电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定人发中铜、锌、钙、镁、铁

王生进 张 琳 刘春虎 董龙腾 韩夫强

(1 河北省地矿局 第十一地质大队，河北 邢台 054000；2 河北地质职工大学，石家庄 050081)

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定人发中铜、锌、钙、镁、铁

王生进1张 琳2刘春虎1董龙腾1韩夫强1

(1 河北省地矿局 第十一地质大队，河北 邢台 054000；2 河北地质职工大学，石家庄 050081)

样品经硝酸-高氯酸消化溶解，高氯酸冒烟，盐酸溶解盐类后，在盐酸(5%)介质中，在选定的测定条件下，用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法测定人发中微量元素铜、锌、铁、镁、钙。选择Cu 327.3、Zn 206.2、Fe 238.2、Mg 279.5、Ca 315.8 nm分别作为铜、锌、铁、镁、钙的分析线与混合标准溶液同时测定；方法加标回收率为98.6%～101%，铜、锌、铁、镁、钙的精密度(RSD,n=8)为0.37%～2%，准确度(RE)为-3.4%～1.15%，检出限分别为0.002 3、0.001 6、0.004 6、0.003 0、0.001 4 μg/mL。方法克服了分光光度法和原子吸收光谱法操作繁琐、周期长、成本高、灵敏度低等缺点。用于测定人发样品中的铜、锌、铁、镁、钙元素，测定结果与原子吸收光谱法测定值基本一致。经GBWO7061标准物质和自制标样分析验证，测定值与标准值吻合，结果准确可靠。

铜；锌；铁；镁；钙；人发；电感耦合等离子体原子发射光谱法

0 前言

现代科学研究证明，微量元素在人体中起着极其重要的作用，它的缺乏或过剩与人的健康休戚相关，微量元素与人发有特殊的亲和力，身体中微量元素积蓄于人发中，其含量过高或偏低预示着会患有某种疾病的危险[1]。通过对人发微量元素的检测，可以预知身体状况，是经济、科学的健康检测方法之一。人发的蛋白质结构可同水、大气等环境中元素结合，其结合力随各种微量元素而异，因此人发中微量元素又可作为环境污染的指示器之一[2]。一般认为人发中微量元素含量较为稳定，且样品具有采样简便、易存、易运输等优点，可以作为理想的活体组织检查材料和环境生物指示样品，广泛应用于医学、营养学和环境科学等方面检测分析。

过去对人发微量元素检测的检测方法多采用电化学法和原子吸收光谱法进行单元素测定；其方法灵敏度、准确度较差，且费时、费力，周期长[3-4]。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法具有灵敏度高、线性范围宽、准确度及精密度好、可同时测定多种微量元素的特性，已被实验室广泛应用[5-9]。而关于ICP-AES法测定人发中的各种金属微量元素的文献也有报道。在前人研究的基础上，探讨了直接用硝酸-高氯酸处理人发样品，硝酸(5%)提取定容，采用垂直观测，直接测定；克服了单元素测定流程长、准确度差，干扰多等不利因素，取得满意的分析结果，满足医学临床诊断要求[10]。

1 实验部分

1.1 仪器及工作参数

Thermo 6300全谱直读光谱仪(Thermo公司)，iTEVA操作软件。ICP工作参数见表1。

表1 ICP-AES工作参数

1.2 标准溶液和主要试剂

Cu、Zn、Fe、Ca元素标准储备溶液(1 mg/mL)，Mg标准储备溶液(0.5 mg/mL)由国家标准物质研究中心提供。

Cu标准溶液(5 μg/mL)：由1 mg/mL标准储备溶液用王水(20%)稀释而成。

Zn标准溶液(10 μg/mL)：由1 mg/mL标准储备溶液用HCl(20%)稀释而成。

Fe标准溶液(5 μg/mL)：由1 mg/mL标准储备溶液用HCl(20%)稀释而成。

Ca标准溶液(200 μg/mL)：由1 mg/mL标准储备溶液用HCl(20%)稀释而成。

Mg标准溶液(10 μg/mL)：由0.5 mg/mL标准储备溶液用HCl(20%)稀释而成。

HCl(12 mol/L)、HNO3(16 mol/L)、HClO4均为优级纯。

1.3 实验方法

1.3.1 样品处理

首先将人发样品放在漏斗中用水清洗，然后转移到烧杯中，用洗衣粉水浸泡10 min后，将洗衣粉水倒出，用水冲至无泡沫，再用纯水冲洗3～5遍。将洗好的人发放到烘箱中105 ℃干燥2 h，干燥器中冷却后称重。准确称取0.200 0 g样品于25 mL烧杯中，加10 mL HNO3电热板上加热消解，待无发丝痕迹后加2 mL HClO4蒸至冒烟。取下冷却后加2 mL HCl(1+4)提取，转移到10 mL比色管中，用水稀释至刻度后摇匀，上机测定。

1.3.2 标准曲线的绘制

在编号为STD1-STD5的100 mL容量瓶中，按表2所示分别加入Cu、Zn、Fe、Ca、Mg标准溶液，用HCl(5%)稀释至刻度，混匀后进行测定，绘制标准曲线。

