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人发中24种无机元素的分析及其应用研究

2019.12.11

本课题研究目的是建立头发中24种元素(Be, Mg, Ca, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, As, Rb, Ag, Cd, Cs, Ba, Au, Tl, Hg, Pb, Th, U)的微波消解电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的检测方法,为健康人群头发中无机元素数据库的建立提供检测技术支持。为法医学鉴定、中毒案件侦查、法庭审判和临床诊断及食品安全监测及结果评判提供参考数据。研究分为二部分： 1、24种元素的微波消解ICP-MS方法建立及应用优化头发清洗方法和微波消解条件及电感耦合等离子体质谱条件,以铟(115In)作内标,建立人发中的24种元素电感耦合等离子体质谱分析方法。

比较了6种不同清洗方法(1%曲拉通、5%EDTA、0.1%SLS、IAEA方法、超声及0.5%曲拉通超声)对同一个体来源头发的清洗效果,结果显示用0.5%曲拉通超声的方法适合本实验中头发的清洗。分析过程中汞(Hg)会吸附在样品瓶壁、进样管路内壁等处,导致汞的损失,影响检测结果。而汞与金(Au)可以形成金汞齐,金汞齐不吸附在器皿和仪器进样通路的内壁,当金汞齐离子化时,两种元素又容易分开,从而达到高效检测的目的。本研究在汞标准工作溶液为50μg/L条件下,分别按照金汞比例为20：1、10：1、1：1、1：10、1：20添加不同含量的Au工作溶液,通过比较不同的金汞比例克服汞吸附的难题。

结果表明在汞工作溶液中按照金汞比例为10：1-1：1添加相应的金,能减少汞的吸附。50mg头发用3mL65%HNO3在较温和的条件下32分钟即可完全消解样品,消解罐无残留。汞的加标回收率为105%～106%,表明微波消解条件对挥发性元素效果佳。 24种元素的方法检出限范围为0.0003μg/g~10.14μg/g,日内精密度范围为1.3%-14.7%,日间精密度范围为3.4%-12.0%。测得值与人发粉标准物质(编号GBW07601、GBW09101b)的标准值与基本相符,准确度高。标准人发粉中未给出标准值的元素通过加标回收实验,其回收率范围为90%-99%。该方法灵敏度、准确度高,适用于法医毒物分析领域头发中的元素筛选,尤其对常见有毒重金属能够全面快速的检测定量。所建方法成功应用于司法鉴定实践。

一中毒患者的2份头发检出铊含量分别为22.705μg/g、28.367μg/g,对照组头发含量分别为0.0045、0.013μg/g。检测结果表明该案例系铊中毒。2、海洛因滥用者头发中元素含量检测统计56例健康志愿者头发中24种元素的正常值范围。分析23例海洛因滥用者头发中元素的含量,通过与正常值的比较探索差异,另外对其中10例滥用时间和戒断时间明确的海洛因滥用者的头发按照其戒断的时间进行分段,纵向比较其治疗前后头发中元素的含量差异,以指导海洛因滥用者的治疗手段,为预防海洛因滥用者复吸,帮助其治疗提供技术和数据支持。用Graphpad统计软件对海洛因滥用组和对照组检测结果进行组间T检验。结果两组的Be、Au、Ba、Cs、Ni、Th含量差异极显著(P0.01), Cr、T1、U差异显著(P0.05)。对10例海洛因滥用者分段的头发检测数据做配对样本T检验,治疗后头发中Mg, Ga和Ba含量低于之前(P0.05),差异有统计学意义。钡可能是导致海洛因滥用者高发心率失常和消化道症状的原因之一。

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周锦帆