头发元素技术分析及应用（九）

第三节头发元素含量的准确测定

环境和医学领域的大多数工作者早已得出结论，如果能为正确分析合适地取样、清洗和制备，并用最好的分析方法由有经验的专业人员在清洁可靠的实验室中进行分析，所得结果是可靠的。发表的大量科学论文也证实了头发元素分析在临床医学中的有用性。

一、头发样本的采集

严格地说，头发样本的采集决定于分析的目的。如果头发分析被应用于临床医学中作个体疾病诊断或治疗过程的监督，理论上就只能使用处于发育阶段的生长期毛囊。但如果应用于流行病学调查研究、环境或工业医学监督，这种选择性限制就没有必要了。

(1)头发的最合适取样部位应该是后脑枕部，因为不论任何人，即使是全秃患者，该部位总长有头发。样本应在枕部5~6个不同部位剪取。取样前，操作人员应将手洗净并烘干，使用清洁、高质量工具(例如不锈钢剪刀)剪取。取样应在职业专家或受过专门训练的人员监督或指导下进行。

(2)剪取的头发距离头皮不应超过0~1cm，即头发生长和暴露在外的)时间为7~37d。

(3)头发的最小取样量不应少于1g，即长度为1cm的头发段15000根左右。一部分作第一次分析用，另一部分留作备用

(4)头发中出现白发或灰发表明头发结构和成分发生了变化，白、灰发所代表的生理过程也不一样。对于中老年人或有不同颜色头发的人，所取发样应由均匀的色素组成，或在作个体分析时将白发和黑发分别考虑。

(5)染色、漂白、电烫、喷雾等头发处理荟萃取出或污染上一些矿质元素。凡近期(例如3个月以内)做过头发处理的发样不能用作临床样本。

(6)所取样本应立即放人编号登记的聚乙烯袋或其他容器中。所有样本应贮存于干燥、凉爽和通风环境中。

(7)应详细记录供发者的姓名、民族、住址、出生日期、职业、习惯、爱好、头发处理、慢性疾病、家庭遗传史等。

二、头发样本的清洗

应该认识到，头发元素具有多种结合方式，而且各种元素与头发物质结合的牢固程度也不尽相同。因此，有些内源性元素很容易从头发中洗出，有些外源性元素不同洗涤方法有不同洗涤效果，甚至同种洗涤方法对不同的人亦有不同的效果。由此可见，对多元素分析而言，任何一种清洗方法都不可能是完美无缺的，对某些元素有较好的清洗效果，对另一些元素而言则存在缺陷。

注：1、I—工作场所使用升汞溶液，II—操作用苯基溴化汞处理的种子，III—体温计生产者

2、（  ）内为相对未洗的百分数

(1)标准化的头发清洗方法应该包括洗涤剂的类型、洗涤时间的长短和连续洗涤的次数。一种好的洗涤方法应以不破坏或损伤头发样本表面为前提，应以经过最少次数洗涤就能达到元素含量稳定为基础，以节约试剂、缩短时间、减少污染、效果最佳为目标。

(2)在各类出版物中已经介绍了多种多样的头发样本清洗方法。为取得头发元素含量数据的可比性，应采用相同的清洗法，这就需要有权威的组织或机构选择并推荐一种或几种标准洗涤方法，各大研究机构、临床或商业实验室必须参照施行，否则不得向外发布数据或参与数据比较。

IAEA法国际原子能机构为调查世界各国居民头发微量元素基线水平推荐了第一个处理头发样本的标准洗涤方法。这一方法的要点是：首先用非极化溶剂(双蒸丙酮)除去释放人洗液中的金属离子、头发表面油脂以及黏附的含金属尘粒，然后用极性溶剂(去离子水或重蒸水)洗2次，最后再用丙酮清洗。此过程反复2次， 每一步骤延续10min左右。此法称丙酮-水-丙酮清洗法， 简称IAEA法。

虽然此法不尽完美，但优于其他非标准化技术，目前许多国家和重要商业实验室均采用此法，例如，捷克(BenekoV，1995) 、加拿大(AufereiterS，1990；Jervis RE，1994) 、巴基斯坦(Ashraf W，1995) ， 俄罗斯(Batzevich VA，1995) 、美国(Drugan ME，1998) 、西班牙(Bermejo-Barrera P，2000) 。

