毕业论文 生地黄与熟地黄重金属含量的研究

毕业论文 生地黄与熟地黄重金属含量的研究 目 录 摘要............................................................ ?-? 1 前言.............................................................. 1 2 材料与仪器........................................................ 2 2.1 材料 ............................................................ 2 2.2 试剂与试药 ...................................................... 2 2.3 仪器 ............................................................ 3 3 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 .............................................................. 3 3.1 试样的制备 ...................................................... 3 3.2 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 曲线的配制 .................................................. 4 3.3 测定 ............................................................ 4 3.4 仪器工作条件的测定.............................................. 4 3.5 结果的计算 ...................................................... 5 4 结果 .............................................................. 6 4.1线性关系 ........................................................ 6 4.2 精密度实验 ...................................................... 8 4.3 重复性实验 ...................................................... 9 4.4 加样回收实验 .................................................... 9 4.5 样品的测定 ..................................................... 10 5 讨论 ............................................................ 11 5.1 实验数据结果总结 ............................................... 11 5.2 生地黄与熟地黄中重金属含量的比较 ............................... 12 5.3 选用ICP-MS测定重金属铬铜砷镉铅含量的原因...................... 12 5.4 选用微波消解和AFS测定汞含量的原因............................. 13 5.5 高氯酸和硝酸的选择............................................. 13 5.6 内标液的选择................................................... 14 5.7 AFS测定时载液、还原剂的选择 ................................... 14 5.8 重金属分析三种前处理方法的比较................................. 15 6 结论............................................................. 15 参考文献........................................................... 17 综述............................................................... 19 致谢...............................................错误～未定义书签。 生地黄与熟地黄重金属含量的研究 摘要:目的 研究生地黄与熟地黄重金属的含量。方法 采用微波消解制备汞试液，原子荧光光谱法测定汞(Hg)含量;电感耦合等离子体质谱法测定重金属铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)的含量。结果 对于各元素测定，标准曲线的相关系数:R= 0. 9995~ 1.0000，重复性:RSD为1.25%~10.17%;回收率为97.2%~116.3%;生地黄重金属中铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的平均含量分别为8.3718mg/kg、2.6818mg/kg、0.8308mg/kg、0.0525mg/kg、1.1907mg/kg、0.0165mg/kg及熟地黄中铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的平均含量分别为1.5235mg/kg、2.1936mg/kg、0.4362mg/kg、0.0276mg/kg、0.6176mg/kg、0.0107mg/kg。