同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法及其試劑盒的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法及其試劑盒，所述前處理方法的特征在于包含下述步驟：用有機堿對頭發進行消化的消化步驟，用有機溶劑對有機物進行萃取的萃取步驟，和用無機酸將萃取后的堿性消化液中的金屬元素充分解離的金屬解離步驟；其中，所述有機堿的分子量為約15～330，所述混合溶劑的密度小于1。
【專利說明】
同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法及其 試劑盒
技術領域
[0001] 本發明涉及同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法及其試劑盒。
【背景技術】
[0002] 環境污染暴露導致的健康危害在人類疾病負擔中所占比例正逐漸增加，其中有機 污染物和重金屬被認為是影響人體健康的主要影響因素。對于有機污染物，倍受關注的有 多環芳經、尼古丁和可替寧等。其中，多環芳經（polycyclic aromatic hydrocarbons， PAHs)廣泛存在于環境中，是由兩個或兩個以上融合的苯環形成的芳烴類化合物，主要來源 于化石燃料（如煤、石油和天然氣等）、生物質燃料等的不完全燃燒過程，是大氣細顆粒物 (PM 2.5)中重要的有機化合物，也是導致不良健康結局的一類重要有機污染物。尼古丁主要 來源于吸煙，其進入人體后可被代謝為可替寧，因此，人體中這兩個化合物的含量是指示吸 煙或者被動吸煙等環境暴露的重要指標。另外，金屬元素的攝入與人體健康也具有密切的 聯系，尤其是礦區附近的有毒重金屬的暴露更為受到關注。因此，對人群的有機污染物如多 環芳烴、尼古丁、可替寧等以及金屬元素的暴露水平的準確評估對于評價環境暴露對人體 健康的影響以及對于污染控制政策的制定均具有重要的指導意義。
[0003] 對于生物體來源的生物樣品（如毛發、血液、胎盤、組織等），毛發(如頭發）中的污 染物可長期累積，因而能夠反映個體在環境中的長期暴露情況。并且，由于頭發等樣品采取 時無創、易于獲得而與血液、胎盤等相比具有更廣泛的人群適用性，因此頭發中污染物的檢 測是目前評估個體的環境污染物(例如有機污染物和重金屬)暴露水平的有效手段。
[0004] 但是，由于生物樣品中含有大量生物大分子(如脂肪、蛋白、色素等），因此為了對 有機污染物和金屬進行檢測，需要先將它們從生物樣品中解離出來。而由于有機污染物和 金屬各自的性質不同，因此難以通過一次前處理即將各種不同的污染物從毛發樣品中同時 提取出來進行分析。因此，目前現有技術中針對頭發中的有機污染物和金屬基本上均是采 用分別處理、分別分析的方法。例如非專利文獻1、2中記載了使用無機堿例如氫氧化鈉對頭 發樣品進行前處理以分析其中的有機污染物的方法。非專利文獻3中記載了使用硝酸或硝 酸與雙氧水的混合液對頭發樣品進行前處理以分析其中的金屬的方法。
[0005] 另外，對于有機污染物，由于不同種類有機污染物在極性和非極性上的差別，因此 現有技術中對不同種類有機污染物也分別采用不同的有機溶劑進行萃取。例如非專利文獻 2、4中記載了對于非極性或弱極性化合物PAHs采用正己烷和環己烷的非極性溶劑進行萃取 的方法。非專利文獻5、6中記載了對于極性化合物尼古丁和可替寧采用極性溶劑例如二氯 甲烷和三氯甲烷進行萃取的方法。
[0006] 另外，由于頭發中高分子有機污染物和部分金屬的含量通常較低，因此當需要同 時測定多個污染指標時，若針對不同污染物指標分別進行前處理，則所需要的總樣品量會 比較大，例如若每類污染物指標使用200mg樣品，則檢測N類污染物指標時需要200mg的N倍 量等。尤其當需要精確研究個體在某一時期的暴露情況時，由于只能采用相應時段生長的 頭發進行測定，因此頭發樣品會變得更少;此外，當需要研究某一特定人群例如嬰幼兒的環 境暴露情況時，可獲得的頭發樣品也將非常少，常常難以滿足現有的分別處理操作的要求。
[0007] 此外，樣品前處理操作一般占分析操作中的60%以上，分別進行前處理也會增加 分析的成本，而環境流行病學研究的樣本量通常又較大(數百到數十萬），這意味著將顯著 地增加研究成本。
[0008] 因此，需要能夠對毛發樣品中的有機污染物和金屬進行同步分析并能夠大大降低 所需樣品量以及進行前處理操作的成本的針對生物樣品的前處理方法。
[0009] 現有技術文獻：
[0010] 非專利文獻：
[0011] 非專利文獻 1 :Pichini et al ? 1997;Toriba et al .2003 Pichini S，Altieri I， Pellegrini M,Pacifici R,Zuccaro P.1997.Hair analysis for nicotine and cotinine:Evaluation of extraction procedures,hair treatments，and development of reference material.Forensic Science International 84:243-252
[0012] 非專利文獻2:Toriba A，Kuramae Y，Chetiyanukornkul T，Kizu R，Makino T， Nakazawa H，et al.2003.Quantification of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)in human hair by hplc with fluorescence detection:A biological monitoring method to evaluate the exposure to PAHs.Biomedical chromatography: BMC 17:126-132.
