干灰化-火焰原子吸收分光光度法測定頭發中鈣鐵鋅銅

曹顯慶，廖 麗，白群華，賈 燕，肖 虹

(重慶醫科大學公共衛生與管理學院，重慶 400016)

人體內必需的金屬元素有許多種，其中鈣是人體必需的常量元素，它不但是骨骼和牙齒的主要組成成分，同時還具有參與細胞分裂、增殖、收縮、運動、分泌、興奮活動等重要生理功能［1］。鐵、鋅和銅為人的必需微量元素，廣泛分布在人體的臟器組織中，參與人體內多種重要的代謝過程和生理作用［1］。頭發是人體排泄金屬離子的器官之一，頭發中元素的含量能較敏感而穩定地反映個體長時期元素的積累狀態及體內水平［2］，并間接反映環境對個體的影響。測定人發中的元素含量可為探索疾病原因、研究元素對人體健康的影響提供基礎數據，對于了解人體長期元素暴露水平、評價個體營養狀況具有一定的指導意義。

頭發中金屬元素的測定方法主要有紫外-可見分光光度法、原子吸收分光光度法(AAS)［3-7］、原子發射分光光度法(AES)、原子熒光光譜法(AFS)、電感耦合等離子-質譜法(ICP-MS)［8］等，其中火焰原子吸收分光光度法(FAAS)因其具有靈敏度高、選擇性好、準確度高、重現性好、操作簡便、應用范圍廣等優點，是目前檢測各種樣品中金屬元素含量的首選方法［9-10］。

本文研究了運用干灰化法處理發樣，用 FAAS連續測定頭發中Ca、Fe、Zn、Cu 4種金屬元素。結果表明，方法簡便有效，能同時大批量測定樣品，檢測結果準確。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

硝酸，優級純(臨用前用超純水配成2%濃度);中性洗滌劑;鈣、鐵、銅、鋅標準儲備液(購自國家標準物質研究中心，濃度均為1 mg/mL，使用時配制成所需濃度)。

日立Z5000原子吸收分光光度計;日立HLA-4S鈣、鐵、鋅、銅空心陰極燈;SX2-4-10馬弗爐;DGG-9240A烘箱等;所有玻璃儀器均用10%稀硝酸溶液浸泡24 h，洗滌備用。

1.2 混合標準應用液配制

吸取 Fe、Zn、Cu 標準儲備液各 0.10 mL、Ca 標準儲備液1.00 mL于同一個100 mL容量瓶中，用2%HNO3定容。此時溶液中含 Fe、Zn、Cu各1 mg/L、Ca 10 mg/L。

1.3 儀器工作條件

原子吸收分光光度計的工作條件見表1。

表1 儀器最佳工作條件Table1 Optimum working conditions of AAS

1.4 繪制標準曲線

以混合標準應用液為原液，依次對倍稀釋，配成如下系列，見表2。

表2 標準應用液系列濃度Table2 Concentrations of standard solution

用FAAS法按1.3節工作條件分別測定各元素標準應用液吸光度。以元素濃度為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制標準曲線。4種元素的標準曲線和相關系數見表3。

表3 標準曲線Table3 Standard curves

由表 3 可知，用 FAAS 法測定 Ca、Fe、Zn、Cu 4種元素時，在標準系列的濃度范圍內相關系數r均＞0.99，說明4種元素的吸光度與濃度間的相關程度高，線性關系好。

1.5 樣品測定

1.5.1 發樣預處理 取枕部距發根0.5～1.0 cm處頭發1 g左右于小燒杯中，用中性洗滌劑浸泡15 min，用超純水洗凈，于70℃烘干2 h，冷卻，干燥。

1.5.2 發樣測定 準確稱取干燥后發樣0.1 g左右置于瓷坩堝中，置于電爐上炭化至無煙。轉入馬弗爐520℃灰化2 h。用2%HNO3溶液溶解殘渣，并定容至50 mL，搖勻，為樣品液。用FAAS法測定各樣品液中4種元素的吸光度。同時做一試劑空白。分別計算每個發樣中4種元素的含量。

