CN104391032A - 一种人体血液中铅暴露来源的定性源解析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种人体血液中铅暴露来源的定性源解析方法，包括对环境介质样品、血液样品的采集及铅含量的测定，得到特征比值²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb；再计算铅同位素介质差异指数D来定性评价血液中铅的暴露来源。本发明给出了的定性评价方法，创造性地提出了铅同位素介质差异指数D，上述评价方法及铅同位素介质差异指数的测定与计算对于血液中铅暴露来源的评价有直接的指导意义。本发明的评价方法适用于血液中铅暴露来源的分析和确定，通过定性的方式对其进行全面的评定，且该方法简单、客观、准确，重复性好，误差小，具有很好的操作性和实用性，为血液中铅暴露来源的确定提供了科学的理论依据。

Description

一种人体血液中铅暴露来源的定性源解析方法

技术领域

本发明涉及人体静脉血液样品中铅的暴露来源的解析和确定方法，特别是涉及一种血液中铅暴露来源的定性评价方法。

背景技术

铅是一种柔软略带灰白色的重金属，地壳中分布广泛且蕴藏量很大，在自然环境中不可降解，一旦开采出来，将永久存在于生活环境中。由于其具有柔软性、延展性、低熔点和耐腐蚀等独特性质，因而成为在工业生产中应用最广泛的金属之一。目前的科学研究显示铅不仅不是人体必需的营养元素，铅超标还会对人体造成多系统的损害，包括神经系统、造血系统、心血管系统、内分泌系统。由于儿童的生长发育、代谢和行为上的特点，儿童对铅比成人敏感。铅是一种中枢神经系统毒物，对儿童心理-行为-智力及发育的损伤具有不可逆性。

目前环境中的铅主要有两个方面的来源，一是自然来源，二是非自然来源。自然来源是指火山爆发、森林火灾等自然现象释放到环境中的铅。然而自然环境中铅的本底值较低，所以自然来源不是环境中铅污染的主要来源。非自然来源是指人类活动带来的铅排放，是造成当今环境铅污染的主要原因。非自然来源主要包括含铅矿石开采、冶炼及加工，铅蓄电池的生产与加工等工业生产来源；燃料生产与使用；含铅油漆和涂料的生产与使用；汽车尾气排放；化肥农药生产与使用等来源。

环境中的铅主要经过以下三种途径进入人体内：(1)经口暴露：受铅污染的食物及饮用水，过高铅污染的土壤培育的谷物和蔬菜、采用“挂锡”处理的火锅或爆米花等食品可经口途径暴露于人体。(2)经呼吸暴露：含铅矿石开采、冶炼等企业工业排放的废气、灰尘，汽车排放的尾气、香烟等会经过呼吸暴露途径暴露于人体。(3)经皮肤暴露：受铅污染的土壤和水体等也可通过皮肤接触而使人体暴露铅。

目前，常用的铅污染源解析方法有：以污染源为研究对象的扩散模型和以污染区域为研究对象的受体模型为主的两种数学模型。其中扩散模型主要根据污染源的排放量、与排放源的位置关系、污染物理化性质，以及风速、风向等区域环境因素来计算各源对研究区域的影响程度，该方法受制于输入参数的准确性。而受体模型是通过对排放源和受体样品进行物理、化学测定，定性识别有效污染源及其贡献率，该模型不依赖于排放源的排放方式、区域气象等参数，有效地避开扩散模型所涉及到的迁移过程的难点，因此逐步得到更为广泛的应用。但是这两种方法主要是对沉积物中重金属元素全量及各化学形态进行统计学分析和质量评价，不能对沉积物重金属多源体系进行有效辨析，难以对污染贡献做出定性评价；另外这两种方法均需大面积取样，工作量相对较大，因此在实际应用中受到一定限制。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，提供一种能够准确、有效、定性评价人体血液中铅暴露来源的定性源解析方法，包括以下步骤：

1)、环境介质样品的采集及铅含量和同位素的测定，得到环境介质样品中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的特征比值(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m1；

2)、血液样品的采集及铅含量和同位素的测定，得到血液样品中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的特征比值(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m2；

3)、铅同位素介质差异指数D的计算：用式(1)对比分析不同环境介质样本与血液样本中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的特征比值，得到铅同位素介质差异指数D，来定性评价血液中铅的暴露来源，

D＝|[(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m1-(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m2]|×1000   (1)

D为环境介质样本与血液样本的铅同位素特征比值差异值，即铅同位素介质差异指数；m1为环境介质样本，m2为血液样本；

若D<2，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征相似；

2<D<10，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征存在较小差异；

10<D<20，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征明显不同；

D>20，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征完全不同。

用ICP-MS(电感藕合等离子体质谱仪)对不同环境介质及人体血液中铅稳定同位素丰度值进行测定。

所述环境介质包括室内尘、室外尘、家庭室外土壤、食物、饮用水、家庭室内外空气、企业废水、企业废渣、企业废气、原料或燃料。

所述室内尘、室外尘、家庭室外土壤、企业废渣的前处理及分析参照《土壤质量铅、镉的测定-石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 17141-1997)》执行。