[0013] 非專利文獻3:Zaitseva IP，Skalny AA，Tinkov AA，Berezkina ES，Grabeklis AR,Skalny AV.2015.The influence of physical activity on hair toxic and essential trace element content in male and female students.Biological trace element research 163:58-66.
[0014] 非專利文獻4:Brzeznicki S，Jakubowski M，Czerski B. 1997.Elimination of 1-hydroxypyrene after human volunteer exposure to polycyclic aromatic hydrocarbons.International archives of occupational and environmental health 70:257-260.
[0015] 非專利文獻5:Chetiyanukornkul T，Toriba A，Kizu R，Kimura K，Hayakawa K.2004.Hair analysis of nicotine and cotinine for evaluating tobacco smoke exposure by liquid chromatography-mass spectrometry.Biomedical Chromatography 18:655-661.
[0016] 非專利文獻6:Yasuda M，0ta T，Morikawa A，Mawatari K，Fukuuchi T，Yamaoka N，et al.2013.Simultaneous determination of nicotine and cotinine in serum using high-performance liquid chromatography with fluorometric detection and postcolumn uv-photoirradiation system.Journal of chromatography B,Analytical technologies in the biomedical and life sciences 934:41-45.

【發明內容】

[0017] 針對上述問題，考慮利用同一毛發樣品進行多指標同步分析的前處理方法，但是 該前處理操作通常會存在下述問題，下面以頭發為例進行說明：
[0018] (1)頭發在消化過程中，無機堿中的金屬元素可能以非離子形態進入有機萃取液 層，從而影響后續的金屬元素定量的準確性。
[0019] (2)當需要同時對極性有機污染物與非/弱極性有機污染物進行提取時，由于極性 有機污染物與非/弱極性有機污染物所需的溶劑不同，因此往往難以對二者均保持高的萃 取效率。
[0020] (3)金屬定量分析的溶劑環境需要為酸性，而有機物檢測的消化需要為堿性，若先 用酸消化頭發，則有機物將被破壞，無法再進行有機污染物的測定，而若將通過堿消化得到 的消化液酸化以進行金屬測定時，消化液中會產生沉淀物，部分金屬將包含在沉淀物中一 起沉淀，從而影響金屬定量的準確性。
[0021] (4)此外，還需要考慮盡量減少有機萃取操作中頭發消化液的損失以保證金屬元 素的回收效率，并需要盡量避免前一操作對后續分析的可能影響。
[0022] 鑒于這些問題，本申請的
【發明人】們進行了反復的深入研究和嘗試，結果發現：當選 擇有機堿作為頭發消化液時，由于有機堿中沒有金屬離子，因此理論上對金屬的定量不會 帶來干擾。其次，當選擇極性和非極性的混合溶劑并使該混合溶劑的密度小于水時，能夠同 時兼顧極性有機污染物和非極性有機污染的不同萃取要求并能夠在不影響后續分析的情 況下轉移有機萃取液;再次，若采用強酸直接對經堿消化的混合液進行消化處理，則酸化時 產生的沉淀中的金屬常被忽略，而若將對沉淀再進行強酸處理，將得到的消化液與沉淀上 清合并定量，則能夠保證金屬測定的準確性。基于這些發現，發明人完成了本發明。