表2 标准溶液系列

1.3.3 分析结果计算

按照下式计算样品中各元素的含量：

式中：wB为样品中元素含量，μg/g；ρB为标准曲线上查得各元素的含量，μg/mL；ρ0为从标准曲线上查得空白实验各元素的含量，μg/mL；V为试样体积，mL；m为称取试样的质量，g。

2 结果与讨论

2.1 溶样方法的选择

用王水和单独用硝酸对样品消解进行标样测定比较，其结果无明显差异。用硝酸消解直接测定和加高氯酸冒烟提取后测定，发现前者系统偏低。所以实验采用硝酸消解，高氯酸冒烟提取的方法。

2.2 测定介质的选择

采用对人发标样提取时加王水测定，发现当测定体系中王水的酸度在2%～20%时，测定结果之间无明显差异，说明测定酸度范围较宽。但考虑酸度过大，HNO3对泵管等进样系统的腐蚀性较大等因素，故选择HCl(5%)作为体系的测定酸度。

2.3 仪器工作参数的优化

对ICP仪器的各项工作参数利用正交实验，对标样进行测定，以确定最佳实验条件。结果表明，测定参数如表1时，相对误差(RE)<±5%，测定值最为理想。

2.4 分析线的选择

ICP-AES法测定时，各分析元素的谱线选择尤为重要。样品中Cu、Zn、Fe、Ca、Mg含量相对较低，故分析时选择最灵敏谱线，并参照该谱线下其它元素谱线的干扰，在测定时选取多条谱线进行结果比对，确定的Cu、Zn、Fe、Ca、Mg的最佳分析线见表1。

2.5 干扰实验

ICP-AES法对人发中多元素测定，主要存在光谱干扰和非光谱干扰。选择适宜的波长可避免或减少谱线重叠干扰和其它光谱干扰。利用垂直观测方式，基体效应小的特点，自动校正光谱干扰。因人发样品中没有高含量元素存在，故其它化学干扰很少，利用仪器本身软件选择扣除背景干扰消除干扰方式，以达到消除干扰和优化方法的目的。

2.6 方法精密度和准确度

依据本方法分析步骤，采用HNO3-HClO4溶样，对人发标样进行精密度和准确度实验表明，采用所建立的方法，各元素的测定值与标准值吻合，精密度(RSD，n=8)在0.37%～2.0%；准确度RE在-0.19%～3.4%，完全能够满足临床医学要求(表3)。

表3 精密度和准确度实验

2.7 方法回收率

为考查本方法在人发检测中的准确性，按本实验方法对人发标样GBW07601各元素的含量进行测定，然后在样品中加入与样品中元素含量相近的标准溶液，按本法条件进行加标回收率测定，结果见表4。

表4 方法回收率

3 结语

建立了HNO3-HClO4溶样，ICP-AES法测定人发中5种微量元素的方法。可以准确测定人发中铜、锌、铁、镁和钙元素。经标准物质验证获得满意结果。方法也可以应用于人发中更多微量元素的测定，也可以对其它生物样品(如血样)等的测定。

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[10] 王镜岩,朱圣庚,徐长法.生物化学:上册[M].北京:高等教育出版社,2002:20.

Determination of Cu, Zn, Ca, Mg and Fe in Human Hair by ICP-AES

WANG Shengjin1, ZHANG Lin2, LIU Chunhu1, DONG Longteng1, HAN Fuqiang1

(1.TheBureauofGeologyandMineralResourcesofHebeiProvince，Xingtai，Hebei054000,China； 2.HebeiVocationalCollegeofGeology,Shijiazhuang,Hebei050081,China)

The sample was digested by HNO3-HClO4, until HClO4gave off a quantity of white smoke, then the digestion solution was pretreated by HCl. A method for the determination of Cu, Zn, Ca, Mg and Fe in human hair was established by ICP-AES. The analytical lines of 327.3, 206.2, 238.2, 279.5 nm and 315.8 nm were chosen to determine the contents of Cu, Zn, Ca, Mg and Fe, respectively, and the mixed solution was measured simultaneously. The recoveries were 98.6%～101%, and the relative standard deviations (RSDs,n=8) were 0.37%～2% with -3.4%～1.15% precisions. The detection limits of Cu, Zn, Ca, Mg and Fe were 0.002 3, 0.001 6, 0.004 6, 0.003 0 and 0.001 4 μg/mL, respectively. The method can overcome the shortcomings such as complex operation, time-consuming, high costs and low sensitivity obtained by spectrophotometry and atomic absorption spectrometry (AAS). The obtained results were consistent with the results of AAS, The proposed method has been verified by analyzing the national certified reference materials (GBW07061) and the analytical results were in agreement with the certified values.

Cu; Zn; Fe; Mg; Ca; human hiar; ICP-AES

10.3969/j.issn.2095-1035.2016.01.018

2015-10-24

2015-12-09

王生进，男，工程师，主要从事仪器分析、质量控制研究。E-mail: 94127043@qq.com

O657.31；TH744.11

A

2095-1035(2016)01-0069-04