所述食物的前处理及分析参照《食品安全国家标准食品中铅的测定(GB5009.12-2010)》执行。

所述饮用水、企业废水的分析参照《生活饮用水标准检验方法金属指标(GB/T5750.6-2006)》执行。

家庭室内外空气、企业废气中铅的测定参照《环境空气铅的测定石墨炉原子吸收分光光度法(暂行)(HJ 539-2009)》执行。

所述燃煤中铅的预处理和分析测试方法参照《煤中铬、镉、铅的测定方法(GB/T16658-2007)》标准的要求执行；所述矿石中铅的预处理和分析测试方法参照《铁矿石铅含量的测定火焰原子吸收光谱法(GB/T6730.54-2004)》标准的要求执行。

所述血液样本的采集按如下步骤进行：

①按顺序用0.2％硝酸HNO₃、纯水、碘酒、酒精(或用约5％棉球、2％依地酸钠棉球、酒精棉球)清洁取血区皮肤(如前手臂)；

②使用经过检验的同一批号的一次性注射器抽取静脉血，穿刺成功后立即松开止血带，如使用真空采血管可直接注入，并立即摇晃均匀。如使用聚乙烯管留置样本，应当留存双份样本，每管血样为0.5-1mL，注入后立即摇晃均匀，与抗凝剂充分混合；

③留置采血空白样

在每次采血开始前、采血中和采血结束时，分别用经过铅空白检验的0.5％硝酸替代血液，各做两个采样空白(包括真空采血管和聚乙烯管)，以了解采样过程中可能的污染情况；

④血样的保存

采集血液标本的采血管管口朝上放置于试管架中，置于4℃冰箱保存。保存时间不得超过2周，门诊样品不得超过48小时；或放于-20℃冰箱冷冻保存。

所述血液样本中铅含量的测定按以下步骤进行：

Ⅰ、取全血(若血液为冷冻保存的，需要血液完全解冻并摇匀，若血液为现采，则可直接进行以下的步骤)1ml置于聚四氟乙烯消化罐中，加入2ml HNO₃，冷消化过夜，次日入微波消解仪消解(MARS 5,CEM,USA)，微波程序有三个过程，条件分别为：过程ⅰ：150℃，10min，50％Power；过程ⅱ：180℃，20min，75％Power；过程ⅲ：100℃，10min，40％Power，得到消化液；

Ⅱ、完毕后，用1％(体积百分含量)HNO₃10ml少量多次地淋洗消化罐，将消化液全部转移至石英或聚四氟乙烯消化杯/管中，置于110℃的石墨消解炉或电热板中赶酸，至杯底剩至1滴左右的赶酸液，再用5％(体积百分含量)HNO₃8ml少量多次的淋洗消化杯/管，将赶酸液转至10ml刻度试管或容量瓶中，并用5％HNO₃将转移后的赶酸液定容至10ml，摇匀得到待测液；

Ⅲ、将待测液进行适当的浓缩或稀释处理，使待测液中铅含量为0-50μg/L，用ICP-MS在电感藕合等离子体质谱仪同位素测定模式下，进行样本铅同位素测定分析。

本发明给出了血液中铅暴露来源的定性评价方法，并创造性提出了铅同位素介质差异指数D，上述评价方法及铅同位素介质差异指数的测定与计算对于血液中铅暴露来源的评价有直接的指导意义。本发明的评价方法适用于血液中铅暴露来源的分析和确定，通过定性的方式对其进行全面的评定，且该方法简单、客观、准确，重复性好，误差小，具有很好的操作性和实用性，为血液中铅暴露来源的确定提供了科学的理论依据。