[0023] 本發明的目的在于提供一種所需頭發樣品量少、成本低、能夠準確地對毛發樣品 中的有機污染物和金屬進行同步分析的前處理方法及其試劑盒。
[0024]由此，本發明提供下述技術方案。
[0025] 1、一種同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法，其特征在于，其 包含下述步驟：
[0026] 用有機堿對毛發進行消化的消化步驟，
[0027] 用有機溶劑對有機物進行萃取的萃取步驟，和
[0028] 用無機酸將萃取后的堿性消化液中的金屬元素充分解離的金屬解離步驟；
[0029]其中，所述有機堿的分子量為約15~330,所述有機溶劑的密度小于1。
[0030] 2、根據上述1所述的前處理方法，其中，所述有機堿為選自四烷基氫氧化銨中的至 少一種的溶液，溶液濃度為15~35質量％。
[0031] 3、根據上述1或2所述的前處理方法，其中，所述有機溶劑為極性溶劑與非極性溶 劑的混合溶劑且極性溶劑與非極性溶劑的體積比優選為1:9~9:1，更優選為1: 5~5 :1，最 優選為2:3~3:2。
[0032] 4、根據上述3所述的前處理方法，其中，所述極性溶劑為選自二氯甲烷、三氯甲烷、 乙酸乙酯和乙醚中的至少一種。
[0033] 5、根據上述3所述的前處理方法，其中，所述非極性溶劑為選自正己烷和環己烷中 的至少一種。
[0034] 6、根據上述1~5中任一項所述的前處理方法，其中，所述無機酸為選自硝酸、硫酸 或它們的混合酸中的至少一種。
[0035] 7、根據上述1~6中任一項所述的前處理方法，其中，所述有機堿使用四甲基氫氧 化銨，所述有機溶劑使用以體積比計為3:2的正己烷與二氯甲烷的混合溶劑或以體積比計 為7:3的正己烷與三氯甲烷的混合溶劑，所述無機堿使用濃硝酸。
[0036] 8、根據上述1~7中任一項所述的前處理方法，其中，所述有機污染物包含多環芳 烴、尼古丁和可替寧中的至少一種。
[0037] 9、根據上述1~8中任一項所述的前處理方法，其中，所述金屬包含選自Pt、Cs、Pr、 Co、Th、Nd、U、Sb、La、Li、Cd、Ge、Ce、Sn、Bi、Hg、Mo、Ni、Rb、Ag、Cr、Mn、Ba、As、Se、Pb、Sr、Ti、Cu、 Fe、Al、2]1、0&、他和]\%中的至少一種。
[0038] 10、用于上述1~9所述的前處理方法的試劑盒，其特征在于，其包含：
[0039] (1)頭發標準品 [0040] (2)氘代-多環芳烴混合液 [0041 ] (3)二苯胺
[0042] (4)試劑A:有機堿 [0043] (5)試劑B:有機溶劑 [0044] (6)試劑C:無機酸 [0045] (7)試劑D:清洗劑 [0046] (8)配套耗材。
[0047]通過本發明的前處理方法和試劑盒，不僅能夠對毛發樣品中的有機污染物和金屬 進行同步分析，大大降低所需的頭發樣品量、降低樣品前處理花費和時間成本，而且具有可 靠的檢測準確度。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發明的實施例1的前處理方法的操作流程示意圖。
[0049] 圖2中，圖2A為實驗例1用TMAH(0 ? 5mL，2 ? 73M)消化后的頭發樣品的顯微觀察結果， 圖2B為實驗例1的用Na0H(0.5mL，2.5M)消化后的頭發樣品的顯微觀察結果。其中箭頭表示 消化后的頭發碎片。
[0050] 圖3為表示實驗例2中用非極性溶劑(HEX)、極性溶劑(DCM和TCM)和混合溶劑(HEX: DCM32和HEX: TCM73)對頭發標準樣品中的各種多環芳烴(15種)的萃取效率的圖。
[00511圖4為表示實驗例2中用非極性溶劑(HEX)、極性溶劑(DCM和TCM)和混合溶劑(HEX: DCM32和HEX: TCM73)對頭發標準樣品中的尼古丁、可替寧的萃取效率的圖。
[0052] 圖5為表示實驗例3中用HN03 (0 . lmL)對經TMAH( 0.5mL)消化后的頭發樣品（~ 25mg)進行酸處理后的沉淀物的顯微觀察結果。