去离子水超声波清洁法Salmela(1981) 在研究不同清洗剂对头发锰、铁、铜、锌、镉、铬的清洗效果时，发现用清洗剂洗涤1次不能把所有外部污染元素全部除去。对于要测定的每一种元素，总是存在那样的点，在其以后进一步清洗不会再降低其含量，而且发现，该点与头发类型、洗涤剂、洗涤时间和连续洗涤次数有关。据此，Salmela推荐了另一种洗涤发样的标准化先决条件：延长洗涤时间或增加洗涤次数，直到进一步清洗不再改变所要测定的头发元素含量。1990年，沙特阿拉伯人Attar提出了去离子水超声波清洁法：将样品移人塑料烧杯中，用去离子水连续超声清洗，每次清洗时间5min，直到头发元素含量不再降低为止。结果发现，用这种方法连续清洗12次，可在用ICP-AES作头发多元素分析前保证除去外源性污染而不影响内源性元素含量。

丙酮-洗洁精清洗法杨慧辉(1990)研究了6种清洗方法对头发中11种元素含量的影响，发现用丙酮预洗、再用5%洗洁精液连续洗涤，各元素经3次洗涤即可除去全部污染元素。具体做法是：取5g发样置于洗涤瓶中， 加人30ml洗涤剂溶液(5%白猫牌洗洁精) ， 电动振荡15min，弃去洗涤液，用蒸馏水冲洗2次，如此重复3次，最后用蒸馏水冲洗至无泡，而后用去离子水淋洗干净，90℃烘干。

Triton X-100搅拌法为保证清洗过程中不改变样品的内源性元素含量，应避免使用或最小心地使用矿物酸或强络合剂。Rodushkin(2000) 依次用不同溶剂：丙酮，去离子水0.5%Triton X-100， 应用超声浴和实验室振荡器充分搅拌头发样本，每次搅拌时间为数分钟，然后用超纯水反复淋洗。

新型毛发清洗剂孔聘颜(1987) 比较了丙酮(IAEA) 、EDTA和Triton X-100对头发中17种元素的清洗效果， 发现在不破坏毛发表面结构的前提下， EDTA的清洗能力最强，其次为Triton X-100。在此基础上研制成功了一种新型毛发清洗剂：一次清洗便能洗净毛发而又不会损伤毛发表面、不会清除发样内部原有的元素。使用方法是：0.2~1.0g头发样本用1~2ml该种清洗剂，加3~6ml去离子水，振荡5~10min，随后用去离子水振摇洗净清洗剂。

(3)清洗后的头发样本应在60~90℃温度下烘干，然后贮存在密封的容器(例如干燥器)中。在某些条件下，例如在110℃温度下烘2h，头发中损失的水分在1d内即可从空气中摄回。在室温下干燥的头发与升高温度下烘干的头发其质量差约为8%，亦即在与空气平衡的环境中称出的头发含有7%~8%的水分(湿气)。

(4)职业医学和环境医学虽是独立的专业，但在头发分析方面有许多共同点。在大多数情况下，头发样本可以不必清洗，取样要求也可不必那样严格，例如可以采用1~5cm长的头发段。比较清洗前与清洗后的元素含量，就足以获得关于该种元素暴露量的指示。

三、头发样本的消化

在头发样本供元素测定前，一般需将试样经合适化学试剂作用制成便于测定的溶液，这一过程称为样品消化或溶样。

一个最佳的消化方法可用下列参数评述：

消化的完全性——经消化后的样本应是澄清、无色的溶液；

溶剂的合适性―—对于ICP-MS测定通常采用硝酸，避免采用含硫和氯的酸；

最小的污染——最少的样本操作和容器转移，使用易于处理的样本容器或一次性容器；

最少的元素损失——开放性系统可能造成挥发性元素损失；

最大的处理样本能力——短时间处理大量样本或一次能处理许多样本；

简单性——处理步骤最少，样本位置不易出错；

安全性--不接触或少接触危险化学品。

文献中已报道各种各样的头发样本消化方法，但不外是湿消化法、干灰化法、封闭加压法和微波消化法。

微波消化法的特点是使试样内部直接受热， 可迅速、安全、有效地消化头发样本。最近， Puchyr(1998) 发展了一种适用于ICP-MS的新的消化法-―大气压力低温微波消化法(atmosphericpressurelow-temperature microwave digestion，APLTMD) ，该法使用0.2g左右的发样，在装人头发的50ml聚丙烯离心管中，加入3ml痕量金属级浓硝酸，用二步加温法消化样本，第一步加温至70℃保持15min， 第二步加温至115℃再保持15min。样本消化后用18ΜΩ去离子水稀释到50ml即可供ICP-MS测定。每次可消化51只样本。与其他消化方法相比， APLT MD法消化样本更快，可靠性更大，污染可能性更小，空白值更低，精密度更好)，而且无需加内标归一化。