结论 该方法简便、快速、准确，可用于生地黄和熟地黄6种重金属元素的含量测定;生地黄重金属的含量高于熟地黄重金属的含量。 关键词:生地黄;熟地黄;重金属含量;微波消解;原子荧光光谱法;电感耦合等离子体质谱法 I Study on the content of heavy metals in Rehmanniae Radix and Rehmanniae Radix Praeparata Abstract: Objective To study the content of heavy metals in Rehmanniae Radix and Rehmanniae Radix Praeparata.Methods After ptetreatnent by microwvave digestion system，trace mercuxy in several cmimon Rehmannia root were dedetemi fined by AFS ，and To establish an ICP-MS method for the determination of heavy metals，Includingcopper(Cu)，arseniun(As)，cadmium(Cd)and plumbum (Pb)， Chromium(Cr)in Rehmannia root.Results For all of the analyzed heavy metals， the correlative co-efficient of the calibration curves was in the range of 0. 9995-1.0000，and RSD were in the range of 1.25%-10.17%.The recovery rates were in the range of 97.2%-116.3%;The content of heavy metals of Rehmanniae Radix The average contents of heavy metals of Rehmanniae Radix were measured to be Cr .3718 mg/kg)，Cu(2.6818 mg/kg)，As(0.8308 mg / kg)，Cd( 0.0525 mg/kg)，(8 Pb(1.1907 mg/kg)，and Hg (0.0165 mg/kg);and the average contents of heavy metals of Rehmanniae Radix Praeparata were measured to be Cr (1.5235 mg/kg)， Cu(2.1936mg/kg)，As(0.4362mg / kg)，Cd( 0.0276 mg/kg)，Pb(0.6176 mg/kg)， and Hg (0.0107 mg/kg). Conclusion The method is convenient rapid accurate and can be applied to determine four heavy metals，including Cu 、As、Cd、Cr、pd、 Hg in Rehmanniae Radix and Rehmanniae Radix Praeparata;The content of heavy metals of Rehmanniae Radix higher than Rehmanniae Radix Praeparata. Kewords: Rehmanniae Radix，Rehmanniae Radix Praeparata，Content of heavy metals，Microwane digestion，Atomic Fluoresence(AFS)，Inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS) II 1 前言 地黄为玄参科植物地黄(Rehmannia glutinosa Libosch)的块根，具有清热凉血、养阴生津之功效，始载于《神农农本草经》列为上品，为我国“四大怀药”之一。《中国药典》(2010)版收载有鲜地黄、生地黄、蒸熟地黄(蒸法)、酒熟 [1]地黄(酒炖法) 。将鲜地黄缓缓烘焙至八成干即为地黄，其性寒，味甘，能清热凉血，养阴生津。地黄进一步加工炮制即得熟地黄，其性微温，味甘，能滋阴 [2]补血，益精填髓。地黄是我们经常接触的药材，它经常以不同的形式存在于各种剂型，然而重金属的存在造成地黄质量的下降，也对人体的新陈代谢及正常的生理作用有明显的伤害作用，并抑制人的正常生理作用的发挥，同时人体内重金 [3]属含量过量会导致各种疾病的发生。由于重金属能对人体的新陈代谢及正常的生理作用产生严重影响，对人体有较大的伤害作用，重金属残留污染也己成为影 [4]响中药出口的严重障碍，因此，中药重金属的问题越来越被人们关注。 重金属是一种很危险的环境污染物，在极其微量的情况下也会产生不良后果[5]，人体对重金属元素只能耐受微小的剂量，摄入剂量稍大或长期(即使少量)摄 [6]入，当体内累积到一定量时，也可引起中毒，使人体健康受到危害。 铅(Pb)、镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铋( Bi)、锑(Sb)等是目前公认的对人体有害的微量元素。人体吸收这些元素后，累积到一定量时可引起免疫系统障碍，神经、内分泌、肝、肾功能受损，从而引起一系列的中毒症状。如血铅浓度的升高会损害儿童的认知能力发展并减少智力思维活动，此外，还会引起成人的心血 [7-8]管机能失调;汞主要损害肾脏，造成肾功能衰竭，而砷可引起肝、肾、心等 [9]实质器官的损害;铬主要可能引起癌症，尤其是肺癌，引起气喘及尘肺症呼吸系统不良反应;镉不仅具有肾毒性，还会损害骨骼和生殖系统并引起其他健康问[10]题。