[0053]圖6為表示實驗例3中用HN03(0.1mL)酸處理后的頭發樣品的沉淀相與上清相中金 屬元素的相對分布的圖。
[0054 ]圖7為表示實驗例3中從堿消化和酸消化后的將上清液和酸消化液和并后的液體 中回收的12種金屬元素的回收率的圖。
【具體實施方式】
[0055]下面，針對本發明的實施方式進行具體說明。其中，"％"在沒有具體說明的情況下 是指"質量％"。
[0056] 本說明書中，"毛發"是指人或動物的毛發，如人的頭發或動物的毛等，下文中以人 的頭發為例進行說明，但顯而易見本發明的前處理方法對于動物的毛也是同樣適用的。
[0057] 本說明書中，"有機污染物(有時也簡稱為有機物)"是指毛發樣品中所含的會對健 康造成影響的待測有機污染物，如多環芳烴、尼古丁、可替寧等。
[0058] 本說明書中，金屬是指毛發樣品中所含的會對健康造成影響的待測金屬元素，具 體而言包括 Pt、Cs、Pr、Co、Th、Nd、U、Sb、La、Li、Cd、Ge、Ce、Sn、Bi、Hg、Mo、Ni、Rb、Ag、Cr、Mn、 Ba、As、Se、Pb、Sr、Ti、Cu、Fe、Al、2]1、〇&、他、]\%等。
[0059] 另外，本說明書中，有時將上述有機污染物和待測金屬統稱為"檢測指標"。
[0060] 1.前處理方法
[0061] 本發明的同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法包含下述步驟：
[0062] 用有機堿對毛發進行消化的消化步驟，
[0063] 用有機溶劑對經消化樣品中的有機物進行萃取的萃取步驟，和
[0064] 用無機酸將萃取后的堿性消化液中的金屬元素充分解離的金屬解離步驟。
[0065] 消化步驟中，使用有機堿對頭發進行消化處理。有機堿優選堿性強而揮發性弱的 有機化合物，從而保證對頭發進行充分的消化。
[0066] 有機堿的分子量為約15~330,更優選為約60~200,進一步優選為約90~150。
[0067] 作為有機堿，例如可列舉出胺類化合物、銨化合物等。作為胺類化合物，可列舉出 例如甲胺、乙胺、丙胺、異丙胺、丁胺、異丁胺、叔丁胺、己胺、辛胺、乙二胺、二甲胺、三甲胺、 三乙胺、三丙胺等。作為銨化合物，可列舉出例如氨水、季銨化合物等。從堿性強且揮發性小 的角度出發，優選季銨化合物，例如四烷基氫氧化銨，其中，烷基是指碳原子數為1~6的直 鏈或支鏈烷基，如甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、異戊基等。作為四 烷基氫氧化銨，具體地可列舉出四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨、四丙基氫氧化銨、四丁 基氫氧化銨等，更優選四甲基氫氧化銨、四乙基氫氧化銨，最優選四甲基氫氧化銨。這些有 機堿可以一種單獨使用，也可以將兩種以上混合使用。
[0068] 有機堿優選以溶液形式使用，其溶液濃度可為10~35質量％，從兼顧消化效果、成 本以及方便操作的角度出發，優選為20~30質量％，以四甲基氫氧化銨為例，最優選為約25 質量％。
[0069] 從避免影響后續待測金屬的檢測準確性的角度出發，有機堿中除難以避免的雜質 外優選不含有待測金屬。
[0070] 萃取步驟中，使用有機溶劑對經消化的樣品樣品進行萃取，以提取其中的有機污 染物。
[0071] 上述有機溶劑可根據所需提取的有機污染物的極性來適當選擇，沒有特別限定。 當需要對極性有機污染物與非/弱極性有機污染物同時進行提取時，優選使用極性溶劑與 非極性溶劑的混合溶劑。
[0072]作為極性溶劑，可以使用氯代烷烴類、酯類、醚類、酮類等，其中優選氯代烷烴類、 酯類和醚類，更優選為二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚等;作為非/弱極性溶劑，可以使 用正己烷、正戊烷、環己烷、環戊烷、正庚烷、異戊烷，最優選為正己烷、環己烷。這些有機溶 劑可以一種單獨使用，也可以將兩種以上混合使用。
