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1、1人体中必须的金属元素以人体重0.01%为界计，小于的为微量元素，大于的为常量元素，如以需求标准计算，人每日需求量在100毫克以下的当属微量元素，超过100毫克的为常量元素。常量：K、Na、Ca、Mg4种。微量：Fe、Mn、Co、Cu、Zn、Mo、V、Ni、Cr、Li等11种。其他金属元素：在某一含量范围内，也可能是人类必须的，待研究。1.1常量金属元素K、Na、Ca、Mg四个金属元素是人体重要的必需营养素，在调节人体体液酸碱平衡；细胞内外渗透压的平衡；维持神经、肌肉的兴奋性；形成骨骼等硬组织，支撑身体，维持有力运动形式；肌肉的收缩；使血的凝固；酶活化发挥重要生理功能。钾K一般成年人体内约含钾
2、元素150克左右，其作用主要是维持神经、肌肉的正常功能，维持心脏有规律的跳动。因此，人体一旦缺钾，正常的运动就会受到影响。缺钾不仅精力和体力下降，而且耐热能力也会降低，使人感到倦怠无力。严重缺钾时，可导致人体内酸碱平衡失调、代谢紊乱、心律失常、全身肌肉无力、懒动。含钾丰富的食品：荞麦、玉米、红薯、大豆；水果中，以香蕉含钾元素最丰富；蔬菜中，菠菜、苋菜、香菜、油菜、甘蓝、芹菜、大葱、莴笋、土豆、山药、鲜豌豆、毛豆等含钾元素较高。海藻类。钙Ca成人体内钙的含量约1200克（2%）。主要存在于骨骼和牙齿中（99%），其余分布在体液中。缺钙会降低软组织的弹性和韧性。皮肤缺弹性显得松垮，衰老；眼睛晶状体
3、缺弹性，易近视、老花；血管缺弹性易硬化。钙是一种天然的镇静剂。缺钙会导致神经性偏头痛（占女性的10%-20%）、烦躁不安、失眠。对婴儿会引起夜惊、夜啼、盗汗。缺钙还会诱发儿童的多动症。人体内缺钙严重会得软骨病（佝偻病）。维生素D能促进钙的吸收，而晒太阳有利于人体VD的产生。人体每天从食物中约需摄取钙0.66克。幼儿因处于生长发育期，每天要从食物中摄取钙1克以上。钠Na钠是食盐的主要成分。食盐的主要作用是提供钠离子，正常人体内钠离子的最小需要量每人每日为0.5克，相当于23克食盐。正常状况下每人每日以摄入1012克食盐为宜。钠的主要作用维持体液的平衡的。若失去平衡，就会出现疲乏、头晕、食欲不振、
4、恶心、呕吐甚至虚脱等症状。正常情况下，钠摄入过多并不蓄积，但某些情况下，如误将食盐当食糖加入婴儿奶粉中喂养，则可引起中毒甚至死亡。急性中毒，可出现水肿、血压上升、血浆胆固醇升高、胃黏膜上皮细胞受损等。每人每天要从尿中排出4.5克左右的氯化钠和1.84.5克的钾盐，其它如汗液也大量排出钠离子，所以要不断地补充食盐。高温季节，为防止中暑，常给大量出汗的人喝盐开水。医院要给呕吐、腹泻病人注射生理盐水，给大面积烧伤病人补给生理盐水等，都是由于这个道理。镁Mg镁具有使神经和肌肉正常运作的功能，因此能协助抵抗抑郁症，解除肌肉痉挛，促进心脏、血管健康，预防心脏病发作，提高男士的生育能力。防止钙在组织和血管中
5、沉淀，防止肾结石、胆结石，改善消化不良等作用。成年人每天的摄取量为250mg-350mg。含镁丰富的食品：紫菜、豆类,杏仁,核桃,花生,马铃薯,茄子,竹笋,海带,牛奶,芝麻浆,虾皮,小米,荞麦面等1.2微量金属元素微量金属离子虽然在人体体内存在的量很低，每种金属微量元素的标准量不足人体总重量的万分之一，却在低浓度下具有非常重要生物学功能。它能影响人体免疫功能，胎儿的生长发育，还与癌症的发病率等有关。锌Zn人体内大约含有2g，锌是一种与生命攸关的元素，它在生命活动过程中起着转换物质和交流能量的“生命齿轮”作用。它是构成多种蛋白质所必需的。大部分分布在骨骼、肌肉、血浆和头发中。含锌最高的组织是眼球