不同国家和地区均对它们的残留有严格的限制，对它们的检测使保证药品质量和用药安全有着重要的意义。 中药材的样品前处理和检测技术较为落后，传统测定中药材中重金属元素的样品前处理方法耗时长、步骤繁琐、效率低，而且加热消解过程安全性差。近余年来微波消解技术受到人们的普遍关注，已是目前测定中药中重金属元素的最佳前处理方法，重金属元素中的汞等采用其他消解方法经常造成消解损失，微波消 1 解技术恰能弥补其他方法的此项不足。微波消解技术逐渐成为一种常规的样品处 [11]理手段本实验用微波消解制备供试液，采用原子荧光光谱法法对生地黄和熟地 [12]黄汞的含量进行了测定，该方法灵敏度高，分析速度快，得到了满意的结果;《中国药典》(2010年版)一部中采用电感祸合等离了体质谱法测定重金属，湿法消解制备供试液，采用ICP-MS法测定铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、铬(Cr)的含量，利用《中国药典》(2010版)、《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》和《食食品中污染物限量》来对铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、铬(Cr)汞(Hg)含量的判断，对生地和熟地的重金属含量进行分析比较，为地黄的重金属控制提供参考。现阶段，中药中重金属元素检测技术研究也已被列入国家“十一五”攻关项目，以期建立与国际双向接轨的检测技术平台与限量标准。只有加大对中药重金属的控制，才能提高中药质量，确保临床用药安全，使中药真正走出国门，参与国际医药市场的竞争。如何解决并控制好中药中重金属的含量，已成为目前中药安全性中的焦点问题之一。 2 材料与仪器 2.1 材料 生地黄和熟地黄2014-12采于广州清平中药材市场，产地河南。 2.2 试剂与试药 进口硝酸(GR) 韩国德山药品试剂厂(批号:D9961) 高氯酸 (GR) 广州化学试剂厂(批号:20140801-1) 过氧化氢(GR) 成都市科龙化工试剂厂 硫脲 广州化学试剂厂 氢氧化钠 广州化学试剂厂 汞标准液 国家钢铁材料测试中心(批号:13080982) 砷标准液 国家钢铁材料测试中心(批号:14010212) 铅标准液 国家钢铁材料测试中心(批号:14010972) 2 镉标准液 国家钢铁材料测试中心(批号:14000772) 铬标准液 国家钢铁材料测试中心(批号:14021812) 铜标准液 国家钢铁材料测试中心(批号:14050612) 柑橘叶 国家钢铁材料测试中心 内标液 Agilent Technogies 超纯水 实验室自制 2.3 仪器 DB-型数显电热板 上海科恒实业发展有限公司 ETHOS PLUS 1型微波消解 北京莱伯泰科仪器有限公司 PF6系列原子荧光光谱仪 北京谱析通用仪器有限 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 公司 Agilent7500系列电感耦合等离子体质谱仪 安捷伦科技公司 BS224S电子天平 北京赛多利仪器系统有限公司 PCDX-WJ-30 分体式超纯水系统 成都品成科技有限公司 3 方法 3.1试样的制备 3.1.1 汞(Hg)的试样制备(微波消解) 称取0.5g(精确到 0.0001 g)试样粉末于消解罐中加入8mL 硝酸，2 mL过氧化氢，盖好安全阀后，将消解罐放入微波炉消解系统中，至消解完全，冷却后用超纯水定容至10 mL混匀待测。 3.1.2 铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)的试样制备(湿法消解) 称取试样 1 g(精确到 0.0001 g)于锥形瓶中，加17 mL 混合酸(硝酸:高氯酸 4:1)，加一小漏斗于电炉上消解，若变棕黑色，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，放冷，用超纯水将试样消化液洗入25 mL 容量瓶中，用水少量多次洗涤锥形瓶，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀待测; 3 同时作试剂空白。 3.2标准曲线的配制 3.2.1 汞(Hg)曲线的配制 分别取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0mL的50ng/mL标准汞使用液于25mL容量瓶，5%的硝酸溶液定容。即(0、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0ng/mL) 还原剂配置 5g/L氢氧化钠溶液作溶剂，配成15g/L 硼氢化钠溶液 载液:5%HNO 3 3.2.2混标液曲线的配制和内标溶液的制备 精密吸取混合标准储备液(砷、铅、铜、镉、铬的含量均为1ug/mL)0.00、0.25、0.50、0.75、1.00mL于25mL容量瓶中，用1%HNO溶液定容到刻度，摇3 匀，即得到砷、铅、铜、镉、铬的标准系列均为0、4、10、20、30、40ng/mL。 另精密吸取1ml(含Li(6)、Sc(45)、Ge(72)、Y(89)、In(115)、Tb(159)、Lu(176)、Bi(209))的100mg/mL内标液于100mL容量瓶中1%HNO3溶液定容lug/mL内标液。 3.3 测定 3.3.1原子荧光分光光度计(AFS)测定 设定好仪器的最佳条件见表2，逐步将炉温升至所需温度，稳定10 min ,20 min 后开始测量，连续用标准系列的零管进样，待读数稳定之后，转入标准系列的测量，绘制标准曲线，转入试样测量，分别测定试样空白和供试品。 3.3.3电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)测定 设定好仪器的最佳条件见表3，将样品溶液和内标溶液分别同时通过样品管及内标管进入三阀内混匀，再进入雾化器等进行检测。 