[0073]混合溶劑的密度應小于水即小于lg/mL，從方便操作的角度出發，優選在0.90~ 0.95g/mL之間，以使有機相保持在水面以上，從而保證在不影響后續分析的情況下轉移有 機萃取液。作為非極性溶劑與極性溶劑的比例，具體而言以體積比計優選為1:9~9:1，更優 選為1:5~5:1，最優選為2:3~3:2。另外，為了保證對極性化合物以及非極性/弱極性化合 物均具有較高的萃取效率，極性溶劑在混合溶劑中的比例應在滿足密度小于lg/L的情況下 盡可能地尚。
[0074]作為優選的混合溶劑，從便于操作的角度出發，最適宜的是正己烷和二氯甲烷的 混合溶劑(體積比為3:2)、正己烷和三氯甲烷的混合溶劑(體積比為7:3)。
[0075] 金屬解離步驟中，使用無機酸將萃取后的堿性消化液中的金屬元素充分解離。
[0076] 作為無機酸，例如可以使用硝酸、硫酸或它們的混合酸等，最優選使用濃硝酸。 [0077]除上述步驟外，本發明的前處理方法例如還可以包含對剪碎的頭發樣品進行清洗 的步驟，對萃取得到的有機相進行凈化、濃縮的步驟等，對經消化的消化液進行酸化的步驟 等。其中，清洗步驟例如可以使用Tri ton X-100、超純水和/或有機溶劑等進行清洗;凈化步 驟例如可以采用特氟龍濾膜過濾等方法。濃縮的步驟最優選通過氮吹等來進行;酸化可以 使用使用硝酸、硫酸或它們的混合酸等進行，其可以與后續的酸解離步驟使用的酸相同或 者不同。
[0078]從提高有機物的檢測精度的角度出發，本發明的前處理方法優選包含這些步驟。 其中，有機相的凈化、濃縮步驟與金屬解離步驟是獨立的步驟，可在金屬解離之前也可以在 之后進行。
[0079] 作為一個具體的例子，本發明的前處理方法可如下進行，將采集的毛發樣品剪碎 后，用有機堿消化，例如放于超聲清洗機中消化成均勻的液體。用混合溶劑萃取消化液，使 其分為上層的有機層和下層的水層即消化液層。將有機層凈化、濃縮后對多環芳烴、尼古丁 和可替寧的含量進行定量。在水層中加入無機酸進行酸化、離心，將混勻靜止后的溶液分成 沉淀相和上清相，對沉淀相進一步加入無機酸進行消化，根據需要該步驟可重復多次，然后 將上清相合并，對待測金屬元素的含量進行定量。
[0080] 有機物和金屬的具體定量/檢測方法可以參考現有技術中的方法進行，沒有特殊 限定，例如使用氣相色譜-質譜聯用儀定量有機物，使用電感耦合等離子體質譜定量金屬。 _] 2.試劑盒
[0082] 本申請的試劑盒是用于本發明的前處理方法的試劑盒，其包含一個或多個容器、 使用說明書以及下述試劑和耗材：
[0083] (1)頭發標準品。該標準品所含的多環芳烴、尼古丁、可替寧以及金屬等的含量均 已準確定量，用于質控。
[0084] (2)氖代-多環芳經混合液，phenanthrene-dlO，naphthalene_d8，acenaphthene_ dlO，anthracene_dlO，chrysene_dl2，and perylene_dl2。用于定量多環芳經。
[0085] (3)二苯胺(diphenylamine)。用于定量尼古丁和可替寧。
[0086] (4)試劑A:有機堿，例如上文所列舉的有機堿，優選濃度為25%的四甲基氫氧化銨 溶液，其中的四甲基氫氧化銨優選為優純級。
[0087] (5)試劑B:有機溶劑，例如上文所列舉的有機溶劑，最優選為正己烷和二氯甲烷的 混合溶劑(體積比為3:2)或正己烷和三氯甲烷的混合溶劑(體積比為7:3)
[0088] (6)試劑C:濃硝酸，優選為電子優純級。
[0089] (7)試劑D:清洗劑，例如為Triton X-100,優選為優純級。
[0090] (8)配套耗材:所用耗材沒有特殊限定，可根據需要選用現有技術中記載的各種耗 材，例如去除有機和金屬雜質的2mL玻璃瓶、帶特氟龍襯底的蓋子、除去有機物雜質的玻璃 吸管以及塑料離心管等。
[0091]實施例
[0092]下面參照實驗例、實施例以及比較例對本發明進行詳細說明，但是本發明并不限 定于這些例子。
[0093]其中，所用試劑的縮寫如下：
[0094] 四甲基氫氧化銨:TMAH
[0095] 氫氧化鈉:NaOH
[0096] 正己烷:HEX [0097]二氯甲烷:DCM [0098] 三氯甲烷:TCM [0099] 多環芳烴:PAH [0100]尼古丁 :NIC