具体实施方式

自然界铅有4种稳定同位素，分别是²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb和²⁰⁸Pb，其中后3种分别是²³⁸U、²³⁵U、²³²Th衰变的最终产物，这3种同位素丰度(同位素在自然界中的丰度，又称天然存在比，指该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例，丰度的大小一般以百分数表示，人造同位素的丰度为零。因为各种同位素在自然界中往往分布得比较均匀，取平均值计算比较准确，因此周期表上所列的原子量实际上是各种同位素按丰度加权的平均值)随着时间而增加，而²⁰⁴Pb至今尚未发现与哪种放射性同位素母体有关，它的绝对含量不随时间而变化。由于²³⁸U、²³⁵U及²³²Th的衰变常数不同，这就决定了其相应的子体同位素²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb及²⁰⁸Pb之间的比值将随时间的增长呈有规律的变化，但²³⁸U、²³⁵U、²³²Th衰变成²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb和²⁰⁸Pb的半衰期都非常长，分别达到了4.51×10⁹年、7.1×10⁸年和1.41×10¹⁰年。这就造成了在相当长一段时间内，自然界天然物质中的铅稳定同位素组成一般不会发生变化。由于现有不同的环境介质的物质来源、成因机制、形成环境及形成时间不一，因而各自具有不同的铅同位素标记特征，这一特征使铅同位素比值成为含铅物质的一种“指纹”。由于不同源区铅同位素的组成不同，因此可利用铅同位素的这种“地球化学指纹”特征来示踪铅的不同来源。铅同位素有²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb与²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb三个同位素比值，代表了U-Pb与Th-Pb两个同位素体系，信息量大，彼此之间可以相互印证，并且铅同位素几乎不存在同位素分馏效应(同位素分馏是指在物理、化学及生物化学作用过程中，一种元素的不同同位素在两种或两种以上物质(物相)之间的分配具有不同的同位素比值的现象)，比其他元素更能抗地质干扰和保持稳定性。而血铅是表征人体长期铅暴露的有效生物标志物之一，因此常用于评价人体铅暴露的程度。

儿童血铅主要有两方面的来源：一是母源性来源，二是外源性来源。母源性来源是指从母体中转移而来的铅污染，例如孕妇主动吸烟和被动吸烟均可使体内血铅和脐血铅水平升高，孕妇血铅可通过脐带血进入胎儿体内造成胎儿血铅水平升高，胎儿出生后又通过喂养的母乳汁再吸收母体的铅造成自身的铅暴露。外源性来源就是儿童出生后从外界环境中直接摄入的铅，如通过呼吸大气、接触环境媒介(土壤和尘埃、水等)、油漆、涂料和不合格玩具等暴露途径摄入的铅。

铅稳定同位素分析采用的主要检测手段是电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)。ICP-MS分析检测可简化样品准备时间，耗时短；它可分为普通四级杆的检测(ICP-QMS)和高分辨的检测(MC-ICP-MS)。高分辨的ICP-MS能更准确的区分不同物质间铅同位素的差异，但对前处理的无污染要求比较高且仪器普及率很低；普通的四级杆ICP-MS基本能分辨出不同物质间同位素的差异，且仪器的普及率较高。

本发明提供的血液中铅暴露来源的定性评价方法是通过ICP-MS对不同环境介质中铅稳定同位素丰度进行测定，再对比分析不同环境介质样本中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb(因为²⁰⁴Pb的丰度较低，仪器检测的信号/响应值较低，在相同的仪器状态及分析条件下，相比其他3种同位素而言，其检测的误差可能会较大，不利于准确反应样品真实的同位素值。因此，一般用另外三种同位素的比值进行分析，即²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁸Pb等)的特征比值，得到铅同位素介质差异指数D，来定性评价血液中铅的暴露来源。

以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施例中所作的任何变动都将属于本发明权利要求书的范围内。

一、环境介质样品的采集及铅含量的测定

根据血液提供对象的实际生活环境，采集与其直接接触的环境介质，及可能的铅污染排放源介质(如燃烧的煤、生活周边的工厂活动所用的原料或排放的废弃物等)。

1、室内尘的采集

采集家庭室内屋顶、厨柜顶、窗台及角落等具有聚集性点位的尘样，每个点位的尘样由4-5个同类子采样点样本混合组成。各子采样点混合后，每个样本采集1-5g。采样过程中，用无尘毛刷扫集尘样，丢弃头发、碎屑、小石子等杂物后，将尘样装于低背景干扰的自封袋里，阴凉避光保存。

2、室外尘的采集

采集家庭室外地表、窗台等点位的尘样，每个点位的尘样由同一区域4-5个同类子采样点样本均匀混合组成。各子采样点混合后，每个样本采集1-5g。采样过程中，用无尘毛刷扫集尘样，丢弃头发、碎屑、小石子等杂物后，采集的尘样放置于低背景干扰的自封袋里，阴凉避光保存。

3、家庭室外土壤样本的采集

采样前，将土壤表面的石砾、植物根系、残留物等杂物挑出。根据血液提供对象的活动范围及习惯，按“S”型或“梅花型”采集家庭室外表层土壤样品。每个采样点的取土深度及采样量保持一致，利用不锈钢取土铲采集0-10cm左右的表层土壤。在每个采样区，选择4～5个采样点，各采样点等量采取0.5公斤左右的土壤，然后将所有采样点的土壤均匀混合为一个土壤样品，铺成正方形，划对角线将土样分成四份，把对角的两份分别合并成一份，带回实验室。将带回实验室的土壤样品进行自然风干，或于-70℃冷冻干燥机冷冻干燥处理直至完全成干的状态。然后将土壤样品于玛瑙研钵中研磨，过20目尼龙筛，混匀后，取其中部分，再研磨，全部通过100目尼龙筛。