6、的视觉部分和前列腺。眼球的视觉部位含锌量高达4%，可见它具有某种特殊功能。锌普遍存在于食物中，只要不偏食，人体一般不会缺锌。铁Fe人体内铁的含量为0.004%。一个体重为50千克的人含铁2克，相当于3枚一分硬币（每枚约重0.68克）的质量，成人每天约需10毫克铁。人体内铁的含量的60%70%存在于红血球细胞的血红蛋白内，它是哺乳动物血红蛋白中氧的携带者。铁是血液中交换和输送氧所必需的一种元素，生物体内许多氧化还原体系都离不开它。没有铁，生物就无法生存。人体缺铁时会引起贫血，面色苍白，记忆力衰退。轻度缺铁的儿童，它们的注意力会明显降低，学习也会受到影响。在日常饮食中，含铁最多的食物为动物的肝脏，
7、牛、羊、猪的瘦肉，蛋黄、芹菜、菠菜、蕃茄和红枣等。铜Cu铜元素对于人体也至关重要，它是生物系统中一种独特而极为有效的催化剂。铜是30多种酶的活性成分，对人体的新陈代谢起着重要的调节作用。据报道，冠心病与缺铜有关。铜在人体内不易保留，需经常摄入和补充。茶叶中含有微量铜，所以常喝茶是有益的。铬Cr在由胰岛素参与的糖或脂肪的代谢过程中，铬是必不可少的一种元素，也是维持正常胆固醇所必需的元素。铬元素对人体有两面性，低价态的铬，能参与糖和脂肪类物质的代谢作用，并促进人体的发育成长。缺少低价铬，胰岛素的作用很快下降，严重时可患糖尿病。高价态的铬可以干扰很多重要酶的活性，破坏肝、肾的重要功能，严重的引起癌症
8、。人体对铬的需求量极少。食用牛肝、麦芽、酵母、鸡肉、玉米油、蛤类等含铬的食品就能弥补铬的不足。钴Co钴是维生素B12分子的一个必要组分，B12是红血球生成不可缺少的重要元素，如果严重缺乏，将导致恶性贫血！（抗恶性贫血维生素）维生素B12是相当特别的维生素，蔬菜中几乎完全找不到，只有紫菜、海藻、鱼、蛋、肉、肝中含量丰富。人体维生素B12需要量极少，只要饮食正常，就不会缺乏。少数吸收不良的人及素食者须特别注意。锰Mn锰参与许多酶催化反应，是一切生物离不开的。锰是构成正常的骨骼所必须的物质，也是制造甲状腺素非常重要的物质。它能使食物充分消化吸收，缓解神经过敏和烦躁不安，能解除疲劳，增强记忆力，预防骨
9、质疏松症。成年人每天摄取2mg-5mg即可满足需要。超过这个数量，就会中毒。坚果类、红叶蔬菜、豌豆、甜菜，以及未精制的谷类食品都是富锰的食物。时常头晕眼花、精神恍惚或记忆力不好的人，经常喝大量牛奶或吃大量肉类的人应增加锰的摄取量。钼Mo钼是某种酶的一个组分，这种酶能催化嘌呤转化为尿酸。钼也是能量交换过程所必需的。微量钼是眼色素的构成成分。豆荚、卷心菜、大白菜含钼较多，多吃这些蔬菜对眼睛有益。硒Se（非金属元素）硒被科学家称之为人体微量元素中的“抗癌之王”，是人体必需的微量元素之一，与人类健康息息相关。在人体内硒在心脏中的含量最高，它对心肌起到保护作用。作用：增强免疫力；防止糖尿病；防止白内障；
10、防止心脑血管疾病；防止克山病、大骨节病、关节炎、解毒、排毒；防治肝病、保护肝脏；预防癌症。过量摄入会发生中毒，病人出现恶心、呕吐、头发脱落、指甲变形、烦躁、疲乏和外围神经病变。食物中海味、小麦、大米、大蒜、芥菜及肉类中含硒量较高。所以身体健康正常的人每天通过合理调节膳食，一般可以满足身体对硒的需要。2食品中的重金属重金属重金属：密度在：密度在5103kg/m3以上的金属以上的金属统统称称为为重金重金属，如金、属，如金、银银、铜铜、铅铅、锌锌、镍镍、钴钴、镉镉、铬铬和汞和汞等等45种。砷本属于非金属元素，但根据其化学性种。砷本属于非金属元素，但根据其化学性质质，又又鉴鉴于其毒性，一般将其列在有毒
