CN106053164B - 同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法及其试剂盒，所述前处理方法的特征在于包含下述步骤：用有机碱对头发进行消化的消化步骤，用有机溶剂对有机物进行萃取的萃取步骤，和用无机酸将萃取后的碱性消化液中的金属元素充分解离的金属解离步骤；其中，所述有机碱的分子量为约15～330，所述混合溶剂的密度小于1。

Description

同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法

技术领域

本发明涉及同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法及其试剂盒。

背景技术

环境污染暴露导致的健康危害在人类疾病负担中所占比例正逐渐增加，其中有机污染物和重金属被认为是影响人体健康的主要影响因素。对于有机污染物，倍受关注的有多环芳烃、尼古丁和可替宁等。其中，多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)广泛存在于环境中，是由两个或两个以上融合的苯环形成的芳烃类化合物，主要来源于化石燃料(如煤、石油和天然气等)、生物质燃料等的不完全燃烧过程，是大气细颗粒物(PM_2.5)中重要的有机化合物，也是导致不良健康结局的一类重要有机污染物。尼古丁主要来源于吸烟，其进入人体后可被代谢为可替宁，因此，人体中这两个化合物的含量是指示吸烟或者被动吸烟等环境暴露的重要指标。另外，金属元素的摄入与人体健康也具有密切的联系，尤其是矿区附近的有毒重金属的暴露更为受到关注。因此，对人群的有机污染物如多环芳烃、尼古丁、可替宁等以及金属元素的暴露水平的准确评估对于评价环境暴露对人体健康的影响以及对于污染控制政策的制定均具有重要的指导意义。

对于生物体来源的生物样品(如毛发、血液、胎盘、组织等)，毛发(如头发)中的污染物可长期累积，因而能够反映个体在环境中的长期暴露情况。并且，由于头发等样品采取时无创、易于获得而与血液、胎盘等相比具有更广泛的人群适用性，因此头发中污染物的检测是目前评估个体的环境污染物(例如有机污染物和重金属)暴露水平的有效手段。

但是，由于生物样品中含有大量生物大分子(如脂肪、蛋白、色素等)，因此为了对有机污染物和金属进行检测，需要先将它们从生物样品中解离出来。而由于有机污染物和金属各自的性质不同，因此难以通过一次前处理即将各种不同的污染物从毛发样品中同时提取出来进行分析。因此，目前现有技术中针对头发中的有机污染物和金属基本上均是采用分别处理、分别分析的方法。例如非专利文献1、2中记载了使用无机碱例如氢氧化钠对头发样品进行前处理以分析其中的有机污染物的方法。非专利文献3中记载了使用硝酸或硝酸与双氧水的混合液对头发样品进行前处理以分析其中的金属的方法。

另外，对于有机污染物，由于不同种类有机污染物在极性和非极性上的差别，因此现有技术中对不同种类有机污染物也分别采用不同的有机溶剂进行萃取。例如非专利文献2、4中记载了对于非极性或弱极性化合物 PAHs采用正己烷和环己烷的非极性溶剂进行萃取的方法。非专利文献5、 6中记载了对于极性化合物尼古丁和可替宁采用极性溶剂例如二氯甲烷和三氯甲烷进行萃取的方法。

另外，由于头发中高分子有机污染物和部分金属的含量通常较低，因此当需要同时测定多个污染指标时，若针对不同污染物指标分别进行前处理，则所需要的总样品量会比较大，例如若每类污染物指标使用200mg样品，则检测N类污染物指标时需要200mg的N倍量等。尤其当需要精确研究个体在某一时期的暴露情况时，由于只能采用相应时段生长的头发进行测定，因此头发样品会变得更少；此外，当需要研究某一特定人群例如婴幼儿的环境暴露情况时，可获得的头发样品也将非常少，常常难以满足现有的分别处理操作的要求。

此外，样品前处理操作一般占分析操作中的60％以上，分别进行前处理也会增加分析的成本，而环境流行病学研究的样本量通常又较大(数百到数十万)，这意味着将显著地增加研究成本。

因此，需要能够对毛发样品中的有机污染物和金属进行同步分析并能够大大降低所需样品量以及进行前处理操作的成本的针对生物样品的前处理方法。

现有技术文献：

非专利文献：

非专利文献1：Pichini et al.1997；Toriba et al.2003 Pichini S,Altieri I,Pellegrini M,Pacifici R,Zuccaro P.1997.Hair analysis for nicotine andcotinine:Evaluation of extraction procedures,hair treatments,and developmentof reference material.Forensic Science International 84:243-252

非专利文献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 biologicalmonitoring method to evaluate the exposure to PAHs.Biomedical chromatography:BMC 17:126-132.

