微波消解ICP-MS法测定人发中的汞

张 丹，马 栋，卓先义

（1.苏州大学 医学部法医学系，江苏 苏州215123；2.司法部司法鉴定科学技术研究所 上海市法医学重点实验室，上海200063）

汞（Hg）及其化合物是现代社会中并不鲜见的物质，在医疗、化工甚至日常生活中被广泛应用，极易自食物、饮用水、生活或者工作环境等途径进入人体。尽管接触微量Hg或其化合物不易引起中毒，但是易造成长期体内累积而增加中毒的风险[1]。

目前检测体内Hg含量的检材多为血液、尿液[2-3]，由于采用血液、尿液进行毒（药）物检测仅能反映即时血液中毒（药）物的含量，无法显示毒（药）物累积效应。而毛发以其对毒（药）物的可监测时限长[4-5]、能反映毒 （药）物的累积效应以及对无机元素保留较好[6]等特点，较血液、尿液更适合Hg等具有累积效应的毒（药）物检测。汞的分析方法有X射线吸收光谱法（X-ray absorption spectrometry），中子活化分析法（neutron activation analysis，NAA）、原子吸收光谱法（atomic absorption spectrometry，AAS）、原子荧光光谱法（atomic fluorescence spectrometry，AFS）、电感耦合等离子体-质谱法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）、电感耦合等离子体-原子发射光谱法（inductively coupled plasma-atomic emission spectrometry，ICP-AES）等[7-12]。其中ICP-MS具有采样量较小、元素检出限低、精密度高、线性范围宽等优点，是目前公认的微量元素分析最有效的方法，已被广泛应用于食品安全、地质测量、环境科学等领域。

在法医学领域，毛发中元素的检验可以提供其他体液和组织无法提供的时间证据。本研究拟建立微波消解电感耦合等离子质谱（ICP-MS）测定人发中Hg含量的方法，并将其应用于实际毛发的检测，同时进行毛发分段后汞含量的研究，积累头发分段的元素数据信息。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

7500Ce电感耦合等离子体质谱仪 （美国Aglient公司），MWS-3+微波消解仪（德国Berghof公司 ），Element A10超纯水处理系统（美国Milipore公司）。

人发标准物质GBW07601、GBW09101b均购自国家标准物质中心；ICP-MS调谐溶液［锂（6Li）、钇（89Y）、铊（205Yl）］、铟（115In）内标储备液10mg/L、Hg标准储备液10mg/L、金（Au）标准储备液100mg/L均购自美国Aglient公司；65%硝酸（HNO3）溶液，优纯级，购自美国Merk公司；电阻率18.2MΩ/cm去离子水，由超纯水处理系统制得。

1.2 工作溶液配制

内标工作溶液：吸取适量的115In内标储备液用5%HNO3溶液配制得质量浓度为2μg/L的内标工作溶液，置于冰箱冷藏保存，有效期为3个月。

Au工作溶液：吸取适量Au标准储备液用5% HNO3溶液配制得质量浓度为10mg/L的Au工作溶液，置于冰箱冷藏保存。

Hg工作溶液：吸取适量的Hg标准储备液用5% HNO3溶液逐级稀释得质量浓度为10、5、1、0.5、0.1、0.05μg/L的工作溶液。

1.3 检测方法

1.3.1 头发样品采集

实验中毛发采自现居住上海超过3个月的健康志愿者，年龄为24~31周岁，男性4名，女性6名。用不锈钢剪刀贴近头皮剪取毛发约200根，装入聚乙烯袋子中，室温下储存待检。

1.3.2 清洗

从发根开始以3cm分段，分段后的毛发分别置于聚四氟乙烯瓶中，按照文献[13]报道的清洗方法，依次用去离子水、丙酮清洗一遍，弃去废液后加入0.5%曲通（Triton-X100）10mL，超声10min，然后去用离子水清洗3遍，真空泵抽干备用。