4、食物样本的采集

要求血液提供对象提供一份其在参试的24h内的所吃的全部食品，即保证所采的食物样品与参试对象食用的食物等样等量。将所有食物样品按类别分别装入为其提供的洁净自封袋中(不包括饮料和汤)，同时记录样品的采集信息，具体填写各种食物的种类。采集完毕，食物样品应置于-20℃冷冻。食物样品采集后，将每顿食物样品进行分别称重，分别记录食物种类及重量信息。于每顿食物中取适量进行搅拌，混合均匀后，于-70℃冷冻干燥机冷冻干燥处理72h后，于洁净的木制研钵中研磨过100目尼龙筛。

5、饮用水样本的采集

根据血液提供对象日常的饮水习惯，采集其最经常饮用的水，如烧开的自来水，桶装纯净水等。先用饮用水对采样瓶内部润洗几遍，样本采集完毕，立刻滴2滴优级纯浓硝酸于水样中，并盖紧瓶盖。样品采集后应尽快分析，或置于-4℃冷藏保存。

采样前，选择适当的采样容器，聚四氟乙烯的采样瓶、塑料、玻璃材质的采样容器及用于采样的橡胶管和乳胶管要先用水和洗涤剂清洗，除去灰尘、油垢后用自来水冲洗干净，然后用质量分数为10％的硝酸(或盐酸)浸泡8h，取出沥干后用自来水冲洗3次，并用蒸馏水充分淋洗干净并烘干；金属材质的采样器，应先用洗涤剂清除油垢，再用自来水冲洗干净后晾干备用。

6、家庭室内外空气样本的采集

根据血液提供对象的日常行为活动模式，采集室内主要活动场所的PM₁₀或PM_2.5；采集家庭室外空旷处场所的PM₁₀或PM_2.5样品。室内及室外空气样品的采集粒径保持一致。采集装置包括采样泵、切割头和滤膜。其中采样泵型号为Buck Libra Plus,APBUCK In C.,USA；切割头，根据所采集粒径的大小分为PM₁₀、PM_2.5等，型号分别为PEM-200-PM₁₀、PEM-200-PM_2.5，北京赛福莱博科技有限公司；滤膜，直径，MunktellFilter AB，Sweden。

7、企业废水样本的采集

根据企业的实际废水排污口，采集各排污口的废水样品，及向环境无组织排放(无组织排放是指大气污染物不经过排气筒、污水不经过管道的无规则排放)的污水。废水样品用采样瓶(按5、饮用水样品的采集中所述的方法处理采样瓶)采集和放置。采样过程中，先用企业废水对采样瓶内部润洗几遍，样本采集完毕，立刻滴2滴优级纯浓硝酸于水样中，并盖紧瓶盖。样品采集后应尽快分析，或者于-4℃冷藏保存。

8、企业废渣样本的采集

根据企业的实际废渣排污口或废渣堆放点，采集各排污口或堆放点的废渣样品。采样前，去掉废渣外来的树杆，枝叶等杂物，系统采集企业最近1个月各排污点排放的废渣样本。用洁净的手套，将表层(0-20cm)废渣样本装入洁净布袋里。每个样本由3～5个子采样点混合而成，每个样本采集0.5-1kg。

9、企业废气样本的采集

根据企业的实际废气有组织排放口和无组织排放口，采集其各排放点的废气。企业废气的采集方法和步骤参照《固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法(GB/T16157)》、《大气污染物无组织排放监测技术导则(HJ/55)》、《空气和废气监测分析方法(中国环境科学出版社，2003，第四版)》或《大气固定源的采样和分析(中国环境科学出版社，1993)》进行。

10、原料或燃料样品的采集

(1)根据企业及家庭的燃料类型，采集煤等燃料。

燃煤：采集不同来源不同时期不同产地的燃煤样各3～5个，每个样本采集0.5kg于洁净的自封袋中。将煤样经风干(自然风干或冷冻干燥)后，除去煤样中石子和动植物残体等异物，用木棒(或玛瑙棒)研压，通过2mm尼龙筛(除去2mm以上的杂质)，混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的燃煤样研磨至全部通过100目尼龙筛，混匀后装袋放于阴凉处(或4℃冰箱冷藏)备用。

(2)根据研究区域内工业活动情况，采集矿石开采、冶炼等与矿石相关的企业矿石原料样本。矿石样品的前处理和分析测试方法参照《铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法铅的测定(GB/T14353.2-93)》或《铁矿石铅含量的测定火焰原子吸收光谱法(GB/T6730.54-2004)》标准的要求执行。