非专利文献3：Zaitseva IP,Skalny AA,Tinkov AA,Berezkina ES, GrabeklisAR,Skalny AV.2015.The influence of physical activity on hair toxic andessential trace element content in male and female students.Biological traceelement research 163:58-66.

非专利文献4：Brzeznicki S,Jakubowski M,Czerski B.1997.Elimination of1-hydroxypyrene after human volunteer exposure to polycyclic aromatichydrocarbons.International archives of occupational and environmental health70:257-260.

非专利文献5：Chetiyanukornkul T,Toriba A,Kizu R,Kimura K, HayakawaK.2004.Hair analysis of nicotine and cotinine for evaluating tobacco smokeexposure by liquid chromatography-mass spectrometry. BiomedicalChromatography 18:655-661.

非专利文献6：Yasuda M,Ota T,Morikawa A,Mawatari K,Fukuuchi T, YamaokaN,et al.2013.Simultaneous determination of nicotine and cotinine in serumusing high-performance liquid chromatography with fluorometric detection andpostcolumn uv-photoirradiation system.Journal of chromatography B,Analyticaltechnologies in the biomedical and life sciences 934:41-45.

发明内容

针对上述问题，考虑利用同一毛发样品进行多指标同步分析的前处理方法，但是该前处理操作通常会存在下述问题，下面以头发为例进行说明：

(1)头发在消化过程中，无机碱中的金属元素可能以非离子形态进入有机萃取液层，从而影响后续的金属元素定量的准确性。

(2)当需要同时对极性有机污染物与非/弱极性有机污染物进行提取时，由于极性有机污染物与非/弱极性有机污染物所需的溶剂不同，因此往往难以对二者均保持高的萃取效率。

(3)金属定量分析的溶剂环境需要为酸性，而有机物检测的消化需要为碱性，若先用酸消化头发，则有机物将被破坏，无法再进行有机污染物的测定，而若将通过碱消化得到的消化液酸化以进行金属测定时，消化液中会产生沉淀物，部分金属将包含在沉淀物中一起沉淀，从而影响金属定量的准确性。

(4)此外，还需要考虑尽量减少有机萃取操作中头发消化液的损失以保证金属元素的回收效率，并需要尽量避免前一操作对后续分析的可能影响。

鉴于这些问题，本申请的发明者们进行了反复的深入研究和尝试，结果发现：当选择有机碱作为头发消化液时，由于有机碱中没有金属离子，因此理论上对金属的定量不会带来干扰。其次，当选择极性和非极性的混合溶剂并使该混合溶剂的密度小于水时，能够同时兼顾极性有机污染物和非极性有机污染的不同萃取要求并能够在不影响后续分析的情况下转移有机萃取液；再次，若采用强酸直接对经碱消化的混合液进行消化处理，则酸化时产生的沉淀中的金属常被忽略，而若将对沉淀再进行强酸处理，将得到的消化液与沉淀上清合并定量，则能够保证金属测定的准确性。基于这些发现，发明人完成了本发明。

本发明的目的在于提供一种所需头发样品量少、成本低、能够准确地对毛发样品中的有机污染物和金属进行同步分析的前处理方法及其试剂盒。

由此，本发明提供下述技术方案。

1、一种同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法，其特征在于，其包含下述步骤：

用有机碱对毛发进行消化的消化步骤，

用有机溶剂对有机物进行萃取的萃取步骤，和

用无机酸将萃取后的碱性消化液中的金属元素充分解离的金属解离步骤；

其中，所述有机碱的分子量为约15～330，所述有机溶剂的密度小于1。

2、根据上述1所述的前处理方法，其中，所述有机碱为选自四烷基氢氧化铵中的至少一种的溶液，溶液浓度为15～35质量％。

3、根据上述1或2所述的前处理方法，其中，所述有机溶剂为极性溶剂与非极性溶剂的混合溶剂且极性溶剂与非极性溶剂的体积比优选为 1:9～9:1，更优选为1:5～5:1，最优选为2:3～3:2。

4、根据上述3所述的前处理方法，其中，所述极性溶剂为选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯和乙醚中的至少一种。

