湖南省人群血液中33种元素的正常值范围

王瑶，张素静，王跃进，卓先义

（1.苏州大学医学部法医学系，江苏苏州 215123；2.司法部司法鉴定科学技术研究所上海市法医学重点实验室，上海 200063；3.济南市人民检察院，山东济南 250002）

湖南省人群血液中33种元素的正常值范围

王瑶1，2，张素静2，王跃进3，卓先义2

（1.苏州大学医学部法医学系，江苏苏州 215123；2.司法部司法鉴定科学技术研究所上海市法医学重点实验室，上海 200063；3.济南市人民检察院，山东济南 250002）

目的调查湖南省一般人群血液中33种元素［锂（Li）、铍（Be）、硼（B）、镁（Mg）、铝（Al）、钙（Ca）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镓（Ga）、砷（As）、硒（Se）、铷（Rb）、锶（Sr）、锆（Zr）、钼（Mo）、银（Ag）、镉（Cd）、锑（Sb）、铯（Cs）、钡（Ba）、金（Au）、汞（Hg）、铊（Tl）、铅（Pb）、钍（Th）、铀（U）］的正常值范围。方法采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICP-MS）检测血液中33种元素，测定其正常值范围，并考察区域、性别和年龄对人群血液中元素含量的影响。结果建立了湖南省人群血液中33种元素的正常值范围，其中B、Mg、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Rb、Sr、Ag、Cd、Cs、Hg和Pb在性别间差异具有统计学意义（P〈0.05）。女性因年龄不同有差异的元素有Co、Ni、Cs和Hg（P〈0.05），男性因年龄不同有差异的元素有Cu、Se和Hg（P〈0.05）。结论不同地区人群血液中元素含量存在差异，建立了湖南省四个市的正常值范围。

法医毒理学；元素；血液；电感耦合等离子体质谱法；湖南

人类通过食物链从环境中摄取元素，因此体内元素含量可以反映环境状况和职业暴露情况，在我国工业迅速发展的同时，一些不科学的生产活动导致铅（Pb）、镉（Cd）、砷（As）等有害元素被大量排放到大气和水中，受污染地区的居民和从业人员身体健康遭到一定的损伤，由此引发诉讼案件时有发生。近年来在司法鉴定实践中，利用无机毒物投毒和自杀的案例也有所增加。人体血液中的元素含量参考值的确定，可为法医毒物分析元素中毒的判断、临床元素中毒的诊治，以及环境职业暴露的有效阻断措施的采取提供重要依据。国外有很多国家已制定了相应的正常值范围[1-3]，而我国相关工作主要是面向特殊人群（婴幼儿、青少年、孕妇及老年人[4-7]等）或针对一些常见的有毒重金属元素铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）[8-9]等进行的研究。此外，生活环境和状态的改变，人体内元素含量随之改变；样品的采集、处理以及测定方法的影响，仪器和测试条件的提高将使监测方法更加灵敏，元素的参考范围下限将会降低，正常值范围会发生相应变化。因此，需要通过调查研究来确定新的参考范围。

本研究从地理位置、地形和环境状况等方面考虑，选取湖南省岳阳市、张家界市、株洲市和邵阳市四个地级市采集人群血样。岳阳市位于湖南省东北部，环抱洞庭湖；张家界市位于湖南西北部，地处云贵高原隆起与洞庭湖沉降区结合部，地层复杂多样，多为山地，环境污染较少；株洲市位于湖南省东部，矿产资源丰富，主要有铁（Fe）、钨（W）、铅（Pb）、锌（Zn）、锡（Sn）和铜（Cu）等，为有名的有色金属之乡；邵阳市位于湖南省西南部，地形以山地和丘陵为主，锰（Mn）、铅（Pb）、锌（Zn）、金（Au）、硫（S）和铁（Fe）等是邵阳市的优势矿产资源。采用电感耦合等离子体质谱法（inductively coupled plasma-mass spectrometry，ICPMS）对血样中33种元素［锂（Li）、铍（Be）、硼（B）、镁（Mg）、铝（Al）、钙（Ca）、钛（Ti）、钒（V）、铬（Cr）、锰（Mn）、铁（Fe）、钴（Co）、镍（Ni）、铜（Cu）、锌（Zn）、镓（Ga）、砷（As）、硒（Se）、铷（Rb）、锶（Sr）、锆（Zr）、钼（Mo）、银（Ag）、镉（Cd）、锑（Sb）、铯（Cs）、钡（Ba）、金（Au）、汞（Hg）、铊（Tl）、铅（Pb）、钍（Th）、铀（U）］进行检测，制定适合当地人群血液中元素的正常值范围，并考察区域、性别和年龄对人体血液中元素含量的影响。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