11、重金属元素中。于其毒性，一般将其列在有毒重金属元素中。从从污污染方面所染方面所说说的重金属，的重金属，实际实际上主要是指汞、上主要是指汞、镉镉、铅铅、铬铬以及以及类类金属砷等生物毒性金属砷等生物毒性显显著的重金属，也指具有一定著的重金属，也指具有一定毒性的一般重金属如毒性的一般重金属如锌锌、铜铜、钴钴、镍镍、锡锡等。等。目前最引起人目前最引起人们们注意的是注意的是铅铅、汞、汞、镉镉、铬铬等。等。食品中的有毒重金属元素，一部分来自于食品中的有毒重金属元素，一部分来自于农农作物作物对对重重金属元素的富集，另一部分金属元素的富集，另一部分则则来自于食品生来自于食品生产产加工、加工、贮贮藏运藏运输过输
12、过程中出程中出现现的的污污染。重金属元素可通染。重金属元素可通过过食物食物链经链经生物生物浓缩浓缩，浓浓度提高千万倍，最后度提高千万倍，最后进进入人体造成入人体造成危害。危害。进进入人体的重金属要入人体的重金属要经过经过一段一段时间时间的的积积累才累才显显示出毒性，往往不易被人示出毒性，往往不易被人们们所察所察觉觉，具有很大的潜在，具有很大的潜在危害性。危害性。重金属的危害u重金属离子重金属离子对对生物有生物有严严重的毒理效重的毒理效应应，所以重金属离子，所以重金属离子污污染染给给人人类带类带来了来了严严重的威重的威胁胁。u重金属重金属对对人体的危害，一方面通人体的危害，一方面通过过直接直接饮
13、饮用造成重金属中毒用造成重金属中毒而而损损害人体健康；另一方面，害人体健康；另一方面，间间接接污污染染农产农产品和水品和水产产品，通品，通过过食物食物链对链对人体健康构成威人体健康构成威胁胁。u重金属能抑制人体化学反重金属能抑制人体化学反应应酶酶的活的活动动，使，使细细胞胞质质中毒，从而中毒，从而伤伤害神害神经组织经组织，还还可可导导致直接的致直接的组织组织中毒，中毒，损损害人体解毒功害人体解毒功能的关能的关键键器官器官肝、肝、肾肾等等组织组织。2.1常见重金属及中毒重金属中毒的一般症状：浑身乏力、齿龈发炎、肌肉酸痛、多汗、脱发、便秘、倦怠、嗜睡、睡觉时有轻度的呼吸困难、脖子酸痛等。不同重金属
14、中毒症状各有不同。2.1常见重金属及中毒2.1.1砷砷(Arsenic,As)急性中毒急性中毒:食入性中毒：急性期会有食入性中毒：急性期会有恶恶心、呕吐、腹痛、血便、休克、心、呕吐、腹痛、血便、休克、低血低血压压、溶血、大蒜、及金属味、肝炎、黃疸、急性、溶血、大蒜、及金属味、肝炎、黃疸、急性肾肾衰竭、衰竭、昏迷、抽搐。昏迷、抽搐。吸入性中毒吸入性中毒:咳嗽、呼吸困咳嗽、呼吸困难难、胸痛、肺水、胸痛、肺水肿肿、急性呼吸衰、急性呼吸衰竭。竭。氢氢化砷中毒化砷中毒:引起大量溶血，会有腹痛、血尿及黄疸引起大量溶血，会有腹痛、血尿及黄疸(triad)的典型症状，急性的典型症状，急性肾肾衰竭并不少衰竭并不
15、少见见。慢性中毒A.皮肤皮肤:湿疹、角湿疹、角质质化、皮肤癌。化、皮肤癌。B.神神经经:中枢及周中枢及周边边神神经经病病变变。C.血液血液:贫贫血、血球稀少、白血病。血、血球稀少、白血病。D.其他其他:周周边边血管病血管病变变、四肢坏死、四肢坏死(乌乌脚病脚病Blackfootdisease)及肝功能异常。及肝功能异常。肺癌、肝癌及膀胱癌的几率大幅上升。肺癌、肝癌及膀胱癌的几率大幅上升。Arsenic:EvilorAngel?NapoleonArsenic-induced hyperkeratosisBlack foot diseasePoisonAcute promyeloid leukem