矿石：根据血液提供对象实际生活地区内，矿石开采、冶炼或其他加工等企业分布情况，根据矿石产地、来源或类型的不同，将所在地区、村、镇、乡或县周边1公里范围内的与矿石活动相关的企业设为一个采样点。采集各企业不同种类、不同来源及不同产地的具有代表性的矿石样品各3～5个，同时采集企业工业活动后的矿渣和尾矿样品，各3～5个。每个样本各采集0.5～1.0kg，装入干净的自封袋中。将矿石原料及矿渣等样本风干(自然风干或冷冻干燥)后，除去土样中石子和动植物残体等异物，用木棒(或玛瑙棒)研压，通过2mm尼龙筛(除去2mm以上的砂砾)，混匀。用玛瑙研钵将通过2mm尼龙筛的土样研磨至全部通过100目尼龙筛，混匀后装袋放于阴凉处(或4℃冰箱冷藏)备用。

以上室内尘样品、室外尘样品、家庭室外土壤样品、企业废渣样品的前处理及分析参照《土壤质量铅、镉的测定-石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 17141-1997)》执行；食物样品的前处理及分析参照《食品安全国家标准食品中铅的测定(GB5009.12-2010)》执行；饮用水样品、企业废水样品的前处理和铅的检测分析参照《生活饮用水标准检验方法金属指标(GB/T 5750.6-2006)》执行；家庭室内外空气样品、企业废气样品中铅的预处理和分析测定，参照《环境空气铅的测定石墨炉原子吸收分光光度法(HJ 539-2009)》执行；燃煤样品中铅的预处理和分析测试方法参照《煤中铬、镉、铅的测定方法(GB/T16658-2007)》标准的要求执行；矿石样品中铅的预处理和分析测试方法参照《铁矿石铅含量的测定火焰原子吸收光谱法(GB/T6730.54-2004)》或《铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法铅的测定(GB/T14353.2-93)》标准的要求执行。

二、血液样品的采集及铅含量的测定

血样采集在采血间进行。采血人员应戴乳胶或聚乙烯手套。若手套涂粉，接触血液提供对象或血样前应先用静脉采血皮肤清洁法处理手套后再进行操作。静脉血采集按如下步骤进行：

①按顺序用0.2％硝酸、纯水、碘酒、酒精(或用约5％“洗洁净”棉球、2％依地酸钠棉球、酒精棉球)清洁取血区皮肤。

②使用经过检验的同一批号的一次性注射器抽取静脉血，穿刺成功后立即松开止血带。如使用真空采血管可直接注入，并立即摇晃均匀。如使用聚乙烯管留置样本，应当留存双份样本，每管血样为0.5-1mL，注入后立即摇晃均匀，与抗凝剂充分混合。

③留置采血空白样

在每次采血开始前、采血中和采血结束时，分别用经过铅空白检验的0.5％硝酸替代血液，各做两个采样空白(包括真空采血管和聚乙烯管)，以了解采样过程中可能的污染情况。

④血样的保存

采集血液标本的采血管管口朝上放置于试管架中，置于-20℃冰箱保存。保存时间不得超过2周，门诊样品不得超过48小时。

血液中铅含量的测定按以下步骤进行：取全血(若血液为冷冻保存的，需要血液完全解冻并摇匀。若血液为现采，则可直接进行以下的步骤)1ml置于聚四氟乙烯罐中，加入2ml HNO₃，冷消化过夜，次日入微波消解(MARS 5,CEM,USA)，微波程序分三个过程，每个过程的条件分别为：过程ⅰ：150℃，10min，50％Power；过程ⅱ：180℃，20min，75％Power；过程ⅲ：100℃，10min，40％Power(这是利用MARS 5微波消解仪设定的一个消解程序，程序的完成需要3个过程。仪器会自行运行这3个过程，经过此消解程序的消解，血液里的有机或无机铅会完全的释放出来，确保消解过程中铅的完全释放)，得到消化液。完毕后，用1％(体积百分含量)HNO₃10ml少量多次地淋洗消化罐，将消化液全部转移至石英或聚四氟乙烯消化杯(管)中，置于110℃的石墨消解炉(KDNX-20)或电热板(SB-3.6-4)中赶酸(样品在消解过程中，加入了浓硝酸，因此消解过后的消化液因为酸度太高对仪器的进样系统部件有损害，而且酸度过高对样品的测定也有干扰，因此需要赶酸。赶酸，是指将消化液放置于消解炉的插孔或者电热板的板面上，加热，使液体挥发。待液体挥发至只剩下1滴左右，硝酸基本挥发完毕，赶酸过程相应结束)，至杯底剩至1滴左右的赶酸液，再用5％(体积百分含量)HNO₃8ml少量多次的淋洗赶酸杯(管)，将赶酸液转至10ml刻度试管或容量瓶中，并用5％HNO₃将转移后的赶酸液定容至10ml，摇匀得到待测液。对待测液进行适当的浓缩或稀释处理，使待测液中铅含量为0-50μg/L，用ICP-MS在电感藕合等离子体质谱仪同位素测定模式下，进行样本铅同位素测定分析。仪器调整参数为：“同位素”检测模式；扫描频率为1000scan/s，²⁰⁴Pb驻留时间20s、²⁰⁶Pb和²⁰⁷Pb驻留时间为10s，²⁰⁸Pb驻留时间为5s，重复6次。