7500 Ce电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司），AXL-500自动进样器（美国Agilent公司），电热板（金坛市盛蓝仪器制造有限公司），Element A10超纯水处理系统（美国Millipore公司）。

65 %HNO3（优级纯）购自美国Merck公司；29%～32%H2O2水溶液（优级纯）购自美国Alfa Aesar公司；电阻率18.2 MΩ·cm去离子水由Milli-Q超纯水处理系统制得。ICP-MS调谐溶液［锂（7Li）、钇（89Y）、铊（205Tl）］1μg/L、内标储备液［钪（45Sc）、锗（72Ge）、钇（89Y）、铟（115In）、铽（159Tb）］10mg/L、环境元素标准储备液10mg/L和混合元素标准储备液10mg/L均购自美国Agilent公司；ICP混合元素标准储备液10 mg/L 和100mg/L、Hg标准储备液1000mg/L、Au标准储备液1 000 mg/L、Cs标准储备液1 000 mg/L购自美国Merck公司。

1.2 检测

1.2.1 样品采集

血液样品采自湖南省岳阳市、张家界市、株洲市和邵阳市体检健康志愿者，共1 168例，其中男性655例，女性513例。岳阳市样品300例，其中男性158例，女性142例；张家界市样品286例，其中男性191例，女性95例；株洲市样品298例，其中男性151例，女性147例；邵阳市样品284例，其中男性155例，女性129例。血液置于EDTA抗凝血管中，-20℃储存待检。

1.2.2 样品处理

精确量取解冻后的血液0.25mL，置于聚丙烯试管中，加入0.8mL 65%HNO3和0.2mL 29%～32%H2O2，加热板90℃加热3 h，待冷却至室温，用去离子水稀释至10mL，混匀。

1.2.3 仪器分析

采用ICP-MS和标准曲线法测定血液中33种元素，具体参数详见文献[10]。

1.3 数据处理

采用统计软件SPSS 20.0对检测数据进行处理，对两样本的比较采用秩和检验，检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 血样检测结果

湖南省岳阳市、张家界市、株洲市和邵阳市四地区收集的1 168例血样志愿者年龄和性别分布见表1。血样的33种元素检测结果见表2。采用SPSS 20.0统计软件对各元素分析数据进行正态性检验，结果发现湖南省1168例血样中，B、Mg和Fe三种元素含量符合正态分布（P〉0.05），其余元素含量不满足正态分布（P〈0.05）。

因大部分元素所得数据不符合正态分布，所以对数据进行Wilcoxon秩和检验，但为方便与其他文献作比较，因此采用平均数、中位数和P5～P95参考范围［以测量值的第5百分位数（P5）作为下限，以第95百分位数（P95）作为上限）］，同时描述数据分布。表2中检测结果包括平均数、中位数和P5～P95参考范围，标准曲线上最低浓度点作为最低定量限（limit of quantitation，LOQ）。

