重金屬的檢驗課件

關(guān)于重金屬的檢驗第1頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三1人體中必須的金屬元素以人體重0.01%為界計，小于的為微量元素，大于的為常量元素，如以需求標(biāo)準(zhǔn)計算，人每日需求量在100毫克以下的當(dāng)屬微量元素，超過100毫克的為常量元素。常量：K、Na、Ca、Mg4種。微量：Fe、Mn、Co、Cu、Zn、Mo、V、Ni、Cr、Li等11種。其他金屬元素：在某一含量范圍內(nèi)，也可能是人類必須的，待研究。第2頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三1.1常量金屬元素 K、Na、Ca、Mg四個金屬元素是人體重要的必需營養(yǎng)素，在調(diào)節(jié)人體體液酸堿平衡；細胞內(nèi)外滲透壓的平衡；維持神經(jīng)、肌肉的興奮性；形成骨骼等硬組織，支撐身體，維持有力運動形式；肌肉的收縮；使血的凝固；酶活化發(fā)揮重要生理功能。第3頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鉀K一般成年人體內(nèi)約含鉀元素150克左右，其作用主要是維持神經(jīng)、肌肉的正常功能，維持心臟有規(guī)律的跳動。因此，人體一旦缺鉀，正常的運動就會受到影響。缺鉀不僅精力和體力下降，而且耐熱能力也會降低，使人感到倦怠無力。嚴(yán)重缺鉀時，可導(dǎo)致人體內(nèi)酸堿平衡失調(diào)、代謝紊亂、心律失常、全身肌肉無力、懶動。含鉀豐富的食品：蕎麥、玉米、紅薯、大豆；水果中，以香蕉含鉀元素最豐富；蔬菜中，菠菜、莧菜、香菜、油菜、甘藍、芹菜、大蔥、萵筍、土豆、山藥、鮮豌豆、毛豆等含鉀元素較高。海藻類。第4頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鈣Ca成人體內(nèi)鈣的含量約1200克（2%）。主要存在于骨骼和牙齒中（99%），其余分布在體液中。缺鈣會降低軟組織的彈性和韌性。皮膚缺彈性顯得松垮，衰老；眼睛晶狀體缺彈性，易近視、老花；血管缺彈性易硬化。鈣是一種天然的鎮(zhèn)靜劑。缺鈣會導(dǎo)致神經(jīng)性偏頭痛（占女性的10%--20%）、煩躁不安、失眠。對嬰兒會引起夜驚、夜啼、盜汗。缺鈣還會誘發(fā)兒童的多動癥。人體內(nèi)缺鈣嚴(yán)重會得軟骨?。ㄘE?。＞S生素D能促進鈣的吸收，而曬太陽有利于人體VD的產(chǎn)生。人體每天從食物中約需攝取鈣0.66克。幼兒因處于生長發(fā)育期，每天要從食物中攝取鈣1克以上。第5頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鈉Na鈉是食鹽的主要成分。食鹽的主要作用是提供鈉離子，正常人體內(nèi)鈉離子的最小需要量每人每日為0.5克，相當(dāng)于2～3克食鹽。正常狀況下每人每日以攝入10～12克食鹽為宜。鈉的主要作用維持體液的平衡的。若失去平衡，就會出現(xiàn)疲乏、頭暈、食欲不振、惡心、嘔吐甚至虛脫等癥狀。正常情況下，鈉攝入過多并不蓄積，但某些情況下，如誤將食鹽當(dāng)食糖加入嬰兒奶粉中喂養(yǎng)，則可引起中毒甚至死亡。急性中毒，可出現(xiàn)水腫、血壓上升、血漿膽固醇升高、胃黏膜上皮細胞受損等。每人每天要從尿中排出4.5克左右的氯化鈉和1.8～4.5克的鉀鹽，其它如汗液也大量排出鈉離子，所以要不斷地補充食鹽。高溫季節(jié)，為防止中暑，常給大量出汗的人喝鹽開水。醫(yī)院要給嘔吐、腹瀉病人注射生理鹽水，給大面積燒傷病人補給生理鹽水等，都是由于這個道理。第6頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鎂Mg鎂具有使神經(jīng)和肌肉正常運作的功能，因此能協(xié)助抵抗抑郁癥，解除肌肉痙攣，促進心臟、血管健康，預(yù)防心臟病發(fā)作，提高男士的生育能力。防止鈣在組織和血管中沉淀，防止腎結(jié)石、膽結(jié)石，改善消化不良等作用。成年人每天的攝取量為250mg-350mg。含鎂豐富的食品：紫菜、豆類,杏仁,核桃,花生,馬鈴薯,茄子,竹筍,海帶,牛奶,芝麻漿,蝦皮,小米,蕎麥面等第7頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三1.2微量金屬元素