[0101] 可替寧:C0T
[0102] 各有機污染物的縮寫如下：
[0103] 苊：ACE
[0104] 芴:FLU
[0105] 菲：PHE
[0106] 蒽：ANT
[0107] 熒蒽:FL0
[0108] 芘：PYR
[0109] 苯并(a)蒽:BAA
[0110] 窟 rCHR
[0111] 苯并(b)熒蒽:BBF
[0112] 苯并(k)熒蒽:BKF
[0113] 苯并(a)芘:BAP
[0114] 茚苯（l，2,3-cd)芘：I1P
[0115] 二苯并(ah)蒽:DahA
[0116] 苯并(ghi)茈:BghiP
[0117] 實驗例1
[0118] 將采集來的25mg人頭發樣品剪碎(剪至3~5mm/段）、清洗(具體步驟可參見后述的 實施例1)，然后分別利用本申請的有機堿（TMAH，0.5mL，2.73M)和現有技術中的無機堿 (NaOH，0.5mL，2.5M)進行消化，研究兩種堿對頭發樣品的消化情況。
[0119] 將TMAH消化后的頭發樣品以及NaOH消化后的頭發樣品的顯微觀察結果分別示于 圖2A和圖2B。從圖2可見，相對于NaOH，TMAH消化后的頭發碎片少且非常細小，其消化效果明 顯優于現有技術中使用的NaOH。
[0120] 實驗例2
[0121] 分別取25mg頭發標準樣品（壇墨質檢-標準物質中心，人發成分標準物質， GBW07601 (GSH-1 a))，室溫下用HEX、TCM、HEX和DCM混合溶劑（體積比為3 : 2，記為HEX: DCM32，）、HEX與TCM的混合溶劑(體積比為7 :3，記為HEX: TCM73)進行萃取，然后用氣相色譜 (Agilent，7890B)_質譜聯用儀(Agilent，5977A)測定各有機溶劑萃取得到的有機層中的15 種多環芳烴、尼古丁和可替寧的加標回收率。
[0122] 將其結果示于圖3、圖4,從圖3和圖4可直觀地看出，混合溶劑HEX:DCM32、HEX: TCM73對各種多環芳烴、尼古丁和可替寧均有良好的萃取效率(均達到80%以上），而當極性 溶劑或非極性溶劑單獨使用時，往往難以同時對所有的多環芳烴以及尼古丁和可替寧均有 良好的萃取效率。
[0123] 實驗例3
[0124] 使用O.lmL濃硝酸將實驗例1中經TMAH消化并萃取了有機層(萃取步驟可參加后述 的實施例1)后的消化液進行酸化，從圖5可見，消化液在酸化后出現沉淀。將該酸化后的消 化液離心(4000rpm，2.5分鐘），得到上清液和沉淀物。沉淀物的顯微照片如圖5的右圖所示。
[0125] 用濃硝酸將沉淀物完全消化，得到酸消化液。使用電感耦合等離子體質譜 (PerkinElmer, ELAN DRCII (USA))和電感耦合原子發射光譜（Thermo，iCAP 6000SERIES (USA))分別對上清液、酸消化液以及將上清液和酸消化液和并后的液體中的待測金屬(Ag、 8&工&、0(1、(：〇、(：11、取、]\%、？13、313、3匕211)進行定量，將結果分別示于圖6、圖7。從圖6可見，堿 消化后的消化液在酸沉淀后，無論是上清液還是沉淀物中均含有不同比率的各待測金屬元 素。從圖7可見，采用本發明的前處理操作，通過檢測上清液和酸消化液的合并液體中的金 屬含量，可獲得非常好的回收率，各金屬回收率約在80~110%之間，部分金屬回收率接近 100%，即準確性大大提高。
[0126] 實施例1
[0127] 對25mg采集的頭發樣品進行有機污染物和金屬的定量，其中的前處理操作的具體 步驟的流程圖見圖1。
[0128] 1、剪發
[0129] 將頭發剪碎至3~5mm，轉移至2mL樣品瓶。
[0130] 2、清洗頭發：
[0131] (l)Triton X-100清洗:加入lmL Triton X-100清洗液旋轉混勾5min，清洗1遍
[0132] (2)超純水清洗:加入lmL超純水(去離子水)旋轉混勻5min，清洗3遍
[0133] (3)有機溶劑清洗:加入lmL HEX和DCM(體積比為3: 2)混合液清（以下也記為HEX: DCM32)洗頭發2遍
[0134] 3、消化：