铅浓度的检测仪器为电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)，Agilent-7500a,Agilent Scientific Technology Ltd.,USA；或原子吸收分光光度计(AAS),Z-2000，HitachiLimited，日本；或其他具有铅检测功能的分析仪器。

三、铅同位素介质差异指数D的计算

对比分析血液中铅同位素特征值与某一环境介质(潜在污染源)中铅同位素的特征值，如果二者相似或相近，则可认为该环境介质是血液中铅暴露的来源。

对比分析环境介质样本中和血液中铅的²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb特征比值，二者的相似度——铅同位素介质差异指数D的计算按式(1)进行：

D＝|[(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m1-(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m2]|×1000   (1)

D为铅同位素介质差异指数，即环境介质样本与血液的铅同位素特征比值差异值；m1为环境介质样本，m2为血液样本。D也可以为任意两种不同环境介质样本铅同位素特征比值的差异值；此时，m1和m2分别为两种不同环境介质样本。

计算得到铅同位素介质差异指数D后，对所评价的介质样本的铅同位素比值特征进行分析，

D<2，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征相似；

2<D<10，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征存在较小差异；

10<D<20，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征明显不同；

D>20，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征完全不同。

若其中一种介质为血液，且血液与该环境介质样品的铅同位素介质差异指数小于2，则可判定该环境介质是血液中铅暴露的主要来源；若二者铅同位素介质差异指数介于2和10之间，则可以判定该介质是血液中铅暴露的重要来源；若二者铅同位素介质差异指数介于10和20之间，则可以判定该介质对血液中铅暴露的贡献较小；若二者铅同位素介质差异指数大于20，则可忽略该介质对血液中铅暴露的影响。

四、铅同位素介质差异指数的重现性验证

以山西省某焦化企业周边的环境及儿童为研究对象，根据上述样品采集、制备及测定步骤，分别测定儿童血液、家庭室外土壤及食物样品中铅²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的同位素特征比值，对比食物、土壤及血液样品中的铅同位素特征比值，其结果见表1。

表1 不同环境介质²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb同位素比值特征及误差分析

以山西省某焦化企业周边的环境及儿童为研究对象，根据上述采集的样品，在相同的样品制备及测定条件下，分别测定儿童血液、土壤及食物样品中铅²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的同位素特征比值。对比食物、土壤及血液样品中的铅同位素特征比值，铅同位素介质差异指数及误差分析结果见表2。

表2 铅同位素介质差异指数重现性实验及误差分析结果

可以看出，基于介质的²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb(表1)的同位素特征比值表明，血液与食物的铅同位素介质差异指数D为2～3，而血液与土壤的铅同位素介质差异指数D为20～45，说明血液铅同位素特征与食物的铅同位素特征相似，而与土壤的铅同位素特征完全不同，表明食物铅暴露是该研究地区儿童血铅暴露的重要来源，土壤对儿童铅暴露的贡献可忽略。基于介质的²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb(表2)的同位素特征比值表明，血液与食物的铅同位素介质差异指数D大于2，而血液与土壤的铅同位素介质差异指数D为20～26，根据式(1)可知血液铅同位素特征与食物的铅同位素特征相似，而与土壤的铅同位素特征完全不同。表1和表2均表明血液与食物的同位素特征比值相似，说明食物是该研究地区儿童血铅的重要来源；而血液与土壤的同位素特征比值差异较大，表明土壤对血铅暴露的贡献很小。因此，基于介质的铅同位素特征比值分析，可以用于定性的分析人体血铅的暴露来源，并具有可再现性。

五、铅同位素介质差异指数的有效性验证

以山西省某焦化企业周边的环境及儿童为研究对象，根据上述样品采集、制备及测定步骤，分别测定儿童血液、土壤及食物样品中的铅含量。以血铅为人体铅暴露的生物指示物，分别计算儿童经土壤和经食物的日均暴露剂量。