微量金屬離子雖然在人體體內(nèi)存在的量很低，每種金屬微量元素的標(biāo)準(zhǔn)量不足人體總重量的萬分之一，卻在低濃度下具有非常重要生物學(xué)功能。它能影響人體免疫功能，胎兒的生長發(fā)育，還與癌癥的發(fā)病率等有關(guān)。第8頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鋅Zn

人體內(nèi)大約含有2g，鋅是一種與生命攸關(guān)的元素，它在生命活動過程中起著轉(zhuǎn)換物質(zhì)和交流能量的“生命齒輪”作用。它是構(gòu)成多種蛋白質(zhì)所必需的。大部分分布在骨骼、肌肉、血漿和頭發(fā)中。含鋅最高的組織是眼球的視覺部分和前列腺。眼球的視覺部位含鋅量高達4%，可見它具有某種特殊功能。鋅普遍存在于食物中，只要不偏食，人體一般不會缺鋅。第9頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鐵Fe人體內(nèi)鐵的含量為0.004%。一個體重為50千克的人含鐵2克，相當(dāng)于3枚一分硬幣（每枚約重0.68克）的質(zhì)量，成人每天約需10毫克鐵。人體內(nèi)鐵的含量的60%～70%存在于紅血球細胞的血紅蛋白內(nèi)，它是哺乳動物血紅蛋白中氧的攜帶者。鐵是血液中交換和輸送氧所必需的一種元素，生物體內(nèi)許多氧化還原體系都離不開它。沒有鐵，生物就無法生存。人體缺鐵時會引起貧血，面色蒼白，記憶力衰退。輕度缺鐵的兒童，它們的注意力會明顯降低，學(xué)習(xí)也會受到影響。在日常飲食中，含鐵最多的食物為動物的肝臟，牛、羊、豬的瘦肉，蛋黃、芹菜、菠菜、蕃茄和紅棗等。第10頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三銅Cu

銅元素對于人體也至關(guān)重要，它是生物系統(tǒng)中一種獨特而極為有效的催化劑。銅是30多種酶的活性成分，對人體的新陳代謝起著重要的調(diào)節(jié)作用。據(jù)報道，冠心病與缺銅有關(guān)。銅在人體內(nèi)不易保留，需經(jīng)常攝入和補充。茶葉中含有微量銅，所以常喝茶是有益的。

第11頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鉻Cr

在由胰島素參與的糖或脂肪的代謝過程中，鉻是必不可少的一種元素，也是維持正常膽固醇所必需的元素。鉻元素對人體有兩面性，低價態(tài)的鉻，能參與糖和脂肪類物質(zhì)的代謝作用，并促進人體的發(fā)育成長。缺少低價鉻，胰島素的作用很快下降，嚴(yán)重時可患糖尿病。高價態(tài)的鉻可以干擾很多重要酶的活性，破壞肝、腎的重要功能，嚴(yán)重的引起癌癥。人體對鉻的需求量極少。食用牛肝、麥芽、酵母、雞肉、玉米油、蛤類等含鉻的食品就能彌補鉻的不足。第12頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鈷Co鈷是維生素B12分子的一個必要組分，B12是紅血球生成不可缺少的重要元素，如果嚴(yán)重缺乏，將導(dǎo)致惡性貧血?。箰盒载氀S生素）維生素B12是相當(dāng)特別的維生素，蔬菜中幾乎完全找不到，只有紫菜、海藻、魚、蛋、肉、肝中含量豐富。人體維生素B12需要量極少，只要飲食正常，就不會缺乏。少數(shù)吸收不良的人及素食者須特別注意。