1.3.3 微波消解

准确称取50mg的毛发置于消解罐中，用3mL 65%HNO3作为消解酸体系，加盖密闭后于微波消解炉中消解。优化的微波消解程序见表1。最后冷却约30min，冷至室温后取出微波消解罐，转移至聚四氟乙烯瓶中，再用超纯水定容至40mL。空白样品（去离子水）及人发标准物质也按上述微波消解程序处理。

表1 微波消解程序

1.3.4 ICP-MS测定

采用标准模式进行检测，使用前用调谐溶液优化仪器工作参数，要求氧化物干扰<3.0%；双电荷干扰<1.5%。仪器操作参数：射频功率1500W，采样深度7.0mm，载气流速0.86 L/min，补偿气流速0.2 L/min，同心雾化器，雾化室温度2℃，采用屏蔽矩系统，蠕动泵转速0.1r/s，内标加入采用在线加入方式。检测模式采用自动模式，积分时间为0.1s，重复测定次数为3次。

2 结果与讨论

2.1 线性方程和检出限

对1.2项配制的Hg工作溶液进行测定，以Hg质量浓度（x）对响应值（y）进行线性回归，得到回归方程y=0.4358x-0.005878，相关系数（r）为0.9998。以去离子水经过消解程序后作空白溶液[13]，在确定的工作条件下，取11次平行测定空白溶液的结果及3次平行测定一定质量浓度Hg标准溶液的结果，按文献[14]方法计算得检出限为0.0032μg/g。

2.2 精密度和准确度

称取人发标准物质GBW07601、GBW09101b各6份，测定其中的Hg含量，同时进行日内精密度和日间精密度测定，结果见表2。测定值与标准参考值相吻合，日内精密度和日间精密度为4.6%~10.7%。

2.3 基质干扰

Rodushkin等[13]研究发现，50mg毛发消解后与5% HNO3溶液对于氧化物干扰和双电荷干扰无差异。因此，标准溶液的基质和毛发消解后的基质差异可忽略不计。

2.4 消除Hg的吸附

表2 标准物质测定结果

Hg具有吸附的性质，同样浓度的Hg溶液检测值随着时间的推移减少，Allibone等[15]报道了通过在样品和标准溶液中加入Au解决上述问题，其中的Hg能够稳定保存至少3周时间。马栋等[16]考察了添加Au的比例对Hg吸附的影响，认为ρAu∶ρHg在20∶1~1∶1的范围内较好。根据已报道的头发中Hg的正常值范围（0.31~1.66μg/g[12]），本实验每份样品中加入Au为3μg/g，以确保在ρAu∶ρHg为20∶1~1∶1的范围内，防止Hg的吸附。

2.5 实际样品检测

将10位志愿者由1~10依次编号，由发根处以3cm为一个单位分段。按照上述测定方法，对毛发样品进行检测，检测结果见表5。

表5 10位志愿者各段毛发中Hg的质量分数 （μg/g）

表5中平均值均在文献报道的参考范围 （0.31~ 1.66μg/g[12]）内，但是，由0~3cm段的数据可以看出，不同个体的毛发在同一时间段内Hg的含量差别较大。并且同一个体的毛发Hg在不同分段中的含量也是变化的，并且未发现有统一的变化规律。可能是由饮食、外部污染、清洗等影响因素而导致。

由表5可以发现6、8、9号发梢处的Hg含量远远低于其平均值。笔者认为进行毛发Hg检测时，不能随意采集头发的某一个局部进行检测并以此表示头发中Hg的含量，尤其在发梢部位Hg含量与平均值差别较大，如果采用发梢部位Hg的含量代表头发中Hg的含量，结果更不可靠。因此，采集头发应该贴近头皮。

同时，头发应该分段检测。尤其在检测怀疑Hg中毒案件的头发中Hg含量时，应该根据案情的时间，对头发进行分段处理，分别检测各段的Hg含量，有助于查明某特定时间体内Hg含量的情况。

3 结论

本研究建立了分析毛发中汞含量的微波消解ICP-MS方法。方法检出限低，灵敏度、准确度高，快速，高效，适用于毛发中汞的检测。

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