不同介质暴露于人体的途径不同，但主要暴露途径包括经消化道暴露、经呼吸道暴露和经皮肤的暴露。因此，在评价铅的暴露量时，要综合考虑多种介质不同暴露途径的暴露量，多种暴露介质不同暴露途径的日均暴露量之和构成其日均暴露剂量。根据美国EPA及美国暴露参数手册推荐的污染物的暴露评价模型，计算不同暴露介质各暴露途径的暴露量。不同暴露途径的日均暴露剂量计算如公式(2-1)-(2-3)所示：

(1)经消化道途径：

$\mathrm{ADDingest}=\frac{C\&times;\mathrm{IngR}\&times;\mathrm{EF}\&times;\mathrm{ED}}{\mathrm{BW}\&times;\mathrm{AT}}---(2-1)$

食物和土壤等环境介质均可经消化道暴露途径进入人体。

(2)经呼吸道途径：

$\mathrm{ADDinhale}=\frac{C\&times;t\&times;\mathrm{InhR}\&times;\mathrm{EF}\&times;\mathrm{ED}}{\mathrm{PEF}\&times;\mathrm{BW}\&times;\mathrm{AT}}---(2-2)$

土壤、空气颗粒物及地表尘等环境介质均可经呼吸道暴露途径进入人体。

(3)经皮肤途径：

$\mathrm{ADDdermal}=\frac{C\&times;\mathrm{SA}\&times;\mathrm{AF}\&times;\mathrm{ABS}\&times;\mathrm{ED}\&times;\mathrm{EF}}{\mathrm{BW}\&times;\mathrm{AT}}---(2-3)$

洗澡(洗手)过程中的水，玩耍过程中的土壤及地表尘等环境介质均可经皮肤暴露途径进入人体。

式中，ADDingest、ADDinhale和ADDdermal分别为经口(消化道)、经呼吸道及经皮肤暴露途径的日均暴露剂量。C为污染物的污染特征，mg/g或μg/L；IngR为污染物经口的摄入率，mg/day或L/day；InhR为污染物经呼吸的摄入率，m³/day；t为日均暴露时间，h/day；PEF为可吸收颗粒物的排放因子，m³/kg；SA是皮肤暴露过程中与污染物暴露的皮肤总面积，cm²；AF为皮肤暴露过程中，皮肤黏附系数，mg/(cm²h)；ABS为皮肤吸附因子，无量纲；EF为常年的暴露频率，days/year；ED为持续暴露时间，year；BW为暴露个体的体重，kg；AT为终生暴露时间，days。根据现场实地入户调查及问卷调查，获得日均食物摄入量、饮水摄入量、体重参数；土壤摄入量、可吸收颗粒物的排放因子、皮肤表面积、皮肤黏附系数、皮肤吸附因子、暴露频率及暴露时间等暴露参数可通过资料查新获取。

受试儿童经过食物和土壤的日均暴露剂量计算见式(2-4)：

ADD＝ADDsoil+ADDfood   (2-4)

式中，ADD为经食物和土壤暴露的日均总暴露剂量；ADDsoil为土壤经口(式2-1)、经呼吸(式2-2)和经皮肤(式2-3)暴露途径的日均暴露剂量之和；ADDfood为食物经口(式2-1)暴露途径的日均暴露剂量。

各介质经不同暴露途径的暴露剂量见下表3所示。

表3 不同环境介质对血铅贡献差异分析结果

表3结果显示，若只考虑食物和土壤两种介质暴露的贡献，受试儿童日均铅暴露主要来源于食物的贡献(98.77％)，经土壤的贡献基本可忽略不计(1.23％)，因此食物铅暴露是造成儿童铅暴露风险的主要来源。而血铅是儿童长期铅暴露负荷的有效生物标志物，因此基于介质外暴露评价的方法，表明食物铅暴露是导致儿童血铅水平升高的主要来源，而土壤对儿童铅暴露的贡献基本可忽略不计。

对比表1、表2和表3的结果，三者均表明，食物铅暴露是造成儿童铅暴露的主要来源；而儿童经土壤的暴露途径对儿童铅暴露的影响较小，基本可略不计。基于山西某焦化厂周边的儿童受体，利用美国EPA推荐的暴露评价模型得出的研究结论，即食物是儿童铅暴露的主要来源，而土壤对该地区儿童铅暴露的贡献小，与基于铅稳定同位素得出的源解析结果一致。表明本发明提出的利用铅稳定同位素法进行儿童血铅暴露来源解析的结果具有可靠性。

因此，根据介质同位素比值差异性实验和介质污染源贡献的有效性实验验证，说明本发明基于介质铅稳定同位素特征比值的分析方法判断儿童血铅暴露来源的结果是稳定可信的。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种人体血液中铅暴露来源的定性源解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、环境介质样品的采集及铅含量和同位素的测定，得到环境介质样品中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的特征比值(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m1；

2)、血液样品的采集及铅含量和同位素的测定，得到血液样品中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的特征比值(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m2；