第13頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三錳Mn錳參與許多酶催化反應(yīng)，是一切生物離不開的。錳是構(gòu)成正常的骨骼所必須的物質(zhì)，也是制造甲狀腺素非常重要的物質(zhì)。它能使食物充分消化吸收，緩解神經(jīng)過敏和煩躁不安，能解除疲勞，增強記憶力，預(yù)防骨質(zhì)疏松癥。成年人每天攝取2mg-5mg即可滿足需要。超過這個數(shù)量，就會中毒。堅果類、紅葉蔬菜、豌豆、甜菜，以及未精制的谷類食品都是富錳的食物。時常頭暈眼花、精神恍惚或記憶力不好的人，經(jīng)常喝大量牛奶或吃大量肉類的人應(yīng)增加錳的攝取量。

第14頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鉬Mo

鉬是某種酶的一個組分，這種酶能催化嘌呤轉(zhuǎn)化為尿酸。鉬也是能量交換過程所必需的。微量鉬是眼色素的構(gòu)成成分。豆莢、卷心菜、大白菜含鉬較多，多吃這些蔬菜對眼睛有益。第15頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三硒

Se（非金屬元素）硒被科學(xué)家稱之為人體微量元素中的“抗癌之王”，是人體必需的微量元素之一，與人類健康息息相關(guān)。在人體內(nèi)硒在心臟中的含量最高，它對心肌起到保護作用。作用：增強免疫力；防止糖尿?。环乐拱變?nèi)障；防止心腦血管疾??；防止克山病、大骨節(jié)病、關(guān)節(jié)炎、解毒、排毒；防治肝病、保護肝臟；預(yù)防癌癥。過量攝入會發(fā)生中毒，病人出現(xiàn)惡心、嘔吐、頭發(fā)脫落、指甲變形、煩躁、疲乏和外圍神經(jīng)病變。食物中海味、小麥、大米、大蒜、芥菜及肉類中含硒量較高。所以身體健康正常的人每天通過合理調(diào)節(jié)膳食，一般可以滿足身體對硒的需要。第16頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2食品中的重金屬重金屬：密度在5×103kg/m3以上的金屬統(tǒng)稱為重金屬，如金、銀、銅、鉛、鋅、鎳、鈷、鎘、鉻和汞等45種。砷本屬于非金屬元素，但根據(jù)其化學(xué)性質(zhì)，又鑒于其毒性，一般將其列在有毒重金屬元素中。第17頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三從污染方面所說的重金屬，實際上主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬，也指具有一定毒性的一般重金屬如鋅、銅、鈷、鎳、錫等。目前最引起人們注意的是鉛、汞、鎘、鉻等。第18頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三食品中的有毒重金屬元素，一部分來自于農(nóng)作物對重金屬元素的富集，另一部分則來自于食品生產(chǎn)加工、貯藏運輸過程中出現(xiàn)的污染。重金屬元素可通過食物鏈經(jīng)生物濃縮，濃度提高千萬倍，最后進入人體造成危害。進入人體的重金屬要經(jīng)過一段時間的積累才顯示出毒性，往往不易被人們所察覺，具有很大的潛在危害性。第19頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三重金屬的危害重金屬離子對生物有嚴(yán)重的毒理效應(yīng)，所以重金屬離子污染給人類帶來了嚴(yán)重的威脅。重金屬對人體的危害，一方面通過直接飲用造成重金屬中毒而損害人體健康；另一方面，間接污染農(nóng)產(chǎn)品和水產(chǎn)品，通過食物鏈對人體健康構(gòu)成威脅。重金屬能抑制人體化學(xué)反應(yīng)酶的活動，使細胞質(zhì)中毒，從而傷害神經(jīng)組織，還可導(dǎo)致直接的組織中毒，損害人體解毒功能的關(guān)鍵器官——肝、腎等組織。第20頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1常見重金屬及中毒重金屬中毒的一般癥狀：渾身乏力、齒齦發(fā)炎、肌肉酸痛、多汗、脫發(fā)、便秘、倦怠、嗜睡、睡覺時有輕度的呼吸困難、脖子酸痛等。不同重金屬中毒癥狀各有不同。第21頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1常見重金屬及中毒2.1.1砷(Arsenic,As)急性中毒:食入性中毒：急性期會有惡心、嘔吐、腹痛、血便、休克、低血壓、溶血、大蒜、及金屬味、肝炎、黃疸、急性腎衰竭、昏迷、抽搐。吸入性中毒:咳嗽、呼吸困難、胸痛、肺水腫、急性呼吸衰竭。氫化砷中毒:引起大量溶血，會有腹痛、血尿及黃疸(triad)的典型癥狀，急性腎衰竭并不少見。第22頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三

