湖南省人群血液中33種元素的正常值范圍

王瑤，張素靜，王躍進(jìn)，卓先義

（1.蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部法醫(yī)學(xué)系，江蘇蘇州 215123；2.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室，上海 200063；3.濟(jì)南市人民檢察院，山東濟(jì)南 250002）

湖南省人群血液中33種元素的正常值范圍

王瑤1，2，張素靜2，王躍進(jìn)3，卓先義2

（1.蘇州大學(xué)醫(yī)學(xué)部法醫(yī)學(xué)系，江蘇蘇州 215123；2.司法部司法鑒定科學(xué)技術(shù)研究所上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室，上海 200063；3.濟(jì)南市人民檢察院，山東濟(jì)南 250002）

目的調(diào)查湖南省一般人群血液中33種元素［鋰（Li）、鈹（Be）、硼（B）、鎂（Mg）、鋁（Al）、鈣（Ca）、鈦（Ti）、釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鎵（Ga）、砷（As）、硒（Se）、銣（Rb）、鍶（Sr）、鋯（Zr）、鉬（Mo）、銀（Ag）、鎘（Cd）、銻（Sb）、銫（Cs）、鋇（Ba）、金（Au）、汞（Hg）、鉈（Tl）、鉛（Pb）、釷（Th）、鈾（U）］的正常值范圍。方法采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）檢測血液中33種元素，測定其正常值范圍，并考察區(qū)域、性別和年齡對人群血液中元素含量的影響。結(jié)果建立了湖南省人群血液中33種元素的正常值范圍，其中B、Mg、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Rb、Sr、Ag、Cd、Cs、Hg和Pb在性別間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P〈0.05）。女性因年齡不同有差異的元素有Co、Ni、Cs和Hg（P〈0.05），男性因年齡不同有差異的元素有Cu、Se和Hg（P〈0.05）。結(jié)論不同地區(qū)人群血液中元素含量存在差異，建立了湖南省四個市的正常值范圍。

法醫(yī)毒理學(xué)；元素；血液；電感耦合等離子體質(zhì)譜法；湖南

人類通過食物鏈從環(huán)境中攝取元素，因此體內(nèi)元素含量可以反映環(huán)境狀況和職業(yè)暴露情況，在我國工業(yè)迅速發(fā)展的同時，一些不科學(xué)的生產(chǎn)活動導(dǎo)致鉛（Pb）、鎘（Cd）、砷（As）等有害元素被大量排放到大氣和水中，受污染地區(qū)的居民和從業(yè)人員身體健康遭到一定的損傷，由此引發(fā)訴訟案件時有發(fā)生。近年來在司法鑒定實踐中，利用無機(jī)毒物投毒和自殺的案例也有所增加。人體血液中的元素含量參考值的確定，可為法醫(yī)毒物分析元素中毒的判斷、臨床元素中毒的診治，以及環(huán)境職業(yè)暴露的有效阻斷措施的采取提供重要依據(jù)。國外有很多國家已制定了相應(yīng)的正常值范圍[1-3]，而我國相關(guān)工作主要是面向特殊人群（嬰幼兒、青少年、孕婦及老年人[4-7]等）或針對一些常見的有毒重金屬元素鉛（Pb）、鎘（Cd）、汞（Hg）[8-9]等進(jìn)行的研究。此外，生活環(huán)境和狀態(tài)的改變，人體內(nèi)元素含量隨之改變；樣品的采集、處理以及測定方法的影響，儀器和測試條件的提高將使監(jiān)測方法更加靈敏，元素的參考范圍下限將會降低，正常值范圍會發(fā)生相應(yīng)變化。因此，需要通過調(diào)查研究來確定新的參考范圍。