5、根据上述3所述的前处理方法，其中，所述非极性溶剂为选自正己烷和环己烷中的至少一种。

6、根据上述1～5中任一项所述的前处理方法，其中，所述无机酸为选自硝酸、硫酸或它们的混合酸中的至少一种。

7、根据上述1～6中任一项所述的前处理方法，其中，所述有机碱使用四甲基氢氧化铵，所述有机溶剂使用以体积比计为3:2的正己烷与二氯甲烷的混合溶剂或以体积比计为7:3的正己烷与三氯甲烷的混合溶剂，所述无机碱使用浓硝酸。

8、根据上述1～7中任一项所述的前处理方法，其中，所述有机污染物包含多环芳烃、尼古丁和可替宁中的至少一种。

9、根据上述1～8中任一项所述的前处理方法，其中，所述金属包含选自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、Zn、Ca、Na和Mg中的至少一种。

10、用于上述1～9所述的前处理方法的试剂盒，其特征在于，其包含：

(1)头发标准品

(2)氘代-多环芳烃混合液

(3)二苯胺

(4)试剂A：有机碱

(5)试剂B：有机溶剂

(6)试剂C：无机酸

(7)试剂D：清洗剂

(8)配套耗材。

通过本发明的前处理方法和试剂盒，不仅能够对毛发样品中的有机污染物和金属进行同步分析，大大降低所需的头发样品量、降低样品前处理花费和时间成本，而且具有可靠的检测准确度。

附图说明

图1为本发明的实施例1的前处理方法的操作流程示意图。

图2中，图2A为实验例1用TMAH(0.5mL，2.73M)消化后的头发样品的显微观察结果，图2B为实验例1的用NaOH(0.5mL,2.5M)消化后的头发样品的显微观察结果。其中箭头表示消化后的头发碎片。

图3为表示实验例2中用非极性溶剂(HEX)、极性溶剂(DCM和TCM) 和混合溶剂(HEX：DCM32和HEX:TCM73)对头发标准样品中的各种多环芳烃(15种)的萃取效率的图。

图4为表示实验例2中用非极性溶剂(HEX)、极性溶剂(DCM和TCM) 和混合溶剂(HEX：DCM32和HEX:TCM73)对头发标准样品中的尼古丁、可替宁的萃取效率的图。

图5为表示实验例3中用HNO₃(0.1mL)对经TMAH(0.5mL)消化后的头发样品(～25mg)进行酸处理后的沉淀物的显微观察结果。

图6为表示实验例3中用HNO₃(0.1mL)酸处理后的头发样品的沉淀相与上清相中金属元素的相对分布的图。

图7为表示实验例3中从碱消化和酸消化后的将上清液和酸消化液和并后的液体中回收的12种金属元素的回收率的图。

具体实施方式

下面，针对本发明的实施方式进行具体说明。其中，“％”在没有具体说明的情况下是指“质量％”。

本说明书中，“毛发”是指人或动物的毛发，如人的头发或动物的毛等，下文中以人的头发为例进行说明，但显而易见本发明的前处理方法对于动物的毛也是同样适用的。

本说明书中，“有机污染物(有时也简称为有机物)”是指毛发样品中所含的会对健康造成影响的待测有机污染物，如多环芳烃、尼古丁、可替宁等。

本说明书中，金属是指毛发样品中所含的会对健康造成影响的待测金属元素，具体而言包括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、Zn、Ca、Na、Mg等。

另外，本说明书中，有时将上述有机污染物和待测金属统称为“检测指标”。

1.前处理方法

本发明的同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法包含下述步骤：

用有机碱对毛发进行消化的消化步骤，

用有机溶剂对经消化样品中的有机物进行萃取的萃取步骤，和

用无机酸将萃取后的碱性消化液中的金属元素充分解离的金属解离步骤。

消化步骤中，使用有机碱对头发进行消化处理。有机碱优选碱性强而挥发性弱的有机化合物，从而保证对头发进行充分的消化。

有机碱的分子量为约15～330，更优选为约60～200，进一步优选为约 90～150。

作为有机碱，例如可列举出胺类化合物、铵化合物等。作为胺类化合物，可列举出例如甲胺、乙胺、丙胺、异丙胺、丁胺、异丁胺、叔丁胺、己胺、辛胺、乙二胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、三丙胺等。作为铵化合物，可列举出例如氨水、季铵化合物等。从碱性强且挥发性小的角度出发，优选季铵化合物，例如四烷基氢氧化铵，其中，烷基是指碳原子数为1～6 的直链或支链烷基，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基等。作为四烷基氢氧化铵，具体地可列举出四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵等，更优选四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵，最优选四甲基氢氧化铵。这些有机碱可以一种单独使用，也可以将两种以上混合使用。