慢性中毒A.皮膚:濕疹、角質(zhì)化、皮膚癌。

B.神經(jīng):中樞及周邊神經(jīng)病變。

C.血液:貧血、血球稀少、白血病。

D.其他:周邊血管病變、四肢壞死(烏腳病Blackfootdisease)及肝功能異常。肺癌、肝癌及膀胱癌的幾率大幅上升。

第23頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三Arsenic:EvilorAngel?NapoleonArsenic-inducedhyperkeratosisBlackfootdiseasePoisonAcutepromyeloidleukemia第24頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.2鉛(Lead,Pb)急性中毒(成年人):

輕微及中度中毒：疲倦、躁動、感覺異常、肌痛、腹痛、抖動、頭痛、惡心、嘔吐、便秘、體重減少、性欲降低。

嚴(yán)重中毒：運動神經(jīng)病變、腦病變、抽搐、昏迷、嚴(yán)重腹絞痛、急性腎衰竭。第25頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鉛(Lead,Pb)慢性中毒:

中樞神經(jīng)：腦病變、精神智能障礙、神經(jīng)行為異常（血鉛濃度30ug/dl以上），影響孩童發(fā)育、發(fā)展及智商（血鉛濃度5ug/dl以上）。

周邊神經(jīng)：運動神經(jīng)傳導(dǎo)速度變緩，血鉛濃度大于30ug/dl尺神經(jīng)傳導(dǎo)即受影響。

血液：貧血、溶血、抑制ALAD（血鉛濃度10ug/dl以上）及FEP（15ug/dl）。尿中ALA上升（血鉛濃度30ug/dl以上）及紅血球Basophilicstippling。

腎臟：高血壓、痛風(fēng)，及慢性腎衰竭。

其他：降低甲狀腺荷爾蒙濃度及慢性腎衰竭，干擾維生素D代謝、減少精子活動性及數(shù)目、致癌性。

第26頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三

兒童鉛中毒的診斷和分級主要依照血鉛水平：

一級：血鉛＜100微克/升，相對安全（已有胚胎發(fā)育毒性，孕婦易流產(chǎn)）；

二級：血鉛100～199微克/升，血紅素代謝受影響，神經(jīng)傳導(dǎo)速度下降；

三級：血鉛200～499微克/升，鐵鋅鈣代謝受影響，出現(xiàn)缺鈣、缺鋅、血紅蛋白合成障礙，可有免疫力低下、學(xué)習(xí)困難、注意力不集中、智商水平下降或體格生長遲緩等癥狀；

四級：血鉛500～699微克/升，可出現(xiàn)性格多變、易激怒、多動癥、攻擊性行為、運動失調(diào)、視力和聽力下降、不明原因腹痛、貧血和心律失常等中毒癥狀；

五級：血鉛≥700微克/升，可導(dǎo)致腎功能損害、鉛性腦?。^痛、驚厥、昏迷等）甚至死亡。

第27頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.3鎘(Cadmium,Cd)

急性中毒:

食入——惡心、腹痛、嘔吐、出血性腸胃炎、肝、腎壞死、心臟擴大。

吸入——氧化鎘引起嚴(yán)重的金屬熏煙熱(Metalfumefever)在暴露后12一24小時后，發(fā)生胸痛、頭痛、咳嗽、呼吸困難、發(fā)燒、肺水腫、腎肝壞死。

慢性中毒:

食入——腎病變包括低分子量蛋白尿，胺基酸尿及糖尿、痛痛病、高血壓、心臟血管疾病、及癌癥。

吸入——肺纖維化及腎病變。

第28頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.3鉻(Chromium,Cr)鉻（chromium,Cr）為人體必需的微量元素之一

急性中毒:

六價鉻：劇毒及腐蝕性<br>皮膚:（鉻潰瘍）Chromeulcer，鼻中膈穿孔，過敏性接觸皮膚炎（吸人）,胃腸出血性胃腸炎（食入1-2g會致命），腎：急性腎衰竭（食入，吸入或皮膚吸收），肺：72h后會發(fā)生肺水腫(吸入大量).