本研究從地理位置、地形和環(huán)境狀況等方面考慮，選取湖南省岳陽市、張家界市、株洲市和邵陽市四個地級市采集人群血樣。岳陽市位于湖南省東北部，環(huán)抱洞庭湖；張家界市位于湖南西北部，地處云貴高原隆起與洞庭湖沉降區(qū)結(jié)合部，地層復(fù)雜多樣，多為山地，環(huán)境污染較少；株洲市位于湖南省東部，礦產(chǎn)資源豐富，主要有鐵（Fe）、鎢（W）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、錫（Sn）和銅（Cu）等，為有名的有色金屬之鄉(xiāng)；邵陽市位于湖南省西南部，地形以山地和丘陵為主，錳（Mn）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、金（Au）、硫（S）和鐵（Fe）等是邵陽市的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源。采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICPMS）對血樣中33種元素［鋰（Li）、鈹（Be）、硼（B）、鎂（Mg）、鋁（Al）、鈣（Ca）、鈦（Ti）、釩（V）、鉻（Cr）、錳（Mn）、鐵（Fe）、鈷（Co）、鎳（Ni）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鎵（Ga）、砷（As）、硒（Se）、銣（Rb）、鍶（Sr）、鋯（Zr）、鉬（Mo）、銀（Ag）、鎘（Cd）、銻（Sb）、銫（Cs）、鋇（Ba）、金（Au）、汞（Hg）、鉈（Tl）、鉛（Pb）、釷（Th）、鈾（U）］進(jìn)行檢測，制定適合當(dāng)?shù)厝巳貉褐性氐恼Ｖ捣秶?，并考察區(qū)域、性別和年齡對人體血液中元素含量的影響。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

7500 Ce電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國Agilent公司），AXL-500自動進(jìn)樣器（美國Agilent公司），電熱板（金壇市盛藍(lán)儀器制造有限公司），Element A10超純水處理系統(tǒng)（美國Millipore公司）。

65 %HNO3（優(yōu)級純）購自美國Merck公司；29%～32%H2O2水溶液（優(yōu)級純）購自美國Alfa Aesar公司；電阻率18.2 MΩ·cm去離子水由Milli-Q超純水處理系統(tǒng)制得。ICP-MS調(diào)諧溶液［鋰（7Li）、釔（89Y）、鉈（205Tl）］1μg/L、內(nèi)標(biāo)儲備液［鈧（45Sc）、鍺（72Ge）、釔（89Y）、銦（115In）、鋱（159Tb）］10mg/L、環(huán)境元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液10mg/L和混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液10mg/L均購自美國Agilent公司；ICP混合元素標(biāo)準(zhǔn)儲備液10 mg/L 和100mg/L、Hg標(biāo)準(zhǔn)儲備液1000mg/L、Au標(biāo)準(zhǔn)儲備液1 000 mg/L、Cs標(biāo)準(zhǔn)儲備液1 000 mg/L購自美國Merck公司。

1.2 檢測

1.2.1 樣品采集

血液樣品采自湖南省岳陽市、張家界市、株洲市和邵陽市體檢健康志愿者，共1 168例，其中男性655例，女性513例。岳陽市樣品300例，其中男性158例，女性142例；張家界市樣品286例，其中男性191例，女性95例；株洲市樣品298例，其中男性151例，女性147例；邵陽市樣品284例，其中男性155例，女性129例。血液置于EDTA抗凝血管中，-20℃儲存待檢。

1.2.2 樣品處理

精確量取解凍后的血液0.25mL，置于聚丙烯試管中，加入0.8mL 65%HNO3和0.2mL 29%～32%H2O2，加熱板90℃加熱3 h，待冷卻至室溫，用去離子水稀釋至10mL，混勻。

1.2.3 儀器分析

采用ICP-MS和標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定血液中33種元素，具體參數(shù)詳見文獻(xiàn)[10]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計軟件SPSS 20.0對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對兩樣本的比較采用秩和檢驗，檢驗水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 血樣檢測結(jié)果

湖南省岳陽市、張家界市、株洲市和邵陽市四地區(qū)收集的1 168例血樣志愿者年齡和性別分布見表1。血樣的33種元素檢測結(jié)果見表2。采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件對各元素分析數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)湖南省1168例血樣中，B、Mg和Fe三種元素含量符合正態(tài)分布（P〉0.05），其余元素含量不滿足正態(tài)分布（P〈0.05）。