[0135] (1)加消化液:加入0.5mL TMAH消化液(25%)于頭發樣品瓶
[0136] (2)加萃取溶劑:加入0.2mL HEX:DCM32
[0137] (3)超聲:超聲lh(功率為100%)
[0138] 4、液液萃取及有機物的定量：
[0139] (1)加超純水:加入0.511^超純水
[0140] (2)加萃取溶劑:加入0.5mL HEX:DCM32
[0141] (3)轉移上清液:用玻璃吸管將HEX: DCM32轉移至干凈的2mL樣品瓶
[0142] (4)重復萃取步驟(1~3)3次，合并萃取液(約1.5mL)
[0143] (5)凈化:用孔徑為0.22M1的特氟龍過濾頭過濾萃取液
[0144] (6)濃縮:氮吹濃縮過濾的萃取液
[0145] (7)定量:用氣相色譜-質譜聯用儀對PAH、NIC和C0T同時進行定量。
[0146] 5、酸消化及金屬的定量
[0147] (1)加濃硝酸:加入0. lmL濃硝酸酸化樣品
[0148] (2)離心:4000rpm，2 ? 5min，根據情況沉淀完全即可。
[0149] (3)轉移上清液:用玻璃吸管將上清液轉移至2mL樣品瓶中，并定容至lmL，
[0150] (4)消化:原瓶中加入lmL濃硝酸，超聲lh(功率為100%)
[0151] (5)將步驟(3-4)的液體合并
[0152] (6)定量:使用電感耦合等離子體質譜和電感耦合等離子體質譜-原子發射光譜儀 對各待測金屬(Ag、Ba、Ca、Cd、Co、Cu、Hg、Mg、Pb、Sb、Sr、Zn 等)進行定量。
[0153] 實施例2
[0154] 代替實施例1中使用的TMAH，使用0.5mL四乙基氫氧化銨(25質量％)進行與實施例 1同樣的操作。
[0155] 實施例3
[0156] 代替實施例1中使用的HEX: DCM32，使用1.5mL環己烷與二氯甲烷的混合溶劑(體積 比為7:3)進行與實施例1同樣的操作。
[0157] 實施例4
[0158] 代替實施例1中使用的HEX: DCM32，使用1.5mL環戊烷與乙酸乙酯的混合溶劑(體積 比為1:1)進行與實施例1同樣的操作。
[0159] 實施例5
[0160 ]代替實施例1中使用的濃硝酸，使用1 mL濃硝酸與鹽酸的混合酸(體積比為1:1)進 行與實施例1同樣的操作。
[0161] 比較例1
[0162] 采用與實施例1同時采集的頭發樣品25mg，采用現有技術中的無機堿消化(NaOH， 2.5M)、有機溶劑(HEX)萃取的方法對其中的各多環芳烴進行定量，具體步驟如下。
[0163] 1、重復實施例1中的步驟1~2
[0164] 2、消化：
[0165] (1)加消化液:加入0.5mL NaOH消化液(2.5M)于頭發樣品瓶
[0166] (2)加萃取溶劑:加入0.2mL HEX
[0167] (3)超聲:超聲lh(功率為100%)
[0168] 3、液液萃取及有機物的定量：
[0169] (1)加超純水:加入0.511^超純水
[0170] (2)加萃取溶劑:加入0.5mL HEX
[0171] (3)轉移上清液:用玻璃吸管將HEX轉移至干凈的2mL樣品瓶
[0172] (4)重復萃取步驟(1~3)2次，合并萃取液(約1.5mL)
[0173] (5)凈化:用孔徑為0.22M1的特氟龍過濾頭過濾萃取液
[0174] (6)濃縮:氮吹濃縮過濾的萃取液
[0175] (7)定量:用氣相色譜-質譜聯用儀對PAH進行定量
[0176] 比較例2
[0177] 采用與實施例1同時采集的頭發樣品25mg，代替比較例1中使用的HEX，使用有機溶 劑(TCM)作為萃取溶劑進行與比較例1同樣的操作。
[0178] 比較例3
[0179] 采用與實施例1同時采集的頭發樣品25mg，采用現有技術中的酸消化(濃硝酸)法 對頭發樣品中的各金屬元素進行定量，具體步驟如下。
[0180] 1、重復實施例1中的步驟1~2
[0181] 2、酸消化及金屬的定量
[0182] (1)加濃硝酸:加入lmL濃硝酸酸化樣品
[0183] (2)消化:用微波消解儀消化頭發
[0184] (3)定量:使用電感耦合等離子體質譜和電感耦合等離子體質譜-原子發射光譜儀 對各待測金屬(Ag、Ba、Ca、Cd、Co、Cu、Hg、Mg、Pb、Sb、Sr、Zn 等)進行定量。