三價鉻:

為身體必須元素，為糖份代謝必要，腸胃吸收困難(<1%)。

慢性中毒:

長期六價鉻暴露可能引起癌癥，尤其是肺癌。呼吸系統(tǒng)：氣喘及塵肺癥,

第29頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.4銅(Copper,Cu)

急性中毒:

大多為食入硫酸銅或食入銅食器污染的食物、果汁所致。

食入大量的銅，會引起嚴(yán)重的惡心、含綠藍物的嘔吐、腹痛、腹瀉、吐血、變性血紅素癥、血尿等癥狀。嚴(yán)重者會有肝炎、低血壓、昏迷、溶血、急性腎衰竭、抽搐等并發(fā)癥。甚至死亡也可能發(fā)生。

第30頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三銅慢性中毒原因A.

因為銅為人體必須元素，吸收后很快的經(jīng)由尿液及膽汁排出。目前醫(yī)學(xué)文獻少有慢性銅中毒報告。但有人認為長期暴露過多的銅或長久使用銅餐俱及水管，可能引起慢性肝病變。長期吸入銅粉塵及熏煙，會導(dǎo)致鼻中膈穿孔、肺部肉芽腫、肺間質(zhì)纖維化(VineyardSprayer'sLung)及肺癌。

B.

威爾森病(WilsonDisease):是先天性銅代謝異常的一種疾病。銅會堆積在大腦神經(jīng)核、內(nèi)臟及角膜上面，造成健康傷害，又叫作hepatolenticulardegeneration。長時間的累積，青春期后漸漸會有永久性腦部病變及肝硬化的病癥出現(xiàn)。第31頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.5汞(Mercury,Hg)a.元素汞中毒:

A.急性中毒：（主要為吸人汞蒸氣所致）

急性支氣管炎、肺炎、口腔炎、腸炎、發(fā)燒、意識混亂、呼吸困難、

吞食元素汞一般沒有癥狀，除非相當(dāng)大量。

B.慢性中毒:

主要影響中樞神經(jīng)，有三項特別癥狀（Triad）：發(fā)抖、牙齦炎、及紅。Erethism（包括失眠、害羞、記憶衰退、情緒不穩(wěn)、神經(jīng)質(zhì)、及食欲不振）

其他有視力障礙晶體混濁，類似巴金森癥狀，周邊神經(jīng)病變。

第32頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三b.無機汞中毒A.急性中毒:主要是食入性中毒，病患會有局部腐蝕性，產(chǎn)生消化道出血、壞死、休克、甚至急性腎衰竭出現(xiàn)。急性吸入煙霧，會產(chǎn)生急性呼吸窘迫癥候群及肺纖維化，缺氧而死亡。

B.慢性中毒則類似元素汞慢性中毒。

第33頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三c.有機汞

長鏈的有機汞毒性作用與無機汞類似，短鏈有機汞如甲基汞毒性如下:

A.急性中毒:

心、嘔吐、腹痛、血球少、口腔炎、蛋白尿、腎病癥候群、腎衰竭，但仍以中樞神經(jīng)病變?yōu)橹饕Y狀，包括皮膚會有紅皮癥癢及脫落性皮膚炎。

B.慢性中毒:

與急性中毒類似，中樞神經(jīng)異常為主要癥狀，但是視野縮小及視力受損，感覺及運動障礙，肌肉萎縮及智能受損較明顯。出生的孩童會有類似腦性麻痹的癥狀，最有名的例子為MinamataDisease(水俁病

第34頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.6錳(Manganese,Mn)急性中毒:

吸入氧化錳的粉塵即有可能產(chǎn)生所謂金屬熏煙熱或化學(xué)性肺炎，氧化錳常因焊接或切割含錳物而產(chǎn)生的。發(fā)冷、發(fā)燒、惡心、咳嗽都會發(fā)生。慢性中毒：主要是引起神經(jīng)及精神上的異常，分為三個階段