式中 c——發樣中某元素的含量，μg/g;

c1——樣品液中某元素濃度，mg/L;

c0——空白中某元素濃度，mg/L;

m——發樣質量，g。

2 結果與討論

2.1 發樣預處理方法

目前常用的發樣處理方法主要有濕消化法［3，6-7］、干灰化法［4，8］、微波消解法［5］等。用濕法消化法處理發樣時，多采用硝酸［6］、硝酸-高氯酸［3，7］、硝酸-過氧化氫［11］等混合酸體系，操作比較繁瑣，速度很慢，而且會帶來較大污染，在測定時會產生基體干擾。微波消解法具有處理樣品速度快、試劑消耗量小、空白值低、精密度高等優點［1］，但需要有昂貴的專用設備，價格從數萬到數十萬不等，多數檢測機構無力承擔。干灰化法具有簡便快捷、耗用試劑量少、不用加任何輔助劑、空白值低、設備要求低等優點，可同時大批量測定。在采用干灰化法處理發樣時，若灰化溫度過低，則灰化不完全，有機物不能完全破壞，若灰化溫度過高，又會使待測元素損失(回收率降低)。

本研究采用干灰化法，樣品徹底炭化后，520℃灰化2 h，灰化效果好，而且各元素回收率都較為理想。

2.2 精密度

取4種元素的標準儲備液，用2%HNO3配制成一定濃度的混合溶液，用FAAS法連續測定各元素吸光度7次，分別計算相對標準偏差(RSD)，結果見表4。

表4 精密度實驗結果Table4 Results of precision test

由表4可知，4種元素的RSD均＜5%，說明方法精密度在允許范圍內，方法穩定性很好。

2.3 樣本測定

共檢測發樣32個，結果見表5。

表5 頭發中4種元素測定結果Table5 Determination of Fe，Zn，Ca，Cu in hair samples

由表5可知，4種元素的測定結果與正常參考值相比最低值均低于參考值范圍，最高值有高有低。采用獨立樣本t檢驗，比較樣本測定結果與正常參考值的平均值，發現Fe、Zn的樣本檢測結果顯著低于正常參考值的平均值。

2.4 加標回收率

取預處理后混合發樣8份，6份分別做高、中、低濃度加標(平行樣)，2份為本底，測定加標后發樣中各元素含量，計算發樣中的各元素加標回收率，結果見表6。

表6 加標回收實驗結果Table6 Results of recovery test

由表6可知，4種元素的加標回收率均在83.65% ～113.2%，說明本方法在樣品處理過程中不造成待測元素明顯損失，方法可靠。

3 結論

應用干灰化-火焰原子吸收分光光度法-連續測定頭發中鈣、鐵、鋅、銅4種元素，方法簡便有效，精密度好，準確度符合要求，能同時大批量測定樣品，檢測結果滿意。

［1］ 孫成均.生物材料檢驗［M］.北京:人民衛生出版社，2006:24-30.

［2］ 秦俊法，李增禧，樓蔓藤，等.頭發元素分析的科學意義及醫學應用價值［J］.廣東微量元素科學，2005，12(5):1-60.

［3］ 趙俊杰，劉曉慶，楊梅，等.醫學生頭發中銅、鋅、鐵、錳、鈣、鉛含量檢測及分析［J］.國外醫學 醫學地理分冊，2012，33(1):32-34.

［4］ 王剛，劉樹云，王瑞，等.火焰原子吸收法測定頭發中微量元素 Fe、Ca、Mg、Cu、Zn 的含量［J］.河北化工，2011，34(8):76-78.

［5］ 呂鵬，閏樹峰，劉巍，等.火焰原子吸收法測量人體頭發中微量元素的含量［J］.科技資訊，2011(9):3.

［6］ 李吉鋒.男女頭發中微量元素的分析比較研究［J］.應用化工，2012，41(2):358-359.

［7］ 齊文信，劉俊輝，劉巍，等.原子吸收檢測兒童青少年頭發微量元素分析［J］.吉林醫學，2013，34(8):1487-1488.

［8］ 劉明清，劉鐵柱，王忠，等.滄州市1241例就診兒童發鋅、鐵、銅、鈣、碘含量檢測分析［J］.中國婦幼保健，2010，25(12):1642-1643.

［9］ 鄒學賢.分析化學［M］.北京:人民衛生出版社，2006:226-244.

［10］張建平，趙小學，馬詩院，等.ASD-GFAAS聯用快速測定土壤中的鉛和鎘［J］.三峽環境與生態，2013，35(2):56-58.

［11］董銀根，沈惠，翁敏慧，等.火焰原子吸收光譜測定頭發中的鋅、鐵、鈣、鎂［J］.光譜學與光譜分析，1995，15(2):95-98.

［12］中國微量元素科學研究會.中國居民成人頭發中13種元素正常參考值范圍［J］.世界元素醫學，2007，14(3):39-40.