[0185] 對于上述實施例和比較例，需要說明的是，現有技術中采用的樣品量均較高，而本 實驗中考慮到頭發樣品量較少且其中的有機物和金屬的含量又較低，因此采取了提高樣品 濃縮倍數和不分流進樣的方式將響應信號增加到檢出限以上，因此在實施例和比較例中每 次檢測僅使用了 25mg的頭發樣品。
[0186] 將上述實施例1~5、比較例1~3的各檢測指標的檢測結果示于表1。
[0187] 表1
[0189]從表1可見，當采用現有技術中的方法進行檢測時，若需要同時獲得多種有機污染 物和金屬元素的檢測結果，則需要至少75mg的樣品量，是本發明實施例的3倍，因此通過本 發明方法，能夠大大降低樣品量。
[0190]另外，采用本發明的前處理方法，頭發樣品中各有機污染物與各金屬元素的檢出 結果均與目前使用的分別前處理的檢測結果總體相差不大，在檢測誤差的容許范圍內，也 就是說即使采用本發明的同步分析的前處理方法，其檢測結果也是準確、可靠的，本發明的 前處理方法完全可以代替現有技術中的方法。
[0191]其次，本發明的方法由于針對同一份頭發樣品采用一次前處理方法即獲得了多種 污染物指標的檢測結果，因此所用的試劑、耗材以及時間成本也都大大降低，從而能夠適應 大人群樣本量的檢測需要。
[0192]綜上所述，通過本申請的前處理方法，不僅能夠對毛發樣品中的有機污染物和金 屬進行同步分析，大大降低所需的頭發樣品量，降低樣品前處理的花費和時間成本，而且具 有可靠的檢測的準確度，無論是針對大人群樣本還是針對可得樣本量極少的人群進行的環 境污染物暴露分析研究均是非常有用的。
【主權項】
1. 一種同步分析毛發樣品中的有機污染物和金屬的前處理方法，其特征在于，其包含 下述步驟： 用有機堿對毛發進行消化的消化步驟， 用有機溶劑對有機物進行萃取的萃取步驟，和 用無機酸將萃取后的堿性消化液中的金屬元素充分解離的金屬解離步驟； 其中，所述有機堿的分子量為約15~330，所述有機溶劑的密度小于1。2. 根據權利要求1所述的前處理方法，其中，所述有機堿為選自四烷基氫氧化銨中的至 少一種的溶液，溶液濃度為15~35質量％。3. 根據權利要求1或2所述的前處理方法，其中，所述有機溶劑為極性溶劑與非極性溶 劑的混合溶劑且極性溶劑與非極性溶劑的體積比優選為1:9~9:1，更優選為1: 5~5 :1，最 優選為2:3~3:2。4. 根據權利要求3所述的前處理方法，其中，所述極性溶劑為選自二氯甲烷、三氯甲烷、 乙酸乙酯和乙醚中的至少一種。5. 根據權利要求3所述的前處理方法，其中，所述非極性溶劑為選自正己烷和環己烷中 的至少一種。6. 根據權利要求1~5中任一項所述的前處理方法，其中，所述無機酸為選自硝酸、硫酸 和它們的混合酸中的至少一種。7. 根據權利要求1~6中任一項所述的前處理方法，其中，所述有機堿使用四甲基氫氧 化銨，所述有機溶劑使用以體積比計為3:2的正己烷與二氯甲烷的混合溶劑或以體積比計 為7:3的正己烷與三氯甲烷的混合溶劑，所述無機堿使用濃硝酸。8. 根據權利要求1~7中任一項所述的前處理方法，其中，所述有機污染物包含多環芳 烴、尼古丁和可替寧中的至少一種。9. 根據權利要求1~8中任一項所述的前處理方法，其中，所述金屬包含選自Pt、Cs、Pr、 Co、Th、Nd、U、Sb、La、Li、Cd、Ge、Ce、Sn、Bi、Hg、Mo、Ni、Rb、Ag、Cr、Mn、Ba、As、Se、Pb、Sr、Ti、Cu、 Fe、Al、2]1、0&、他和]\%中的至少一種。10. 用于權利要求1~9所述的前處理方法的試劑盒，其特征在于，其包含： (1) 頭發標準品 (2) 氘代-多環芳烴混合液 (3) 二苯胺 (4) 試劑A:有機堿 (5) 試劑B:有機溶劑 (6) 試劑C:無機酸 (7) 試劑D:清洗劑 (8) 配套耗材。
【文檔編號】G01N1/34GK106053164SQ201610321913
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】王斌, 李智文, 李振江
【申請人】北京大學