A.初期——認知障礙及情緒困擾，包括有食欲不振、肌痛、神經(jīng)質(zhì)、躁動、無法控制暴力行為、失眠、性欲降低。

B.中期——無法控制的哭笑、說話障礙、視幻覺、行動笨拙、意識皆亂。

C.后期——行走困難、僵硬、無法說話、抖動、類似“巴金森癥”。

第35頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.7鎳(Nickel,Ni)急性中毒:

A.一般常見于吸入有機鎳Nickelcarbonyl所致，中毒癥狀類似一氧化碳中毒，但合并有血糖及尿糖上升；常會有惡心、嘔吐、頭痛、頭暈、失眠、躁動持續(xù)數(shù)小時、然后12小時到5天沒癥狀。隨之會有如肺炎般的胸悶、呼吸困難、咳嗽、心悸、流汗、虛弱及視力模糊。嚴(yán)重者4到13天可能會死亡。

B.二價無機鎳中毒：誤飲鎳污染的飲水或透析用水被污染所致，其癥狀為惡心、嘔吐、頭痛、心悸、虛弱、腹瀉、呼呶短促、咳嗽等持續(xù)1-2天。慢性中毒:

長期皮膚接觸會有過敏性皮膚炎發(fā)生，另外慢性呼吸道疾病、免疫機能異常、及癌癥都可發(fā)生。常見于從事電鍍業(yè)者。

第36頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.1.8鋅(Zinc,Zn)急性中毒:

A.食入性：惡心、嘔吐、腹痛、血便、發(fā)燒、常自行恢復(fù)。

B.吸入性：吸入氯化鋅的煙霧微粒會引起咳嗽、呼吸困難，嚴(yán)重者會變成呼吸窘迫癥，急性腎衰竭，甚至死亡。

C.接觸性：皮膚接觸鋅化合物會引起皮膚炎，有些人會潰瘍，眼睛噴到氯化鋅及硫酸鋅溶液會引起傷害。

D.金屬熏煙熱：吸入氧化鋅的粉塵及煙霧4到小時后發(fā)生，有金屬味，咳嗽、呼吸短促、疲勞、肌痛、發(fā)燒到，流汗，化學(xué)性肺炎，肺水腫等。大多數(shù)人功能可完全恢復(fù)。

第37頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三鋅(Zinc,Zn)慢性中毒:

長期大量鋅暴露，會引起慢性鋅中毒，如長期吃雄性動物生殖器、服用大量鋅藥片。會引起貧血、白血球稀少癥、免疫力受損、體重減輕等癥狀。第38頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三2.2元素的形態(tài)化學(xué)形態(tài)就是物質(zhì)在自然界存在的形式“形態(tài)”包含狀態(tài)(state)、形式(form)和物種(species)的意思。根據(jù)形態(tài)層次不同可分為六組：溶解態(tài)和非溶解態(tài)、膠態(tài)和非膠態(tài)、有機態(tài)和無機態(tài)、離子態(tài)和非離子態(tài)、絡(luò)合態(tài)和非絡(luò)合態(tài)以及價態(tài)。 元素的某一形態(tài)可能是有毒的，而同一種元素的另一形態(tài)卻可能是無毒的，甚至對生物組織的特定功能是必需的。因此，測定元素特定的化學(xué)形態(tài)的含量，如Cr6+而不是總鉻，有機汞而不是總汞，對于解釋它們的生物化學(xué)行為和評價其潛在危害是很有必要的。形態(tài)分析也越來越受到人們的重視。第39頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三形態(tài)分析（speciationanalysis）按照IUPAC（國際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合）會的定義，形態(tài)分析是識別和測定存在于樣品中的一種特定元素不同化學(xué)物理形式的過程。微量元素的形態(tài)分析是現(xiàn)在研究中的一個熱點。第40頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三形態(tài)分析的對象①元素天然物種之間的差別。如砷的化合物包括As(III)、As(V)、單甲基砷酸(MMA)、二甲基砷酸(DMA)、砷膽堿(AsB)、砷甜菜堿(AsT)。這些物種的毒性順序：As(III)>As(V)>MMA>DMA，而AsB和AsT可認為是無毒的。另一個例子是鉻，Cr(III)是人體必需，有利于糖的代謝，而Cr(VI)則被認為是高毒性的。