有机碱优选以溶液形式使用，其溶液浓度可为10～35质量％，从兼顾消化效果、成本以及方便操作的角度出发，优选为20～30质量％，以四甲基氢氧化铵为例，最优选为约25质量％。

从避免影响后续待测金属的检测准确性的角度出发，有机碱中除难以避免的杂质外优选不含有待测金属。

萃取步骤中，使用有机溶剂对经消化的样品样品进行萃取，以提取其中的有机污染物。

上述有机溶剂可根据所需提取的有机污染物的极性来适当选择，没有特别限定。当需要对极性有机污染物与非/弱极性有机污染物同时进行提取时，优选使用极性溶剂与非极性溶剂的混合溶剂。

作为极性溶剂，可以使用氯代烷烃类、酯类、醚类、酮类等，其中优选氯代烷烃类、酯类和醚类，更优选为二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚等；作为非/弱极性溶剂，可以使用正己烷、正戊烷、环己烷、环戊烷、正庚烷、异戊烷，最优选为正己烷、环己烷。这些有机溶剂可以一种单独使用，也可以将两种以上混合使用。

混合溶剂的密度应小于水即小于1g/mL，从方便操作的角度出发，优选在0.90～0.95g/mL之间，以使有机相保持在水面以上，从而保证在不影响后续分析的情况下转移有机萃取液。作为非极性溶剂与极性溶剂的比例，具体而言以体积比计优选为1:9～9:1，更优选为1:5～5:1，最优选为2:3～3:2。另外，为了保证对极性化合物以及非极性/弱极性化合物均具有较高的萃取效率，极性溶剂在混合溶剂中的比例应在满足密度小于1g/L的情况下尽可能地高。

作为优选的混合溶剂，从便于操作的角度出发，最适宜的是正己烷和二氯甲烷的混合溶剂(体积比为3:2)、正己烷和三氯甲烷的混合溶剂(体积比为7:3)。

金属解离步骤中，使用无机酸将萃取后的碱性消化液中的金属元素充分解离。

作为无机酸，例如可以使用硝酸、硫酸或它们的混合酸等，最优选使用浓硝酸。

除上述步骤外，本发明的前处理方法例如还可以包含对剪碎的头发样品进行清洗的步骤，对萃取得到的有机相进行净化、浓缩的步骤等，对经消化的消化液进行酸化的步骤等。其中，清洗步骤例如可以使用Triton X-100、超纯水和/或有机溶剂等进行清洗；净化步骤例如可以采用特氟龙滤膜过滤等方法。浓缩的步骤最优选通过氮吹等来进行；酸化可以使用使用硝酸、硫酸或它们的混合酸等进行，其可以与后续的酸解离步骤使用的酸相同或者不同。

从提高有机物的检测精度的角度出发，本发明的前处理方法优选包含这些步骤。其中，有机相的净化、浓缩步骤与金属解离步骤是独立的步骤，可在金属解离之前也可以在之后进行。

作为一个具体的例子，本发明的前处理方法可如下进行，将采集的毛发样品剪碎后，用有机碱消化，例如放于超声清洗机中消化成均匀的液体。用混合溶剂萃取消化液，使其分为上层的有机层和下层的水层即消化液层。将有机层净化、浓缩后对多环芳烃、尼古丁和可替宁的含量进行定量。在水层中加入无机酸进行酸化、离心，将混匀静止后的溶液分成沉淀相和上清相，对沉淀相进一步加入无机酸进行消化，根据需要该步骤可重复多次，然后将上清相合并，对待测金属元素的含量进行定量。

有机物和金属的具体定量/检测方法可以参考现有技术中的方法进行，没有特殊限定，例如使用气相色谱-质谱联用仪定量有机物，使用电感耦合等离子体质谱定量金属。

2.试剂盒

本申请的试剂盒是用于本发明的前处理方法的试剂盒，其包含一个或多个容器、使用说明书以及下述试剂和耗材：

(1)头发标准品。该标准品所含的多环芳烃、尼古丁、可替宁以及金属等的含量均已准确定量，用于质控。

(2)氘代-多环芳烃混合液，phenanthrene-d10,naphthalene-d8, acenaphthene-d10,anthracene-d10,chrysene-d12,and perylene-d12。用于定量多环芳烃。