3.4仪器工作条件的测定 4 3.4.1微波消解仪条件 表1 微波消解仪条件 功率/Watt 温度/? 压力/bar 升温时间/min 保温时间/min 1000 180 40 40 0 3.4.2原子荧光光度计仪器测汞(Hg)含量的工作条件 表2 原子荧光光度计仪器测汞(Hg)条件 仪器参数 参数值 仪器参数 参数值 负高压(V) 280 测量方式 标准曲线法 阴极灯电流(mA) 50 信号类型 峰面积 辅助等电流(mA) 30 读数时间(s) 20 原子化器高度(mm) 8 延迟读数时间(s) 5 载流液 5%HNO NaBH溶液 5g/L氢氧化钠，15g/L 34 硼氢化钠 氩气流速(mL/min) 300 屏蔽气流速(mL/min) 600 3.4.3电感耦合等离子体质谱仪工作条件 表3 电感耦合等离子体质谱仪工作条件 等离子体流采样深度载气流速分析时间(s) 雾化室温度重复次数 速(L/min) (mm) (L/min) (?) 15 8 1.17 0.1 2 3 3.5结果的计算 ()C，F,C，V10 X,m X——试样中重金属的含量，单位为毫克每千克( mg/kg ) C ——试样消化液测定浓度，单位为纳克每毫升(ng/mL ) 1 C——试剂空白液测定浓度，单位为纳克每毫升(ng/mL ) 0 V——试样消化液定量总体积，单位为毫升(mL) m——试样质量，单位为克(g ) F ——测定样液稀释倍数 5 以重复性条件下获得的两次独立测定结果的算术平均值表示，结果保留四位小数点。 4结果 4.1 线性关系 6种元素测定后绘制的标准曲线(表4)。 表4 6种元素标准曲线 元素 回归方程 R 52Cr Y=3637X+7126 1.0000 63Cu Y=3620X+3489 0.9997 75As Y=452.5X+53.75 1.0000 111Cd Y=3008X-0.0003573 0.9995 208pd Y=5548X+1747 1.0000 202Hg IF=749.6334C+14.4232 0.99972 测试数据表明铬(Cr)、砷(As)、铅(Pd)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)元素在实验选用区间与信号值呈良好的信号线性关系。各元素的曲线图如下: 6 铬(Cr)曲线图 铜(Cu)曲线图 砷(As)曲线图 镉(Cd)曲线图 7 汞(Hg)曲线图 铅(Pd)曲线图 4.2精密度试验 精密量取各标准曲线溶液的第四个点即混标液20ng/mL、汞标液1.2ng/mL按各元素测定方法进行测定，连续重复进样测定6次，经计算铬(Cr)、砷(As)、铅(Pd)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)测定结果的RSD分别为1.4%、2.5%、1.7%、1. 7% 、2.9%、4.5%这说明铬(Cr)、砷(As)、铅(Pd)、镉(Cd)、铜(Cu)、汞(Hg)含量测定结果的精密度良好。 表5 精密度实验结果 样品 Cr(ng/mL) As(ng/mL) pd(ng/mL) Cd(ng/mL) Cu(ng/mL) Hg(ng/mL) 1 20.70 21.12 19.93 19.98 20.09 1.209 2 20.12 20.15 20.75 20.09 20.02 1.231 3 20.10 19.97 19.90 20.01 20.07 1.122 4 20.07 19.9 20.01 20.07 21.54 1.099 5 19.98 19.84 19.97 20.05 20.06 1.195 6 19.90 19.74 19.79 20.02 20.11 1.205 平均值 20.14 20.12 20.05 20.04 20.32 1.180 RSD(%) 1.4 2.5 1.7 1.7 2.9 4.5 8 4.3重复性试验 称取生地黄平行试验5份,计算铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的RSD分别为7.68%、1.25%、3.04%、10.17%、7.71%、5.24%。结果表明分析结果重复性良好。如表6、7: 表6 重复性实验结果 样品 质量(g) Cr(mg/kg) Cu(mg/kg) As(mg/kg) Cd(mg/kg) Pd(mg/kg) 1 1.0252 7.6424 2.6702 0.8260 0.0453 1.0196 2 1.034 9.0329 2.6717 0.8225 0.0535 1.0650 3 1.0218 7.5846 2.6238 0.8074 0.0471 1.1316 4 1.0394 8.5506 2.7131 0.7752 0.0549 1.1026 5 1.0354 8.5740 2.6946 0.8420 0.0578 1.2469 平均值 1.0312 8.2769 2.6747 0.8146 0.0517 1.1131 RSD(%) 7.68 1.25 3.04 10.17 7.71 表7 重复性实验 样品 1 2 3 4 5 平均值 RSD(%) 质量(g) 0.5136 0.5407 0.5529 0.5474 0.5109 0.5331 Hg(mg/kg) 0.0184 0.0166 0.0166 0.0168 0.0161 0.0169 5.24 4.4 加样回收实验 称取熟地黄做加样回收实验铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的回收率分别为102.5%、97.2%、99.3%、116.3%、97.4%、100.5%。如表8: 9 表8 加样回收实验 样品 样品浓度(ng/ml) 加入标(ng/ml) 测出浓度(ng/ml) 回收率(%) Cr 31.342 30 62.103 102.5 Cu 45.196 40 84.089 97.2 As 8.985 10 18.918 99.3 Cd 0.670 4 5.324 116.3 pd 12.234 10 21.975 97.4 Hg 0.312 0.4 0.714 100.5 4.5 样品的测定 按各仪器工作条件测定各样品溶液，计算其结果。 