因大部分元素所得數(shù)據(jù)不符合正態(tài)分布，所以對數(shù)據(jù)進(jìn)行Wilcoxon秩和檢驗，但為方便與其他文獻(xiàn)作比較，因此采用平均數(shù)、中位數(shù)和P5～P95參考范圍［以測量值的第5百分位數(shù)（P5）作為下限，以第95百分位數(shù)（P95）作為上限）］，同時描述數(shù)據(jù)分布。表2中檢測結(jié)果包括平均數(shù)、中位數(shù)和P5～P95參考范圍，標(biāo)準(zhǔn)曲線上最低濃度點作為最低定量限（limit of quantitation，LOQ）。

表1 湖南省四地區(qū)血樣的性別年齡分布（例）

表2 湖南省人群血樣中33 種元素檢測結(jié)果

2.2 區(qū)域差異性比較結(jié)果

為分析不同地區(qū)人群血液中元素含量的差異，本研究對山區(qū)張家界市、礦產(chǎn)豐富的邵陽市與環(huán)抱洞庭湖的岳陽市血樣中33種元素含量進(jìn)行比較，結(jié)果見表2，岳陽市與張家界市比較，只有Mg、Cr、Co、Cd、Ba、Au和Pb元素在兩地人群血樣中含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P〉0.05），大部分元素兩地差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P〈0.05）。岳陽市與邵陽市比較，只有V、Zn和Cd元素在兩地人群血樣中含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P〉0.05），大部分元素差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P〈0.05）。

2.3 性別差異性比較結(jié)果

對收集的湖南省655例男性血樣和513例女性血樣中33種元素含量進(jìn)行比較，結(jié)果見表3，33種元素在性別間差異具有統(tǒng)計學(xué)意義的元素有B、Mg、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Rb、Sr、Ag、Cd、Cs、Hg、Pb（P〈0.05）。

2.4 年齡差異性比較結(jié)果

為了排除性別的影響，分別選取湖南省女性年齡段為20～39歲（n=208）和40～59歲（n=247）以及男性年齡段為20～39歲（n=220）和40～59歲（n=352）的血樣，探究年齡對于血液中元素含量的影響，統(tǒng)計分析結(jié)果見表4。33種元素中女性在不同年齡段有差異的元素為Co、Ni、Cs和Hg（P〈0.05），男性在不同年齡段有差異的元素為Cu、Se和Hg（P〈0.05）。

表3 性別對血液中元素含量影響的差異性比較（ng/mL）

表4 年齡對血液中元素含量影響的差異性比較（ng/mL）

3 討論

3.1 與已有文獻(xiàn)參考值比較

將本研究所得湖南省人群血液中元素參考范圍與文獻(xiàn)報道進(jìn)行比較，Heitland等[1]對德國北部地區(qū)130名居民全血中As、Ba、Mn和Hg等37種元素值進(jìn)行測定，本研究中元素Ni、Sb、As、Cd、Hg、Pb、B、Cr、Sn、Ba的中位數(shù)值明顯高于北德地區(qū)人群，而Cu、Mn、Co、Rb和Sr含量則比較接近。本研究中元素Pb、Cd、Hg的平均數(shù)分別為61.4、3.67、3.75 ng/mL，均高于White等[2]抽樣測定的224名英國居民全血中該三種元素質(zhì)量濃度（平均數(shù)分別為39.4、0.37、1.08μg/L），其中元素Hg平均數(shù)與Clark等[3]對加拿大西部地區(qū)61名非吸煙者血液中元素含量（平均數(shù)為19.66nmol/L）一致。元素As的中位數(shù)為4.54ng/mL，高于北德地區(qū)人群（中位數(shù)0.71μg/L），與Goullé等[12]對100名法國居民的調(diào)查中位數(shù)5.06ng/mL比較接近。人群血液中元素的含量易受地區(qū)、環(huán)境、飲食、生活習(xí)慣等因素的影響，不同國家或地區(qū)人群元素正常值存在的差異可能由地理環(huán)境、外界污染和飲食習(xí)慣不同導(dǎo)致。