第41頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三②一些人工合成物質(zhì)如用作廣譜殺菌的有機錫化合物，這些化合物可能會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。到目前為止，雖然食物中有機錫還不足以引起危害，但魚和海產(chǎn)品中的這些化合物含量呈上升趨勢。雖然現(xiàn)在不能確定這些化合物對人類產(chǎn)生多大的危害，確切的數(shù)據(jù)也比較缺乏，但有一點可以肯定在人類活動將它們引入到環(huán)境之前，環(huán)境中有機錫的濃度為零。第42頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三③一些元素以低毒性、低濃度、大范圍的形式進入環(huán)境，但這種元素可能在食物鏈底部的生物體內(nèi)轉(zhuǎn)化為有毒物種，而且在食物鏈的頂部達到很危險的程度。汞就是一個這樣的例子，無機汞在酶的作用下，通過甲基化轉(zhuǎn)化為高毒性的甲基汞。

第43頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三3樣品的預(yù)處理3.1樣品的儲存 如何保持樣品中元素各形態(tài)的穩(wěn)定性是形態(tài)分析中的首要問題。為了避免化學(xué)形態(tài)的改變，常采用調(diào)節(jié)pH、調(diào)節(jié)溫度和避免光照等措施保存樣品。第44頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三3.2稀釋和萃取稀釋可以消除一些復(fù)雜基體的干擾。對于固體樣品，要求將分析物種轉(zhuǎn)移到溶液中，可用水或緩沖液，有機溶劑萃取后再進行形態(tài)分析。測定甲基汞時，以Cl-作為CH3Hg+的反離子，用甲苯萃取分離。第45頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三3.3樣品的消化3.3.1干法灰化

3.3.2濕法消化

3.3.3微波消解第46頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三干法灰化一定量的樣品在坩堝中加熱，使其中的有機物脫水、炭化、分解、氧化之后，再置于高溫的灰化爐(馬弗爐)中(一般溫度為500～550℃)灼燒灰化，使有機成分徹底分解為二氧化碳、水和其他氣體而揮發(fā)，直至殘渣為白色或淺灰色為止，所得的殘渣即為無機成分，可供測定用。第47頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三濕法消化此法是通過向樣品中加入氧化性強酸(如濃硝酸、濃硫酸和高氯酸)，并結(jié)合加熱消煮，有時還要加一些氧化劑(如高錳酸鉀、過氧化氫)或催化劑(硫酸銅、硫酸汞、二氧化硒、五氧化二釩等)，使樣品中的有機物質(zhì)被完全分解、氧化，呈氣態(tài)逸出，而待測成分則轉(zhuǎn)化為離子狀態(tài)存在于消化液中，供測試用。常用的強氧化劑有濃硝酸、濃硫酸、高氯酸、高錳酸鉀、過氧化氫等。第48頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三微波消解第49頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三微波消解當(dāng)微波通過試樣時，極性分子隨微波頻率快速變換取向，2450MHz的微波，分子每秒鐘變換方向2.45×109次，分子來回轉(zhuǎn)動，與周圍分子相互碰撞摩擦，分子的總能量增加，使試樣溫度急劇上升。同時，試液中的帶電粒子（離子、水合離子等）在交變的電磁場中，受電場力的作用而來回遷移運動，也會與臨近分子撞擊，使得試樣溫度升高。第50頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三微波消解的優(yōu)點密閉微波消解可通過提高溫度／壓力協(xié)助反應(yīng)，使反應(yīng)物在需要的特定溫度下發(fā)生快速分解，減少分解所需的時間，提高工作效率，對傳統(tǒng)方法這是不可能的。揮發(fā)元素如：As，Hg等可以被保留在溶液中，防止揮發(fā)造成結(jié)果的偏差和對環(huán)境的污染。同時也使操作人員避免接觸酸霧和有害的氣體。由于微波消解試劑用量少，且無環(huán)境對樣品的污染，因此有較低的空白樣品的分解可以進行的更精確、徹底。能夠?qū)崿F(xiàn)從功率選擇到消解反應(yīng)的自動控制，避免了人為操作產(chǎn)生的錯誤和誤差。通過溫度、壓力參數(shù)的控制可以保證消解的質(zhì)量，保證反應(yīng)完全一致的平行性和重復(fù)性第51頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三微波消解方法食品樣品的微波消解一般為取0.1～0.5g樣品，加入5～8mLHNO3和0～2mLH2O2選取適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫?shù)，一般消化時間為10-40min。第52頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三4.食品中重金屬分析檢測技術(shù)紫外-可見分光光度法（金屬離子）原子吸收分光光度法（可測定70多種元素，檢出限：10-2mg/L