表1 湖南省四地区血样的性别年龄分布（例）

表2 湖南省人群血样中33 种元素检测结果

2.2 区域差异性比较结果

为分析不同地区人群血液中元素含量的差异，本研究对山区张家界市、矿产丰富的邵阳市与环抱洞庭湖的岳阳市血样中33种元素含量进行比较，结果见表2，岳阳市与张家界市比较，只有Mg、Cr、Co、Cd、Ba、Au和Pb元素在两地人群血样中含量差异无统计学意义（P〉0.05），大部分元素两地差异有统计学意义（P〈0.05）。岳阳市与邵阳市比较，只有V、Zn和Cd元素在两地人群血样中含量差异无统计学意义（P〉0.05），大部分元素差异有统计学意义（P〈0.05）。

2.3 性别差异性比较结果

对收集的湖南省655例男性血样和513例女性血样中33种元素含量进行比较，结果见表3，33种元素在性别间差异具有统计学意义的元素有B、Mg、Ca、Ti、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、As、Se、Rb、Sr、Ag、Cd、Cs、Hg、Pb（P〈0.05）。

2.4 年龄差异性比较结果

为了排除性别的影响，分别选取湖南省女性年龄段为20～39岁（n=208）和40～59岁（n=247）以及男性年龄段为20～39岁（n=220）和40～59岁（n=352）的血样，探究年龄对于血液中元素含量的影响，统计分析结果见表4。33种元素中女性在不同年龄段有差异的元素为Co、Ni、Cs和Hg（P〈0.05），男性在不同年龄段有差异的元素为Cu、Se和Hg（P〈0.05）。

表3 性别对血液中元素含量影响的差异性比较（ng/mL）

表4 年龄对血液中元素含量影响的差异性比较（ng/mL）

3 讨论

3.1 与已有文献参考值比较

将本研究所得湖南省人群血液中元素参考范围与文献报道进行比较，Heitland等[1]对德国北部地区130名居民全血中As、Ba、Mn和Hg等37种元素值进行测定，本研究中元素Ni、Sb、As、Cd、Hg、Pb、B、Cr、Sn、Ba的中位数值明显高于北德地区人群，而Cu、Mn、Co、Rb和Sr含量则比较接近。本研究中元素Pb、Cd、Hg的平均数分别为61.4、3.67、3.75 ng/mL，均高于White等[2]抽样测定的224名英国居民全血中该三种元素质量浓度（平均数分别为39.4、0.37、1.08μg/L），其中元素Hg平均数与Clark等[3]对加拿大西部地区61名非吸烟者血液中元素含量（平均数为19.66nmol/L）一致。元素As的中位数为4.54ng/mL，高于北德地区人群（中位数0.71μg/L），与Goullé等[12]对100名法国居民的调查中位数5.06ng/mL比较接近。人群血液中元素的含量易受地区、环境、饮食、生活习惯等因素的影响，不同国家或地区人群元素正常值存在的差异可能由地理环境、外界污染和饮食习惯不同导致。

3.2 区域对血液中元素含量的影响

岳阳市与张家界市比较，只有Mg、Cr、Co、Cd、Ba、Au和Pb元素在两地人群血液中含量差异无统计学意义（P〉0.05），大部分元素差异明显（P〈0.05），其中岳阳市Li、Be、Al、Ca、V、Mn、Zn、Rb、Sr、Zr、Sb、Cs、Hg元素中位数值高于张家界市，B、Ti、Fe、Ni、Cu、Ga、As、Se、Mo、Ag、Tl、Sn则低于张家界市。岳阳市与邵阳市比较，只有V、Zn和Cd元素在两地人群血液中含量差异无统计学意义（P〉0.05），大部分元素差异明显（P〈0.05），其中岳阳市Be、B、Sr、Zr、Sb、Hg、Tl和U元素中位数值高于邵阳市，Li、Mg、Al、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ga、As、Se、Rb、Mo、Ag、Cs、Ba、Au、Pb和Th则低于邵阳市。岳阳市血样中元素Hg的检测中位数为5.27ng/mL，高于张家界市和邵阳市，后两者的中位数分别为2.78和2.48ng/mL，这一现象可能与岳阳市毗邻洞庭湖，饮食中河湖产品多于张家界市有关，鱼类的食用会增加人体内Hg的含量[13]。张家界市人群血样中元素Fe、Ni、Mo和Cu含量高于岳阳市，张家界地层和构造的特殊条件，沉积形成的矿产有Fe、Ni、Mo、Cu等，可能是由于地理环境因素导致了该结果。邵阳市人群血液中元素Ti、Mn和Pb含量明显高于岳阳市，与邵阳市富含Mn、Pb矿等有关。尽管本研究得到了湖南省人群血液中33种元素值的调查结果，由于不同地区人群血液中元素含量存在差异，在应用时应尽可能考虑同一地区或地理、生活条件类似地区的元素正常值范围。