生地铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的含量如表9、10: 表9生地黄测定结果 样品 质量(g) Cr(mg/kg) Cu(mg/kg) As(mg/kg) Cd(mg/kg) pd(mg/kg) 1 1.0314 8.1831 2.6760 0.8205 0.0494 1.1574 2 1.0344 8.5605 2.6877 0.8411 0.0556 1.2239 平均值 1.0329 8.3718 2.6818 0.8308 0.0525 1.1907 表10 生地黄测定结果 样品 1 2 平均值 质量(g) 0.5522 0.5517 0.55195 Hg(mg/kg) 0.0166 0.0165 0.0165 熟地铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的含量，如表11、12。 10 表11 熟地黄测定结果 样品 质量(g) Cr(mg/kg) Cu(mg/kg) As(mg/kg) Cd(mg/kg) Pd(mg/kg) 1 1.0238 1.4930 2.1552 0.4183 0.0248 0.5934 2 1.0362 1.5540 2.2320 0.4541 0.0305 0.6418 平均值 1.0300 1.5235 2.1936 0.4362 0.0276 0.6176 表12 熟地黄测定结果 样品 1 2 平均值 质量(g) 0.5570 0.5612 0.55195 Hg(mg/kg) 0.0108 0.0107 0.0107 5讨论 5.1实验数据结果总结 本实验测试数据表明铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)元素线性关系良好，R>0.999;用生地黄做重复性实验，铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的RSD分别为7.68%、1.25%、3.04%、10.17%、7.71%、5.24%。结果表明分析结果重复性良好。用熟地黄做加样回收实验，铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的回收率分别为102.5%、97.2%、99.3%、116.3%、97.4%、100.5%回收率符合要求(80%-120%)。 实验结果表明，生地黄和熟地黄中铬(Cr)、铅(Pd)、铜(Cu)的含量高，砷(As)、镉(Cd)、汞(Hg)的含量低;生地黄的铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的含量均高于熟地黄;其中生地黄的铬(Cr)含量最高达到8.3718mg/kg;然而熟地黄的铬(Cr)为1.5235mg/kg;铜(Cu)的含量最高为2.1956mg/kg;生地黄和熟地黄的铜(Cu)、镉(Cd)的含量变化不大。值得进一步的研究，以便有效的控制生地黄的安全性。从生地黄和熟地黄铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的含量来说，证明地黄炮制后对重金属的含量有减少的作用。 11 由实验结果可以看出，生地黄和熟地黄各重金属元素的含量均有差异，但都 [13]符合我国《药物植物及制剂进出口行业绿色标准》中有关重金属限量指标;铅(Pb)?5.0 mg/kg、镉(Cd)?0.3 mg/kg、汞(Hg)?0.2 mg/kg、铜(Cu)?20.0mg/kg、砷(As) ?2.0 mg/kg的规定。 5.2生地黄与熟地黄中金属元素含量比较 表13 生地黄和熟地黄重金属的含量 样品 Hg(mg/kg) Cr(mg/kg) Cu(mg/kg) As(mg/kg) Cd(mg/kg) pd(mg/kg) 生地黄 0.0165 8.3718 2.6818 0.8308 0.0525 1.1907 熟地黄0.0107 1.5235 2.1936 0.4362 0.0276 0.6176 生地黄炮制为熟地黄的过程中发生着复杂的物理变化与化学变化，其中某些金属元素的形态和含量也可能发生变化。生地黄铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的含量分别为8.3718mg/kg、2.6818mg/kg、0.8308mg/kg、0.0525mg/kg、1.1907mg/kg、0.0165mg/kg及熟地黄中铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)、汞(Hg)的含量分别为1.5235mg/kg、2.1936mg/kg、0.4362mg/kg、0.02764mg/kg、0.6176mg/kg、0.0107mg/kg，它们的含量均低于《中国药典》(2010年版)重金属最高限定的标准(Pb = 5.0 mg/ kg，Cd =0. 3 mg / kg，Hg =0.2 mg/ kg，Cu = 20.0 mg / kg，As= 2. 0 mg/ kg)，而《中国药典》对铬做出没有相应的标准，生地黄的铬(Cr)含量达到了8.3718mg/kg，熟地黄的铬(Cr)含量为1.5235mg / kg，铬(Cr)选用国家颁布的《食品中污染物限量》标准进行评 [14]价，该标准规定铬(Cr)?0. 5mg/kg即生地黄和熟地黄中铬(Cr)元素含量都超过《食品中污染物限量》规定铬(Cr)?0. 5mg/kg的含量。其中含量的比较可以看出，铬(Cr)、砷(As)、铅(Pd)元素含量变化较大，而其他元素含量变动较小。地黄中金属元素含量测定结果及其某些元素含量的变化也从另外一方而证实了我国传统中药炮制过程改性增效减毒的科学性，在炮制过程中需要积极探索增 [15]效减毒的新方法。 