16、ia2.1.2铅(Lead,Pb)急性中毒急性中毒(成年人成年人):轻轻微及中度中毒：微及中度中毒：疲倦、躁疲倦、躁动动、感、感觉觉异常、肌痛、腹痛、异常、肌痛、腹痛、抖抖动动、头头痛、痛、恶恶心、呕吐、便秘、体重减少、性欲降低。心、呕吐、便秘、体重减少、性欲降低。严严重中毒：重中毒：运运动动神神经经病病变变、脑脑病病变变、抽搐、昏迷、抽搐、昏迷、严严重重腹腹绞绞痛、急性痛、急性肾肾衰竭。衰竭。铅(Lead,Pb)慢性中毒慢性中毒:中枢神中枢神经经：脑脑病病变变、精神智能障碍、神、精神智能障碍、神经经行行为为异常（血异常（血铅浓铅浓度度30ug/dl以上），影响孩童以上），影响孩童发发育、育、
17、发发展及智商（血展及智商（血铅浓铅浓度度5ug/dl以上）。以上）。周周边边神神经经：运运动动神神经传导经传导速度速度变缓变缓，血，血铅浓铅浓度大于度大于30ug/dl尺尺神神经传导经传导即受影响。即受影响。血液：血液：贫贫血、溶血、抑制血、溶血、抑制ALAD（血（血铅浓铅浓度度10ug/dl以上）及以上）及FEP（15ug/dl）。）。尿中尿中ALA上升（血上升（血铅浓铅浓度度30ug/dl以上）以上）及及红红血球血球Basophilicstippling。肾脏肾脏：高血高血压压、痛、痛风风，及慢性，及慢性肾肾衰竭。衰竭。其他：其他：降低甲状腺荷降低甲状腺荷尔尔蒙蒙浓浓度及慢性度及慢性肾肾衰
18、竭，干衰竭，干扰维扰维生素生素D代代谢谢、减少精子活、减少精子活动动性及数目、致癌性。性及数目、致癌性。儿童铅中毒的的诊诊断和分断和分级级主要依照血主要依照血铅铅水平：水平：一一级级：血：血铅铅100微克微克/升，相升，相对对安全（已有胚胎安全（已有胚胎发发育毒育毒性，孕性，孕妇妇易流易流产产）；）；二二级级：血：血铅铅100199微克微克/升，血升，血红红素代素代谢谢受影响，神受影响，神经经传导传导速度下降；速度下降；三三级级：血：血铅铅200499微克微克/升，升，铁锌钙铁锌钙代代谢谢受影响，出受影响，出现现缺缺钙钙、缺、缺锌锌、血、血红红蛋白合成障碍，可有免疫力低下、学蛋白合成障碍，可有
19、免疫力低下、学习习困困难难、注意力不集中、智商水平下降或体格生、注意力不集中、智商水平下降或体格生长迟缓长迟缓等症等症状；状；四四级级：血：血铅铅500699微克微克/升，可出升，可出现现性格多性格多变变、易激怒、易激怒、多、多动动症、攻症、攻击击性行性行为为、运、运动动失失调调、视视力和听力下降、不力和听力下降、不明原因腹痛、明原因腹痛、贫贫血和心律失常等中毒症状；血和心律失常等中毒症状；五五级级：血：血铅铅700微克微克/升，可升，可导导致致肾肾功能功能损损害、害、铅铅性性脑脑病（病（头头痛、惊厥、昏迷等）甚至死亡。痛、惊厥、昏迷等）甚至死亡。2.1.3镉(Cadmium,Cd)急性中毒急
20、性中毒:食入食入恶恶心、腹痛、呕吐、出血性心、腹痛、呕吐、出血性肠肠胃炎、肝、胃炎、肝、肾肾坏死、坏死、心心脏扩脏扩大。大。吸入吸入氧化氧化镉镉引起引起严严重的金属熏烟重的金属熏烟热热(Metalfumefever)在在暴露后暴露后12一一24小小时时后，后，发发生胸痛、生胸痛、头头痛、咳嗽、呼吸困痛、咳嗽、呼吸困难难、发烧发烧、肺水、肺水肿肿、肾肾肝坏死。肝坏死。慢性中毒慢性中毒:食入食入肾肾病病变变包括低分子量蛋白尿，胺基酸尿及糖尿、包括低分子量蛋白尿，胺基酸尿及糖尿、痛痛病、高血痛痛病、高血压压、心、心脏脏血管疾病、及癌症。血管疾病、及癌症。吸入吸入肺肺纤维纤维化及化及肾肾病病变变。2.