3.2 區(qū)域?qū)ρ褐性睾康挠绊?/p>

岳陽市與張家界市比較，只有Mg、Cr、Co、Cd、Ba、Au和Pb元素在兩地人群血液中含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P〉0.05），大部分元素差異明顯（P〈0.05），其中岳陽市Li、Be、Al、Ca、V、Mn、Zn、Rb、Sr、Zr、Sb、Cs、Hg元素中位數(shù)值高于張家界市，B、Ti、Fe、Ni、Cu、Ga、As、Se、Mo、Ag、Tl、Sn則低于張家界市。岳陽市與邵陽市比較，只有V、Zn和Cd元素在兩地人群血液中含量差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P〉0.05），大部分元素差異明顯（P〈0.05），其中岳陽市Be、B、Sr、Zr、Sb、Hg、Tl和U元素中位數(shù)值高于邵陽市，Li、Mg、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、As、Se、Rb、Mo、Ag、Cs、Ba、Au、Pb和Th則低于邵陽市。岳陽市血樣中元素Hg的檢測中位數(shù)為5.27ng/mL，高于張家界市和邵陽市，后兩者的中位數(shù)分別為2.78和2.48ng/mL，這一現(xiàn)象可能與岳陽市毗鄰洞庭湖，飲食中河湖產(chǎn)品多于張家界市有關(guān)，魚類的食用會增加人體內(nèi)Hg的含量[13]。張家界市人群血樣中元素Fe、Ni、Mo和Cu含量高于岳陽市，張家界地層和構(gòu)造的特殊條件，沉積形成的礦產(chǎn)有Fe、Ni、Mo、Cu等，可能是由于地理環(huán)境因素導(dǎo)致了該結(jié)果。邵陽市人群血液中元素Ti、Mn和Pb含量明顯高于岳陽市，與邵陽市富含Mn、Pb礦等有關(guān)。盡管本研究得到了湖南省人群血液中33種元素值的調(diào)查結(jié)果，由于不同地區(qū)人群血液中元素含量存在差異，在應(yīng)用時應(yīng)盡可能考慮同一地區(qū)或地理、生活條件類似地區(qū)的元素正常值范圍。

3.3 性別對血液中元素含量的影響

元素含量不同的性別差異可能是生理反應(yīng)、身體負(fù)荷、職業(yè)和環(huán)境暴露、飲食習(xí)慣等多種因素的不同導(dǎo)致。男性血液中測定值比女性高的元素有Fe、Pb和Hg等，女性測定值比男性高的元素則有Mn、Cu等。男性Fe元素中位數(shù)為498400ng/mL，女性Fe元素中位數(shù)為429600ng/mL，男性體內(nèi)Fe元素通常高于女性[14]，成年男性體內(nèi)鐵的總量約為4g，女性體內(nèi)鐵的總量約為3g。男性元素Pb中位數(shù)為58.5ng/mL高于女性的45.7ng/mL，與文獻(xiàn)[3]研究發(fā)現(xiàn)一致，導(dǎo)致性別差異的主要原因可能是男性受到較多的職業(yè)照射。男性Hg元素的中位數(shù)為3.45 ng/mL高于女性的2.73 ng/mL，這一性別差異在文獻(xiàn)[3]中也有發(fā)現(xiàn)，可能與飲食及生活習(xí)慣有關(guān)。體內(nèi)Hg含量與魚攝入量有關(guān)，研究顯示魚類有富集Hg元素的作用[15]。另外，Clarkson等[16]研究顯示Hg含量與乙醇攝入量呈正相關(guān)。男性血液中Mn元素中位數(shù)為14.3ng/mL，略低于女性的14.8ng/mL，與文獻(xiàn)[3]報道一致，男性血液中Mn平均數(shù)為179.1nmol/L低于女性的221.8nmol/L。血液中Mn含量的性別差異原因可能是男性和女性生理反應(yīng)不同，血液中鐵含量低有利于機(jī)體內(nèi)Mn元素的吸收[17]，而女性體內(nèi)鐵含量常低于男性[14]，此外，吸煙飲酒習(xí)慣也可導(dǎo)致血中Mn含量下降[18]。男性Cu元素的中位數(shù)為796ng/mL低于女性的857ng/mL，血液中Cu含量性別差異可能由男女性飲食習(xí)慣和機(jī)體吸收不同所致。Cu元素廣泛存在于日常食品如肉類、海產(chǎn)品、堅果類中，當(dāng)攝取食物Cu含量為400μg/d，則人體吸收率為74%，當(dāng)攝取量為7.5mg/d，則人體吸收率為12%[19]。此外，口服避孕藥對女性血液中Cu含量也存在一定的影響[14]。