3.3 性别对血液中元素含量的影响

元素含量不同的性别差异可能是生理反应、身体负荷、职业和环境暴露、饮食习惯等多种因素的不同导致。男性血液中测定值比女性高的元素有Fe、Pb和Hg等，女性测定值比男性高的元素则有Mn、Cu等。男性Fe元素中位数为498400ng/mL，女性Fe元素中位数为429600ng/mL，男性体内Fe元素通常高于女性[14]，成年男性体内铁的总量约为4g，女性体内铁的总量约为3g。男性元素Pb中位数为58.5ng/mL高于女性的45.7ng/mL，与文献[3]研究发现一致，导致性别差异的主要原因可能是男性受到较多的职业照射。男性Hg元素的中位数为3.45 ng/mL高于女性的2.73 ng/mL，这一性别差异在文献[3]中也有发现，可能与饮食及生活习惯有关。体内Hg含量与鱼摄入量有关，研究显示鱼类有富集Hg元素的作用[15]。另外，Clarkson等[16]研究显示Hg含量与乙醇摄入量呈正相关。男性血液中Mn元素中位数为14.3ng/mL，略低于女性的14.8ng/mL，与文献[3]报道一致，男性血液中Mn平均数为179.1nmol/L低于女性的221.8nmol/L。血液中Mn含量的性别差异原因可能是男性和女性生理反应不同，血液中铁含量低有利于机体内Mn元素的吸收[17]，而女性体内铁含量常低于男性[14]，此外，吸烟饮酒习惯也可导致血中Mn含量下降[18]。男性Cu元素的中位数为796ng/mL低于女性的857ng/mL，血液中Cu含量性别差异可能由男女性饮食习惯和机体吸收不同所致。Cu元素广泛存在于日常食品如肉类、海产品、坚果类中，当摄取食物Cu含量为400μg/d，则人体吸收率为74%，当摄取量为7.5mg/d，则人体吸收率为12%[19]。此外，口服避孕药对女性血液中Cu含量也存在一定的影响[14]。

3.4 年龄对血液中元素含量的影响

女性因年龄不同而有差异的元素为Co、Ni、Cs和Hg（P〈0.05），其中Cs和Hg元素为高年龄段血液含量大于低年龄段，显示了重金属元素在人体内的积累性，元素Co和Ni则在高年龄段血液含量小于低年龄段。男性因年龄不同而有差异的元素为Cu、Se和Hg （P〈0.05），均为高年龄段血液含量高于低年龄段。元素Hg在女性和男性样本中均显示出在人体内的积累性，Hg的积累现象与文献[20]发现一致。

4 结论

本研究获得了湖南省人群血液中Li等33种元素正常值范围，探究了不同区域、性别和年龄对血液中元素含量的影响，为建立该地区元素分布数据库、法医学应用提供了良好的基础。

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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）

（本文编辑：严慧）

“十二五”国家科技支撑计划项目（2012BAK16B02）；上海市法医学重点实验室资助项目（14DZ2270800）

王瑶（1988—），女，湖南益阳人，硕士研究生，主要从事毒物分析研究；E-mail：fywangyao＠126.com

卓先义，男，研究员，主要从事毒物分析研究；E-mail：zhuoxy＠ssfjd.cn