3)、铅同位素介质差异指数D的计算：用式(1)对比分析不同环境介质样本与血液样本中²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb的特征比值，得到铅同位素介质差异指数D，来定性评价血液中铅的暴露来源，

D＝|[(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m1-(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_m2]|×1000        (1)

D为环境介质样本与血液样本的铅同位素特征比值差异值，即铅同位素介质差异指数；m1为环境介质样本，m2为血液样本；

若D<2，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征相似；

2<D<10，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征存在较小差异；

10<D<20，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征明显不同；

D>20，则两种不同介质样本的铅同位素比值特征完全不同。

2.根据权利要求1所述定性源解析方法，其特征在于，用ICP-MS(电感藕合等离子体质谱仪)对不同环境介质及人体血液中铅稳定同位素丰度值进行测定。

3.根据权利要求1或2所述定性源解析方法，其特征在于，所述环境介质包括室内尘、室外尘、家庭室外土壤、食物、饮用水、家庭室内外空气、企业废水、企业废渣、企业废气、原料或燃料。

4.根据权利要求3所述定性源解析方法，其特征在于，所述室内尘、室外尘、家庭室外土壤、企业废渣的前处理及分析参照《土壤质量铅、镉的测定-石墨炉原子吸收分光光度法(GB/T 17141-1997)》执行。

5.根据权利要求3所述定性源解析方法，其特征在于，所述食物的前处理及分析参照《食品安全国家标准食品中铅的测定(GB 5009.12-2010)》执行。

6.根据权利要求3所述定性源解析方法，其特征在于，所述饮用水、企业废水的分析参照《生活饮用水标准检验方法金属指标(GB/T 5750.6-2006)》执行。

7.根据权利要求3所述定性源解析方法，其特征在于，家庭室内外空气、企业废气中铅的测定参照《环境空气铅的测定石墨炉原子吸收分光光度法(暂行)(HJ539-2009)》执行。

8.根据权利要求3所述定性源解析方法，其特征在于，所述燃煤中铅的预处理和分析测试方法参照《煤中铬、镉、铅的测定方法(GB/T16658-2007)》标准的要求执行；所述矿石中铅的预处理和分析测试方法参照《铁矿石铅含量的测定火焰原子吸收光谱法(GB/T6730.54-2004)》标准的要求执行。

9.根据权利要求1或2所述定性源解析方法，其特征在于，所述血液样本的采集按如下步骤进行：

①按顺序用0.2％硝酸HNO₃、纯水、碘酒、酒精(或用约5％棉球、2％依地酸钠棉球、酒精棉球)清洁取血区皮肤(如前手臂)；

②使用经过检验的同一批号的一次性注射器抽取静脉血，穿刺成功后立即松开止血带，如使用真空采血管可直接注入，并立即摇晃均匀。如使用聚乙烯管留置样本，应当留存双份样本，每管血样为0.5-1mL，注入后立即摇晃均匀，与抗凝剂充分混合；

③留置采血空白样

在每次采血开始前、采血中和采血结束时，分别用经过铅空白检验的0.5％硝酸替代血液，各做两个采样空白(包括真空采血管和聚乙烯管)，以了解采样过程中可能的污染情况；

④血样的保存

采集血液标本的采血管管口朝上放置于试管架中，置于4℃冰箱保存。保存时间不得超过2周，门诊样品不得超过48小时；或放于-20℃冰箱冷冻保存。

10.根据权利要求9所述定性源解析方法，其特征在于，所述血液样本中铅含量的测定按以下步骤进行：

Ⅰ、取全血(若血液为冷冻保存的，需要血液完全解冻并摇匀，若血液为现采，则可直接进行以下的步骤)1ml置于聚四氟乙烯消化罐中，加入2ml HNO₃，冷消化过夜，次日入微波消解仪消解(MARS 5,CEM,USA)，微波程序有三个过程，条件分别为：过程ⅰ：150℃，10min，50％ Power；过程ⅱ：180℃，20min，75％ Power；过程ⅲ：100℃，10min，40％ Power，得到消化液；

Ⅱ、完毕后，用1％(体积百分含量)HNO₃10ml少量多次地淋洗消化罐，将消化液全部转移至石英或聚四氟乙烯消化杯/管中，置于110℃的石墨消解炉或电热板中赶酸，至杯底剩至1滴左右的赶酸液，再用5％(体积百分含量)HNO₃ 8ml少量多次的淋洗消化杯/管，将赶酸液转至10ml刻度试管或容量瓶中，并用5％ HNO₃将转移后的赶酸液定容至10ml，摇匀得到待测液；

Ⅲ、将待测液进行适当的浓缩或稀释处理，使待测液中铅含量为0-50μg/L，用ICP-MS在电感藕合等离子体质谱仪同位素测定模式下，进行样本铅同位素测定分析。