(3)二苯胺(diphenylamine)。用于定量尼古丁和可替宁。

(4)试剂A：有机碱，例如上文所列举的有机碱，优选浓度为25％的四甲基氢氧化铵溶液，其中的四甲基氢氧化铵优选为优纯级。

(5)试剂B：有机溶剂，例如上文所列举的有机溶剂，最优选为正己烷和二氯甲烷的混合溶剂(体积比为3：2)或正己烷和三氯甲烷的混合溶剂(体积比为7:3)

(6)试剂C：浓硝酸，优选为电子优纯级。

(7)试剂D：清洗剂，例如为Triton X-100，优选为优纯级。

(8)配套耗材：所用耗材没有特殊限定，可根据需要选用现有技术中记载的各种耗材，例如去除有机和金属杂质的2mL玻璃瓶、带特氟龙衬底的盖子、除去有机物杂质的玻璃吸管以及塑料离心管等。

实施例

下面参照实验例、实施例以及比较例对本发明进行详细说明，但是本发明并不限定于这些例子。

其中，所用试剂的缩写如下：

四甲基氢氧化铵：TMAH

氢氧化钠：NaOH

正己烷：HEX

二氯甲烷：DCM

三氯甲烷：TCM

多环芳烃：PAH

尼古丁：NIC

可替宁：COT

各有机污染物的缩写如下：

苊：ACE

芴：FLU

菲：PHE

蒽：ANT

荧蒽：FLO

芘：PYR

苯并(a)蒽：BAA

CHR

苯并(b)荧蒽：BBF

苯并(k)荧蒽：BKF

苯并(a)芘：BAP

茚苯(1,2,3-cd)芘：I1P

二苯并(ah)蒽：DahA

苯并(ghi)苝：BghiP

实验例1

将采集来的25mg人头发样品剪碎(剪至3～5mm/段)、清洗(具体步骤可参见后述的实施例1)，然后分别利用本申请的有机碱(TMAH，0.5mL， 2.73M)和现有技术中的无机碱(NaOH，0.5mL,2.5M)进行消化，研究两种碱对头发样品的消化情况。

将TMAH消化后的头发样品以及NaOH消化后的头发样品的显微观察结果分别示于图2A和图2B。从图2可见，相对于NaOH，TMAH消化后的头发碎片少且非常细小，其消化效果明显优于现有技术中使用的NaOH。

实验例2

分别取25mg头发标准样品(坛墨质检-标准物质中心，人发成分标准物质，GBW07601(GSH-1a))，室温下用HEX、TCM、HEX和DCM混合溶剂(体积比为3:2，记为HEX:DCM32，)、HEX与TCM的混合溶剂(体积比为7:3，记为HEX:TCM73)进行萃取，然后用气相色谱(Agilent,7890B) -质谱联用仪(Agilent,5977A)测定各有机溶剂萃取得到的有机层中的15 种多环芳烃、尼古丁和可替宁的加标回收率。

将其结果示于图3、图4，从图3和图4可直观地看出，混合溶剂 HEX:DCM32、HEX:TCM73对各种多环芳烃、尼古丁和可替宁均有良好的萃取效率(均达到80％以上)，而当极性溶剂或非极性溶剂单独使用时，往往难以同时对所有的多环芳烃以及尼古丁和可替宁均有良好的萃取效率。

实验例3

使用0.1mL浓硝酸将实验例1中经TMAH消化并萃取了有机层(萃取步骤可参加后述的实施例1)后的消化液进行酸化，从图5可见，消化液在酸化后出现沉淀。将该酸化后的消化液离心(4000rpm，2.5分钟)，得到上清液和沉淀物。沉淀物的显微照片如图5的右图所示。

用浓硝酸将沉淀物完全消化，得到酸消化液。使用电感耦合等离子体质谱(PerkinElmer,ELAN DRCII(USA))和电感耦合原子发射光谱(Thermo, iCAP 6000SERIES(USA))分别对上清液、酸消化液以及将上清液和酸消化液和并后的液体中的待测金属(Ag、Ba、Ca、Cd、Co、Cu、Hg、Mg、Pb、 Sb、Sr、Zn)进行定量，将结果分别示于图6、图7。从图6可见，碱消化后的消化液在酸沉淀后，无论是上清液还是沉淀物中均含有不同比率的各待测金属元素。从图7可见，采用本发明的前处理操作，通过检测上清液和酸消化液的合并液体中的金属含量，可获得非常好的回收率，各金属回收率约在80～110％之间，部分金属回收率接近100％，即准确性大大提高。