5.3 选用ICP-MS测定重金属铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)含量的原因 12 电感耦合等离子体质谱技术(ICP-MS ) 灵敏度高，精密度好，谱线相对简单， [16]动态线性范围宽，可同时进行多元素快速分析，分析性能优异，具有极低的 -1检出限，同ICP-AES相比，其检出限改善了2-3个数量级，达到了pg.mL级的水平。是近年来中药痕量元素分析的一个强有力的工具，已在中草药微量元素分 [17]析中得到广泛应用。 5.4选用微波消解和AFS测定重金属Hg含量的原因 本实验采用微波消解仪对中药样品消化，用原子荧光法测定汞含量，此法设 [18]备简单，操作简便，准确度高，易于普及。微波消解法与传统的干法灰化和湿法消化法相比，具有溶样时间短、试剂用量少，空白值低、元素损失少等优点。本实验选择硝酸-双氧水作为消解体系，特别是添加H0的微波消解体系，且随22 着温度升高，各种微波消解体系消除有机物的能力增强，并对微波消解条件进行了优化。在该消解条件下，可以很好地破坏样品中的有机物，使样品彻底消解。Hg元素容易挥发，样品采用常压湿法消解测得汞的回收率偏低且不稳定，是因为汞易挥发所致。而微波消解能在较短时间内使样品消解完全，且密闭性好，能有效防Hg元素的挥发损失和减少酸耗量，回收率高，提高结果的准确性。原子荧光分析技术，我国具有独立知识产权，仪器制造技术国际领先，原子荧光法由于灵敏度高，抗干扰能力强，特别是使用于痕量汞残留测定。采用ICP-MS法时， [19]高温使汞挥发，影响结果的准确性。 5.5 高氯酸和硝酸的选择 本实验测量铬(Cr)、铜(Cu)、砷(As)、镉(Cd)、铅(Pd)含量时用高氯酸和硝酸(1:4)进行湿法消解。硝酸是一种强氧化剂，易分解。通常使用消解有机物品，高氯酸是最强的无机酸之一，热的浓高氯酸是强的氧化剂，与有机化合物发生强烈(爆炸)反应，而冷或稀的高氯酸则无此情况。因此，对有机样品应先用硝酸和高氯酸混合处理(硝酸的用量等于或大于高氯酸的四倍)， HNO以避免单用高氯酸而发生爆炸现象;经常使用HClO来驱赶HCl、。本实34 验实验的酸都是优级纯，杂质含量极低。 13 表14 各强氧化剂的选择 名称 沸点(?) 化学性质 硫酸 338 脱水，强氧化剂 高氯酸 203 强酸，强氧化剂 硝酸 122 易分解放NO，强氧化剂 2 过氧化氢 150 极不稳定，分解同时放出氧和热量，具有较强的 氧化力，为强氧化剂。 5.6 内标元素的选择 在ICP-MS分析过程中，分析信号会随时间而发生漂移，而且分析样品时基体效应明显，被测物信号会出现抑制或增强效应。这些问题的解决可通过选用适当的内标元素来实现，内标元素选择的原则:(1)质量数相近;(2)电离电位相近;(3)沸点相近。因此选用钪(Sc)、锗(Ge)、铟(In)和铋(Bi)四种元 [20]素做为待测元素的内标物质。 表15 各内标液的选择 元素 质量 内标液 45Cr 52 Sc 72Cu 63 Ge 72As 75 Ge 115Cd 110 In 209Hg 202 Bi 209Pd 208 Bi 5.7 AFS测定时载液、还原剂的选择 5.7.1载液的选择 2+ 氢化反应必须保持一定酸度，酸度决定Hg的还原程度，对试验的稳定性和灵敏度产生较大的影响;测试时汞荧光强度值开始随酸度的增加而急剧增大，之后由于氢气的稀释作用而减小。试验表明用硝酸作介质实验稳定性好，重现性高经试验酸度控制在5%-10%内可以得到较高的灵敏度和稳定性，本法选用5% 14 的硝酸作载液。 5.7.2硼氢化钠浓度的选择 硼氢化钠浓度对测定结果有较大影响，当硼氢化钠浓度过高时，会产生大量氢气稀释待测元素，同时反应过剧，易引起液相干扰，导致荧光强度下降。而硼氢化钠浓度过低时，不利于待测元素的还原。试验表明硼氢化钠浓度为5-20g/L时荧光强度值高且基本恒定，本法选用硼氢化钠的浓度为15g/L(5g/L氢氧化钠溶液作溶剂，配成15g/L 硼氢化钠溶液)。 5.8重金属分析三种前处理方法的比较 表16 重金属分析三种前处理方法的比较 微波消解 湿法消解 干法消解 消解时间 3-4h或更长 3-5h或更长 30-50min 是否适用于易挥发元密闭环境，无挥发损敞口体系，存在挥发高温加热，不适合易 素 失风险 损失风险 挥发元素 优点 消解效率高，自动化 综合利用不同酸的特不用试剂，样品空白 程度高 性协同分解样品 小，操作简便 缺点 高压密闭体系存在爆消解终点不明显;易时间长，过程中不容 灌等危险;价格昂贵 引入试剂及过程中污易引入污染物 染 6 结论 本实验采用微波消解仪对生地黄和熟地黄消解，用原子荧光法测定汞含量，此法设备简单，操作简便，准确度高，易于普及;采用湿法消解制备供试液，按照《中国药典》2010年版规定的ICP-MS法测定生地黄和熟地黄铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、铬(Cr)的含量，参考《中国药典》2010年版判断重金属含量的限值都符合要求。ICP-MS的高灵敏度、高分辨率的特性，具有多元素测定的功能，特别适用于涉及大量样品测定的多元素分析研究工作，可以更好地发挥其简便、快速、准确的特点，参考《中国药典》(2010年版)判断重金属含量的限值都符合要求。在测定中药材小同药用部位中的微量元素方面有着广阔的发展前景。总之，ICP-MS技术今后将在中药及其制剂的微量元素分 [21]析、重金属及有害元素监测及元素形态分析方而发挥越来越重要的作用 。 15 通过对生地黄和熟地黄金属元素含量的测定，铬(Cr)、砷(As)、铅(Pd)、的含量分别为8.3718mg/kg、0.8308mg/kg、1.1907mg/kg及熟地黄中铬(Cr)、砷(As)、铅(Pd)、的含量分别为1.5235mg/kg、0.4362mg/kg、0.6176mg/kg，生地黄和熟地黄中铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)元素含量变化较为明显，地黄炮制前后金属元素含量及其变化规律的研究，对考察微量元素在中药药性、药效变化中所起作用具有积极意义。