21、1.3铬(Chromium,Cr)铬铬（chromium,Cr）为为人体必需的微量元素之一人体必需的微量元素之一急性中毒急性中毒:六价六价铬铬：剧剧毒及腐毒及腐蚀蚀性性皮肤皮肤:（铬溃疡铬溃疡）Chromeulcer，鼻中膈穿孔，鼻中膈穿孔，过过敏性接触皮肤炎（吸人）敏性接触皮肤炎（吸人）,胃胃肠肠出血性胃出血性胃肠肠炎（食入炎（食入1-2g会致命），会致命），肾肾：急性：急性肾肾衰竭（食入，吸入或皮衰竭（食入，吸入或皮肤吸收），肺：肤吸收），肺：72h后会后会发发生肺水生肺水肿肿(吸入大量吸入大量).三价三价铬铬:为为身体必身体必须须元素，元素，为为糖份代糖份代谢谢必要，必要，肠肠胃吸收困胃
22、吸收困难难(As(V)MMADMA，而，而AsB和和AsT可可认为认为是无毒的。是无毒的。另一个例子是另一个例子是铬铬，Cr(III)是人体必需，有利于糖的代是人体必需，有利于糖的代谢谢，而，而Cr(VI)则则被被认为认为是高毒性的。是高毒性的。一些人工合成物质如用作广如用作广谱杀谱杀菌的有菌的有机机锡锡化化合物，合物，这这些化合物可能会些化合物可能会对对生生态态环环境境产产生不利影响。到目前生不利影响。到目前为为止，止，虽虽然食物中有机然食物中有机锡还锡还不足不足以引起危害，但以引起危害，但鱼鱼和海和海产产品中的品中的这这些化合物含量呈上升些化合物含量呈上升趋势趋势。虽虽然然现现在不能确定在
23、不能确定这这些化合物些化合物对对人人类产类产生多大的危害，确切生多大的危害，确切的数据也比的数据也比较较缺乏，但有一点可以肯定在人缺乏，但有一点可以肯定在人类类活活动动将它将它们们引引入到入到环环境之前，境之前，环环境中有机境中有机锡锡的的浓浓度度为为零。零。一些元素以低毒性、低一些元素以低毒性、低浓浓度、大范度、大范围围的形式的形式进进入入环环境，但境，但这这种元素可能在食物种元素可能在食物链链底部的生物体内底部的生物体内转转化化为为有毒物种，而且有毒物种，而且在食物在食物链链的的顶顶部达到很危部达到很危险险的程度。的程度。汞就是一个汞就是一个这样这样的例子，无机汞在的例子，无机汞在酶酶的作
24、用下，通的作用下，通过过甲基化甲基化转转化化为为高毒性的甲基汞。高毒性的甲基汞。3样品的预处理3.1样样品的品的储储存存如何保持如何保持样样品中元素各形品中元素各形态态的的稳稳定性是形定性是形态态分析中的首分析中的首要要问题问题。为为了避免化学形了避免化学形态态的改的改变变，常采用，常采用调节调节pH、调节调节温度和避免光照等措施保存温度和避免光照等措施保存样样品。品。3.2稀释和萃取稀稀释释可以消除一些复可以消除一些复杂杂基体的干基体的干扰扰。对对于固体于固体样样品，要求将分析物种品，要求将分析物种转转移到溶液中，可用水或移到溶液中，可用水或缓缓冲液，有机溶冲液，有机溶剂剂萃取后再萃取后再进
25、进行形行形态态分析。分析。测测定甲基汞定甲基汞时时，以，以Cl-作作为为CH3Hg+的反离子，用甲苯萃取分的反离子，用甲苯萃取分离。离。3.3样品的消化3.3.1干法灰化干法灰化3.3.2湿法消化湿法消化3.3.3微波消解微波消解干法灰化一定量的样品在坩埚中加热，使其中的有机物脱水、炭化、分解、氧化之后，再置于高温的灰化炉(马弗炉)中(一般温度为500550)灼烧灰化，使有机成分彻底分解为二氧化碳、水和其他气体而挥发，直至残渣为白色或浅灰色为止，所得的残渣即为无机成分，可供测定用。湿法消化此法是通过向样品中加入氧化性强酸(如浓硝酸、浓硫酸和高氯酸)，并结合加热消煮，有时还要加一些氧化剂(如高锰
26、酸钾、过氧化氢)或催化剂(硫酸铜、硫酸汞、二氧化硒、五氧化二钒等)，使样品中的有机物质被完全分解、氧化，呈气态逸出，而待测成分则转化为离子状态存在于消化液中，供测试用。常用的强氧化剂有浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾、过氧化氢等。微波消解微波消解当微波通过试样时，极性分子随微波频率快速变换取向，2450MHz的微波，分子每秒钟变换方向2.45109次，分子来回转动，与周围分子相互碰撞摩擦，分子的总能量增加，使试样温度急剧上升。同时，试液中的带电粒子（离子、水合离子等）在交变的电磁场中，受电场力的作用而来回迁移运动，也会与临近分子撞击，使得试样温度升高。微波消解的优点密闭微波消解可通过提高温度压