）原子熒光光譜法（As、Bi、Pb、Sn、Se、Sb、Te、Zn、Cd（g/L））

電感耦合等離子體－原子發(fā)射光譜(ICP-AES)(70多種元素)電感耦合等離子體－質(zhì)譜(ICP-MS)多元素同時分析檢出限：10-3

g/L

（形態(tài)分析，聯(lián)用技術(shù)：HPLC-ICP-MS，CE-ICP-MS）第53頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比較（1）ICP-MSICP-AES火焰AAS 石墨爐AAS檢測限多數(shù)元素非常好多數(shù)元素很好部分元素很好部分元素非常好樣品通量所有元素2-6分鐘/樣品1-20元素/分鐘/樣品15秒/元素/樣品4分鐘/元素/樣品線性范圍105105103102精密度短時間長時間（4小時）1-3%＜5%*0.3-2%＜5%*0.1-1%1-5%*加入內(nèi)標(biāo)可提高精密度第54頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比較（2）干擾因素ICP-MSICP-AES火焰AAS 石墨爐AAS光譜很少一般幾乎沒有很少化學(xué)基體中等幾乎沒有很大很大離子化低低中等低質(zhì)譜影響低濃度時大無無無同位素有無無無第55頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比較（3）ICP-MSICP-AES火焰AAS 石墨爐AAS溶解固體量0.1-0.4%2-25%0.5-3%>20%分析元素數(shù)量>75>73>68>50進樣量低高非常高非常低半定量分析是是否否同位素分析是否否否第56頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比較（4）ICP-MSICP-AES火焰AAS 石墨爐AAS日常操作容易容易容易容易方法學(xué)研究技術(shù)要求高技術(shù)要求高簡單技術(shù)要求高自動化操作可行可行不可行可行可燃氣體不需要不需要需要不需要實驗費用高高低一般設(shè)備費用非常高高低一般第57頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三ICP：InductiveCoupledPlasma，電感耦合等離子體。電感耦合：兩電感線圈在同一介質(zhì)中，相互的電磁場通過該介質(zhì)傳導(dǎo)到對方，形成耦合。什么是等離子體？4ICP和ICP-MS法4.1ICP第58頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三等離子體？？？？三態(tài)：固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)，第四態(tài)：電離的氣態(tài)如果對氣體持續(xù)加熱，使分子分解為原子并發(fā)生電離，就形成了由離子、電子和中性粒子組成的氣體，這種狀態(tài)稱為等離子體。為何叫等離子體：正負離子帶電量相等，整體呈電中性，所以成為等離子體。低溫等離子體和高溫等離子體第59頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三第60頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三等離子體的產(chǎn)生

當(dāng)高頻發(fā)生器接通電源后，高頻電流I通過感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變磁場(綠色)。開始時，管內(nèi)為Ar氣，不導(dǎo)電，需要用高壓電火花觸發(fā)，使氣體電離后，在高頻交流電場的作用下，帶電粒子高速運動，碰撞，形成“雪崩”式放電，產(chǎn)生等離子體氣流。在垂直于磁場方向?qū)a(chǎn)生感應(yīng)電流（渦電流，粉色），其電阻很小，電流很大(數(shù)百安)，產(chǎn)生高溫。又將氣體加熱、電離，在管口形成穩(wěn)定的等離子體焰炬。圖4-1ICP產(chǎn)生示意圖第61頁，講稿共73頁，2023年5月2日，星期三4.2ICP-MS法原子質(zhì)量