实施例1

对25mg采集的头发样品进行有机污染物和金属的定量，其中的前处理操作的具体步骤的流程图见图1。

1、剪发

将头发剪碎至3～5mm，转移至2mL样品瓶。

2、清洗头发：

(1)Triton X-100清洗：加入1mL Triton X-100清洗液旋转混匀5min，清洗1遍

(2)超纯水清洗：加入1mL超纯水(去离子水)旋转混匀5min，清洗3遍

(3)有机溶剂清洗：加入1mL HEX和DCM(体积比为3：2)混合液清(以下也记为HEX:DCM32)洗头发2遍

3、消化：

(1)加消化液：加入0.5mL TMAH消化液(25％)于头发样品瓶

(2)加萃取溶剂：加入0.2mL HEX：DCM32

(3)超声：超声1h(功率为100％)

4、液液萃取及有机物的定量：

(1)加超纯水：加入0.5mL超纯水

(2)加萃取溶剂：加入0.5mL HEX:DCM32

(3)转移上清液：用玻璃吸管将HEX:DCM32转移至干净的2mL样品瓶

(4)重复萃取步骤(1～3)3次，合并萃取液(约1.5mL)

(5)净化：用孔径为0.22μm的特氟龙过滤头过滤萃取液

(6)浓缩：氮吹浓缩过滤的萃取液

(7)定量：用气相色谱-质谱联用仪对PAH、NIC和COT同时进行定量。

5、酸消化及金属的定量

(1)加浓硝酸：加入0.1mL浓硝酸酸化样品

(2)离心：4000rpm，2.5min，根据情况沉淀完全即可。

(3)转移上清液：用玻璃吸管将上清液转移至2mL样品瓶中，并定容至1mL，

(4)消化：原瓶中加入1mL浓硝酸，超声1h(功率为100％)

(5)将步骤(3-4)的液体合并

(6)定量：使用电感耦合等离子体质谱和电感耦合等离子体质谱-原子发射光谱仪对各待测金属(Ag、Ba、Ca、Cd、Co、Cu、Hg、Mg、Pb、 Sb、Sr、Zn等)进行定量。

实施例2

代替实施例1中使用的TMAH，使用0.5mL四乙基氢氧化铵(25质量％)进行与实施例1同样的操作。

实施例3

代替实施例1中使用的HEX:DCM32，使用1.5mL环己烷与二氯甲烷的混合溶剂(体积比为7:3)进行与实施例1同样的操作。

实施例4

代替实施例1中使用的HEX:DCM32，使用1.5mL环戊烷与乙酸乙酯的混合溶剂(体积比为1:1)进行与实施例1同样的操作。

实施例5

代替实施例1中使用的浓硝酸，使用1mL浓硝酸与盐酸的混合酸(体积比为1:1)进行与实施例1同样的操作。

比较例1

采用与实施例1同时采集的头发样品25mg，采用现有技术中的无机碱消化(NaOH，2.5M)、有机溶剂(HEX)萃取的方法对其中的各多环芳烃进行定量，具体步骤如下。

1、重复实施例1中的步骤1～2

2、消化：

(1)加消化液：加入0.5mL NaOH消化液(2.5M)于头发样品瓶

(2)加萃取溶剂：加入0.2mL HEX

(3)超声：超声1h(功率为100％)

3、液液萃取及有机物的定量：

(1)加超纯水：加入0.5mL超纯水

(2)加萃取溶剂：加入0.5mL HEX

(3)转移上清液：用玻璃吸管将HEX转移至干净的2mL样品瓶

(4)重复萃取步骤(1～3)2次，合并萃取液(约1.5mL)