27、力协助反应，使反应物在需要的特定温度下发生快速分解，减少分解所需的时间，提高工作效率，对传统方法这是不可能的。挥发元素如：As，Hg等可以被保留在溶液中，防止挥发造成结果的偏差和对环境的污染。同时也使操作人员避免接触酸雾和有害的气体。由于微波消解试剂用量少，且无环境对样品的污染，因此有较低的空白样品的分解可以进行的更精确、彻底。能够实现从功率选择到消解反应的自动控制，避免了人为操作产生的错误和误差。通过温度、压力参数的控制可以保证消解的质量，保证反应完全一致的平行性和重复性微波消解方法食品样品的微波消解一般为取0.10.5g样品，加入58mLHNO3和02mLH2O2选取适当的温度和压力参数，
28、一般消化时间为10-40min。4.食品中重金属分析检测技术食品中重金属分析检测技术紫外紫外-可见分光光度法（金属离子）可见分光光度法（金属离子）原子吸收分光光度法（可测定原子吸收分光光度法（可测定70多种元素，检出限：多种元素，检出限：10-2mg/L）原子荧光光谱法（原子荧光光谱法（As、Bi、Pb、Sn、Se、Sb、Te、Zn、Cd（g/L）电感耦合等离子体原子发射光谱电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)(70多种元素多种元素)电感耦合等离子体质谱电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)多元素同时分析多元素同时分析检出限：检出限：10-3 g/L（形态分析，联用技术形态分析，联用技
29、术：HPLC-ICP-MS，CE-ICP-MS）ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（1）ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS检测限检测限多数元素非常多数元素非常好好多数元素很多数元素很好好部分元素很部分元素很好好部分元素非常部分元素非常好好样品通量样品通量所有元素所有元素2-6分分钟钟/样品样品1-20元素元素/分分钟钟/样品样品15秒秒/元素元素/样样品品4分钟分钟/元素元素/样样品品线性范围线性范围105105103102精密度精密度短时间短时间长时间（长时间（4小时小时）1-3%5%*0.3-2%5%*0.1-1%1-5%*加入内标可提高精密度ICP-M
30、S、ICP-AES和AAS方法的比较（2）干扰因素干扰因素ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS光谱光谱很少很少一般一般几乎没有几乎没有很少很少化学基体化学基体中等中等几乎没有几乎没有很大很大很大很大离子化离子化低低低低中等中等低低质谱影响质谱影响低浓度时大低浓度时大无无无无无无同位素同位素有有无无无无无无ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（3）ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS溶解固体量溶解固体量0.1-0.4%2-25%0.5-3%20%分析元素数量分析元素数量75736850进样量进样量低低高高非常高非常高非常低非常低半定量分析半定
31、量分析是是是是否否否否同位素分析同位素分析是是否否否否否否ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（4）ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS日常操作日常操作容易容易容易容易容易容易容易容易方法学研究方法学研究技术要求高技术要求高技术要求高技术要求高简单简单技术要求高技术要求高自动化操作自动化操作可行可行可行可行不可行不可行可行可行可燃气体可燃气体不需要不需要不需要不需要需要需要不需要不需要实验费用实验费用高高高高低低一般一般设备费用设备费用非常高非常高高高低低一般一般ICP：InductiveCoupledPlasma，电感耦合等离子体。电感耦合：两电感线圈在同一介