3.4 年齡對血液中元素含量的影響

女性因年齡不同而有差異的元素為Co、Ni、Cs和Hg（P〈0.05），其中Cs和Hg元素為高年齡段血液含量大于低年齡段，顯示了重金屬元素在人體內(nèi)的積累性，元素Co和Ni則在高年齡段血液含量小于低年齡段。男性因年齡不同而有差異的元素為Cu、Se和Hg （P〈0.05），均為高年齡段血液含量高于低年齡段。元素Hg在女性和男性樣本中均顯示出在人體內(nèi)的積累性，Hg的積累現(xiàn)象與文獻(xiàn)[20]發(fā)現(xiàn)一致。

4 結(jié)論

本研究獲得了湖南省人群血液中Li等33種元素正常值范圍，探究了不同區(qū)域、性別和年齡對血液中元素含量的影響，為建立該地區(qū)元素分布數(shù)據(jù)庫、法醫(yī)學(xué)應(yīng)用提供了良好的基礎(chǔ)。

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Normal Range of 33 Elements in Blood Samples from General Population in Hunan Province

WANG Yao1,2,ZHANG Su-jing2,WANG Yue-jin3,ZHUO Xian-yi2
（1.Department of Forensic Medicine,Medical College of Soochow University,Suzhou 215123,China;2.Shanghai Key Laboratory of Forensic Medicine,Institute of Forensic Science,Ministry of Justice,P.R.China, Shanghai 200063,China;3.Jinan People's Procuratorate,Jinan 250002,China）

Objective To determine the normal range of the 33 elements（Li,Be,B,Mg,Al,Ca,Ti,V, Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,As,Se,Rb,Sr,Zr,Mo,Ag,Cd,Sb,Cs,Ba,Au,Hg,Tl,Pb,Th and U）in human whole blood of general population in Hunan province.Methods Blood samples were analyzed by inductively coupled plasma-mass spectrometry（ICP-MS）to determine the normal range.The influences of district,gender and age to the element content in blood samples were also observed.Results The normal range of 33 elements in blood samples from general population in Hunan province were obtained.Gender was shown to statistically influence the concentrations of B,Mg,Ca,Ti,Mn,Fe, Co,Cu,Zn,As,Se,Rb,Sr,Ag,Cd,Cs,Hg and Pb（P＜0.05）,while age was shown to influence the concentrations of Co,Ni,Cs and Hg in women（P＜0.05）as well as Cu,Se and Hg in men（P＜0.05）. Conclusion Although there are variables in different districts,the normal ranges of trace element in blood of the four cities in Hunan province are established.

forensic toxicology;elements;blood;inductively coupled plasma-mass spectrometry;Hunan

DF795.1

A

10.3969/j.issn.1004-5619.2015.02.010

1004-5619（2015）02-0117-06

2015-01-28）

（本文編輯：嚴(yán)慧）

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAK16B02）；上海市法醫(yī)學(xué)重點實驗室資助項目（14DZ2270800）

王瑤（1988—），女，湖南益陽人，碩士研究生，主要從事毒物分析研究；E-mail：fywangyao＠126.com

卓先義，男，研究員，主要從事毒物分析研究；E-mail：zhuoxy＠ssfjd.cn