(5)净化：用孔径为0.22μm的特氟龙过滤头过滤萃取液

(6)浓缩：氮吹浓缩过滤的萃取液

(7)定量：用气相色谱-质谱联用仪对PAH进行定量

比较例2

采用与实施例1同时采集的头发样品25mg，代替比较例1中使用的 HEX，使用有机溶剂(TCM)作为萃取溶剂进行与比较例1同样的操作。

比较例3

采用与实施例1同时采集的头发样品25mg，采用现有技术中的酸消化(浓硝酸)法对头发样品中的各金属元素进行定量，具体步骤如下。

1、重复实施例1中的步骤1～2

2、酸消化及金属的定量

(1)加浓硝酸：加入1mL浓硝酸酸化样品

(2)消化：用微波消解仪消化头发

(3)定量：使用电感耦合等离子体质谱和电感耦合等离子体质谱-原子发射光谱仪对各待测金属(Ag、Ba、Ca、Cd、Co、Cu、Hg、Mg、Pb、 Sb、Sr、Zn等)进行定量。

对于上述实施例和比较例，需要说明的是，现有技术中采用的样品量均较高，而本实验中考虑到头发样品量较少且其中的有机物和金属的含量又较低，因此采取了提高样品浓缩倍数和不分流进样的方式将响应信号增加到检出限以上，因此在实施例和比较例中每次检测仅使用了25mg的头发样品。

将上述实施例1～5、比较例1～3的各检测指标的检测结果示于表1。

表1

从表1可见，当采用现有技术中的方法进行检测时，若需要同时获得多种有机污染物和金属元素的检测结果，则需要至少75mg的样品量，是本发明实施例的3倍，因此通过本发明方法，能够大大降低样品量。

另外，采用本发明的前处理方法，头发样品中各有机污染物与各金属元素的检出结果均与目前使用的分别前处理的检测结果总体相差不大，在检测误差的容许范围内，也就是说即使采用本发明的同步分析的前处理方法，其检测结果也是准确、可靠的，本发明的前处理方法完全可以代替现有技术中的方法。

其次，本发明的方法由于针对同一份头发样品采用一次前处理方法即获得了多种污染物指标的检测结果，因此所用的试剂、耗材以及时间成本也都大大降低，从而能够适应大人群样本量的检测需要。

综上所述，通过本申请的前处理方法，不仅能够对毛发样品中的有机污染物和金属进行同步分析，大大降低所需的头发样品量，降低样品前处理的花费和时间成本，而且具有可靠的检测的准确度，无论是针对大人群样本还是针对可得样本量极少的人群进行的环境污染物暴露分析研究均是非常有用的。

Claims (10)

1.一种同步分析毛发样品中的有机污染物和金属的前处理方法，其特征在于，其包含下述步骤：

用有机碱对毛发进行消化的消化步骤，

用有机溶剂对有机物进行萃取的萃取步骤，所萃取的有机物用于有机污染物的测定，

对经所述消化的消化液进行酸化的酸化步骤，和

用无机酸对消化液酸化时产生的沉淀进行再次消化，使沉淀中的金属元素充分解离的金属解离步骤，将消化沉淀得到的消化液与沉淀上清合并，用于金属的测定；

其中，所述有机碱的分子量为15～330，所述有机溶剂的密度小于1；

所述有机溶剂为极性溶剂与非极性溶剂的混合溶剂，且极性溶剂与非极性溶剂的体积比1:9～9:1。

2.根据权利要求1所述的前处理方法，其中，所述有机碱为选自四烷基氢氧化铵中的至少一种的溶液，溶液浓度为15～35质量％。

3.根据权利要求1所述的前处理方法，其中，极性溶剂与非极性溶剂的体积比为1:5～5:1。

4.根据权利要求1所述的前处理方法，其中，极性溶剂与非极性溶剂的体积比为2:3～3:2。

5.根据权利要求1所述的前处理方法，其中，所述极性溶剂为选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯和乙醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的前处理方法，其中，所述非极性溶剂为选自正己烷和环己烷中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的前处理方法，其中，所述无机酸为选自硝酸、硫酸和它们的混合酸中的至少一种。

8.根据权利要求1或2所述的前处理方法，其中，所述有机碱使用四甲基氢氧化铵，所述有机溶剂使用以体积比计为3:2的正己烷与二氯甲烷的混合溶剂或以体积比计为7:3的正己烷与三氯甲烷的混合溶剂，所述无机酸使用浓硝酸。

9.根据权利要求1或2所述的前处理方法，其中，所述有机污染物包含多环芳烃、尼古丁和可替宁中的至少一种。

10.根据权利要求1或2所述的前处理方法，其中，所述金属包含选自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、Zn、Ca、Na和Mg中的至少一种。

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