32、质中，相互的电磁场通过该介质传导到对方，形成耦合。什么是等离子体？4ICP和ICP-MS法4.1 ICP等离子体？三态：固态、气态、液态，第四态：电离的气态如果对气体持续加热，使分子分解为原子并发生电离，就形成了由离子、电子和中性粒子组成的气体，这种状态称为等离子体。为何叫等离子体：正负离子带电量相等，整体呈电中性，所以成为等离子体。低温等离子体和高温等离子体等离子体的产生当高频发生器接通电源后，高频当高频发生器接通电源后，高频电流电流I I通过感应线圈产生交变磁场通过感应线圈产生交变磁场(绿绿色色)。开始时，管内为开始时，管内为ArAr气，不导电，气，不导电，需要用高压电火花触发，使气体电离
33、需要用高压电火花触发，使气体电离后，在高频交流电场的作用下，带电后，在高频交流电场的作用下，带电粒子高速运动，碰撞，形成粒子高速运动，碰撞，形成“雪崩雪崩”式放电，产生等离子体气流。在垂直式放电，产生等离子体气流。在垂直于磁场方向将产生感应电流（涡电流，于磁场方向将产生感应电流（涡电流，粉色），其电阻很小，电流很大粉色），其电阻很小，电流很大(数百数百安安)，产生高温。又将气体加热、电离，产生高温。又将气体加热、电离，在管口形成稳定的等离子体焰炬在管口形成稳定的等离子体焰炬。图4-1 ICP产生示意图4.2ICP-MS法原子质量：质荷比：指带电粒子的质量与所带电荷之比值。图4-2 ICP-MS
34、 法可测定的元素ICP-MS原理ICP-MS全称是全称是电电感藕合等离子体感藕合等离子体质谱质谱，它是一，它是一种将种将ICP技技术术和和质谱结质谱结合在一起的分析合在一起的分析仪仪器。器。ICP利利用在用在电电感感线线圈上施加的圈上施加的强强大功率的高大功率的高频频射射频频信号在信号在线线圈内部形成高温等离子体，并通圈内部形成高温等离子体，并通过过气体的推气体的推动动，保，保证证了等离子体的平衡和持了等离子体的平衡和持续电续电离，在离，在ICP-MS中，中，ICP起起到离子源的作用，高温的等离子体使大多数到离子源的作用，高温的等离子体使大多数样样品中的品中的元素都元素都电电离出一个离出一个电
35、电子而形成了一价正离子。子而形成了一价正离子。质谱质谱是一个是一个质质量量筛选筛选和分析器，通和分析器，通过选择过选择不同不同质质核比（核比（m/z）的离子通）的离子通过过来来检测检测到某个离子的到某个离子的强强度，度，进进而分析而分析计计算出某种元素的算出某种元素的强强度。度。ICP-MS的的发发展已展已经经有有20年的年的历历史了，在史了，在长长期的期的发发展中，人展中，人们们不断的将新的技不断的将新的技术应术应用于用于ICP-MS的的设计设计中，形成了各中，形成了各类类ICP-MS。ICP-MS主要分主要分为为以下几以下几类类：四极杆四极杆ICP-MS，高分辨，高分辨ICP-MS（磁（磁
36、质谱质谱），），ICP-tof-MS。下面主要介。下面主要介绍绍四极杆四极杆ICP-MS。A进样系统BICP离子源C接口D离子镜系统E四极杆虑质系统F检测系统A进样系统BICP离子源C接口D离子镜系统E四极杆虑质系统F检测系统图4-3 X Series ICP-MS 仪器结构图图4-4ICPMS主要组成模块图4-5金属离子的产生接口系统图4-6 ICP-MS的接口离子透镜聚焦系统离子镜的主要目的是去除电子和中性微粒的影响，并对正电子（金属离子）实现聚焦。图4-7ICP-MS的离子透镜聚焦系统四极杆的工作原理图4-8四极杆原理示意图（1）四极杆的两对电极，分别加上了正负直流电压和相位差为180度的射频信号，离子在四极杆中旋转、振荡，当合理设置直流电压的大小和射频电压的幅度后，只有特定核质比范围的离子才能通过四极杆，而其它离子将偏转，最终打在四极杆上损失掉，从而实现了质量选择。