要得到安全、有效的绿色中药材，防止有害重金属污染，除了研究药材中重金属的含量，弄清重金属存在的形式与状态、植物对重金属的吸收机理以及重金属在植物体内的累积特点将是中药材生产中函待研究的问题。 16 参考文献 [1] 国家药典委员会(中国药典(I部[S](北京:化学工业出版社(2010:115. 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[21] 戴向东，许杨彪，刘庄蔚，等(电感祸合等离子体质谱在中药及其制剂元 素分析中的应用[J](中国中医药信息杂志，2013，20(1):109. 18 综述 中药材重金属研究 1概述 中药作为天然药物，因毒副作用小、疗效好、使用安全而受到人们的青睐，并越来越被国际社会所接受。但中药由于在栽培、加工、贮存和生产炮制等过程中，可能受到不同程度有毒有害物质的污染，因而影响其安全性。例如中药中本 [1]身存在或受污染而使重金属含量超标就是一个比较突出的问题。重金属对人体的新陈代谢和正常的生理功能具有明显的伤害作用，并抑制人体正常生理作用的发挥，同时人体内重金属含量过量会导致各种疾病的发生。因此，国际上对中药 [2]中重金属的安全性也越来越重视。 按照目前的国际标准，重金属主要包括铅、砷、镉 、汞、铜等。重金属在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使其失去活性，也可能在人体器官中累积，造成慢性中毒。中药包括中成药重金属的分析是国家级研究课题之一， [3]也是中药走向国际市场的一个重要检测项目。 2中药材重金属含量现状 近年来人们对传统医药日益重视，国际传统医药市场也快速发展，中药逐步全球化已是必然趋势，中药材质量的高低受到普遍关注，我国中药材重金属污染是造成中药材质量下降的重要因素，是影响我国中药材走向国际市场的重要障[4]碍。 随着我国加入WTO，中国经济快速发展，中药走向世界事在必然，但是由于东西方文化和东西方医学模式考究差异，重金属、农药残留超标已成为制约中 [5]药出口走向世界的重要因素，严重影响到中药材的声誉及出口。文献报道，对全国常用300余种中药材检测后发现，一些生药的重金属含量远远超过世界卫生 [6]组织和国际粮农组织规定的基线值，20世纪90年代以来发生了多起“中药中重金属超标事件”并被媒体报道，成为国际医药市场的敏感话题，严重损害了中 19 [7]药的形象，给我国造成极大的经济损失。在1999年美国加州卫生署公布了260种中成药的检测结果，其中不合格的123个中成药中，中国大陆有93个。而不合格中成药所含铅、砷、汞(Pb、As、Hg)等重金属超过了FDA规定的指标，其 [8]中尤以铅、镉含量超标为普遍。由于我国开展重金属限量标准的研究工作较晚，目前仅对部分中药产品中的铅(Pb)、镉(Cd)、铜(Cu)、砷(As)、汞(Hg)含量作了限制，对一些重金属含量和大多数中药(包括中药生药、制剂、提取物)目前尚未制定和完善其限量标准。加之受东西方文化和现代医学与传统医学思维方式差异的影响，目前中药材(生药)和中成药(复方)制剂出口受到很大限制，其 [9]焦点集中在中药中重金属的种类及其限量标准。但中药由于在栽培、加工、贮存和生产炮制等过程中，可能受到不同程度有毒有害物质的污染，因而影响其安全性。例如中药中本身存在或受污染而使重金属含量超标就是一个比较突出的问 [10]题，国际上对中药中的重金属的安全性也越来越重视。 我国中药材重金属超标事件时有报道，中药材质量问题备受关注。2013年5月初，就在同仁堂国药香港上市当天，同仁堂集团旗下产品“健体五补丸”被检测出汞含量超标，遭香港卫生署发布公告召回还有曾在德国风靡一时的“普洱减肥茶”现已被迫完全退出了德国市场，原因也是重金属和农药残留超标问题。这严重影响了我国中药仁大国的声誉，致使很多国家都特别关注我国中药重金属问题，有些国家甚至明令禁止我国某些中药进入该国。所以，重金属问题已成为影响中药出口和阻碍我国中医药走向世界的主要问题，因此准确检测和限定重金属 [11]的量是保障人民用药安全，促进中药走向国际化的关键。迄今为止，大部分中 [12]药材中重金属含量尚未制定标准， 2001年7月1日我国国家对外贸易经济合作部出台和实施的《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》规定了药用植物及制剂的绿色品质标准，其目的是对进出口的中药重金属限量实行统一规范，该标准的限量指标为:重金属总量应?20.0 mg/kg、铅(Pb)?5.0 mg/kg、镉(Cd)?0.3 mg/kg、汞(Hg)?0.2 mg/kg、铜(Cu)?20.0mg/kg、砷(As) ?2.0 mg/kg，随后，《中国药典》(2010年版一部)在某些品种的检查项下也增加了重金属及有害元素的限量要 [13]求，标志着药品最高法典对中药安全性问题的高度重视;现阶段，中药中重金属元素检测技术研究也已被列入国家“十一五”攻关项目，以期建立与国际双向接轨的检测技术平台与限量标准。只有加大对中药重金属的控制，才能提高中药 20 质量，确保临床用药安全，使中药真正走出国门，参与国际医药市场的竞争。如何解决并控制好中药中重金属的含量，已成为中药安全性中的焦点问题之一。 3重金属限量标准 当前，国际上进口中药材和中成药的国家对中药材、中成药中重金属含量提出了严格要求，见表13 表13 部分国家或她区中草药重全属限量标准 不同国家或地区标准 Cu(mg/kg) Pd(mg/kg) As(mg/kg) Cd(mg/kg) Hg(mg/kg) 《中国药典》2010版 20 5 2 0.3 0.2 绿色行业标准 20 5 2 0.3 0.2 香港 - 5 2 0.3 0.2 澳门 150 20 5 - 0.5 新加坡 150 20 5 5 0.5 韩国 - 5 3 0.3 - 日本 - 20 2 - - 德国 - 5 - 0.2 0.1 法国 - 5 - 0.2 0.1 英国 - 5 5 - - 加拿人 - 10 6 0.3 0.2 美国 - 3-10 3 - 3 欧盟 - 5 - 0.5 0.3 WHO - 10 - 0.3 - 注:《中国药典》2010年版一部中采用原了吸收或电感祸合等离了体质谱法测定重金属和有害元素的方法对甘草、丹参、黄芪、金银花、西洋参、白芍、阿胶及枸杞8种药材中的重金属量进行测定。 《中国药典》(2010版)和《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》虽对重金属总量和种类制定相关限量标准，但也存在不足之处:一是只对植物药及其制剂中重金属量制定了限量标准，并没有把动物药及矿物药纳入其中;二是该标准普遍低于我国在其他食用作物上所做的规定。因此，制定科学的、合理的重金属限量标准迫在眉睫，应尽快组织力量分别建立符合不同类别中药材(植物药、动物药、矿物药)用药特点的限量标准以及与国际接轨的重金属风险评估技术体系， [14]保证中药材用药安全并开拓国际市场。 4重金属污染来源 21 金属污染来源很复杂，主要与中药材生长环境、加工炮制、提取溶媒、 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 设备、生产装备、接触器皿等有关。 5 中药中重金属分析前处理方法 中药中重金属一般以无机或有机结合态存在，要对重金属元素含量进行测定，必须使金属元素游离出来，这个这个过程称为消解。2010版中国药典重金属检测规定的消解方法主要有微波消解法、湿法消解、干法灰法三种方法。 最常见的消解方法有干法消化和湿法消化两种，各有优点和不足:干法消化，操作简单，但样品损失量大，回收率低;湿法消化，样品损失小，但操作复杂，时间长容易造成返工。微波消解是近年来发展起来的较先进的消解方法之一，其基本原理是湿法消化，用微波加热，在密闭容器中高压，提高了消化效率，回收率高，同时适用于高温和低温元素如Hg的消解。所以在本次实验中，我们选用湿法消解微波消解法进行样品前处理。 6重金属检测方法 《中国药典》(2010版)收载了比色法、AAS、 ICP-0ES、ICP-MS等先进手段检测重金属的方法。目前中药材中重金属常规检测方法主要紫外分光光度法、比色法、原子荧光法、原子吸收光谱法等检测技术，这些方法灵敏度高，能进行定性定量分析，但需要贵重和大型的仪器，分析时间长，难于满足重金属的现场快速检测，因此，目前也出现了一些操作简便、快速、成本较低的新型检测方法:高效液相一电感耦合等离子体质谱联用法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、 [15]电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、试纸法、纳米探针技术等。 6.1中药材中重金属常规的检测方法 原子荧光分析技术，我国具有独立知识产权，仪器制造技术国领先，原子荧 [16]光法由于灵敏度高，抗干扰能力强，特别是使用于砷、汞残留测定。原子吸收光谱法包括火焰原子吸收光谱法、石墨炉原子吸收光谱法，在中药材中重金属含量测定中应用较多，技术较成熟;火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法主要用于测定中药材中Pb、Cd、As、Cu的含量，具有检出限低，准确度高，选 22 [17]择性高，谱线较简单，谱线干扰少，分析速度快等优点;比色法和紫外分光光度法所需仪器简单、操作简便，但准确度相对较差，受到其他金属的干扰，选择性差，比色法主要用于As的测定，紫外分光光度法多用于中药材中Hg、Pb、Cd的测定。 6.2中药材中重金属新型的检测方法 6.2.1电感藕合等离子体质谱法 电感藕合等离子体质谱法与传统无机分析技术相比，检出限极低;具有简便、准确、灵敏、快速的特点，可同时检测多种重金属元素测定以及可提供精确的同 [18]位素信息等分析特性。 6.2.2高效液相一电感耦合等离子体质谱联用法 高效液相一电感耦合等离子体质谱联用法融合了HPLC法高效分离ICP-MS法低检出限、宽线性范围、能跟踪多种元素及同位素信号等优点，可对不同形态 [19]的痕量元素同时进行分析，目前多用于中药中Cd和As形态的分析。 6.2.3电感藕合等离子体发射光谱法 电感藕合等离子体发射光谱法，原子吸收光谱法只能单个元素逐一测定，而电感藕合等离子体外发射光谱法可在适当的条件下同时测定，具有灵敏度高、检测限低、精密度高、线性范围宽及抗干扰能力强等特点，能将多种金属元素同时或按顺序测定，测定速度快，在中草药重金属元素分析中得到较广泛应用。 6.2.4纳米探针技术 纳米探针技术目前广泛应用于重金属离子检测的纳米技术包括半导体荧光量子点、荧光纳米粒子和纳米金比色法、双发射的纳米复合探针技术等，具有高灵敏度、高选择性、成本低、设备简单等优点。近期，Jianlei Ya等在鉴别中草药安全性的重金属分析检测领域取得重要进展，发展出双发射的纳米复合探针用 2+于检测水样中Cu的新方法，并据此原理开发出针对重金属浸泡着色的“染色 [20]中草药”中Cu残留的现场可视化鉴别技术。 6.2.5试纸法 试纸法具有检测灵敏、价格低廉、操作简单、使用方便等特点受到越来越多 23 学者的关件。为中药材现场检查提供了一种既经济又便捷的针对金属Hg和Cd [21-22]的检测方法，可以起到对中药材进行粗筛的作用。 7结语 重金属含量的测定技术已经得到较为满意的研究成果，特别是新方法的成 使用促进了重金属的研究工作向前推进，建立完整的重金属含量测定控制体熟、 系，实现中药的安全、有效、稳定、可控，为实现中药现代化，使中药走向国际化奠定了坚实的基础。 另一方面对于如何解决、消除重金属含量超标、重金属机体内形态对药理活性的影响(如五价砷在酸性溶液中易被还原为三价砷，对机体造成损害)的研究还有待深入进行。对中成药中矿物药所含重金属、砷化物的研究，将由单纯总量的研究向其存在状态与生物活性或毒性的研究转移，且将是 [16]今后此类药物研究的发展方向。 24 参考文献 [1] 邓茂芳(中药中重金属的研究进展[J]. 浙江医学高等专科学校学报:江苏药 学与临床研究，2004，12(4). 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