人发中Zn含量的分段测定
图2 X射线荧光和俄歇电子产生过程示意图
K层电子被逐出后,其空穴可以被外层中任一电子所填充，从而可产生一系列的谱线，称为K系谱线：由L层跃迁到K层辐射的X射线叫Kα射线,由M层跃迁到K层辐射的X射线叫Kβ射线……。同样,L层电子被逐出可以产生L系辐射。如果入射的X射线使某元素的K层电子激发成光电子后L层电子跃迁到K层，此时就有能量ΔE释放出来，且ΔE=EK-EL，这个能量是以X射线形式释放，产生的就是Kα射线，同样还可以产生Kβ射线，L系射线等。莫斯莱(H.G.Moseley) 发现，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z有关，其数学关系如下：
λ=K(Z-s)-2
这就是莫斯莱定律，式中K和S是常数，因此,只要测出荧光X射线的波长,就可以知道元素的种类,这就是荧光X射线定性分析的基础。此外,荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。
T. Y. Torlbara使用X射线荧光光谱仪测定头发中的微量元素，该系统使用了钼阳极X射线管放置在样品旁以实现高灵敏度的探测。该法相较于其他方法可以一次测定多种元素、高效快捷且灵敏度高[15]。 2.2.3.4 极谱法
伏安法和极谱分析法都是通过由电解过程中所得的电流-电位（电压）或电位-时间曲线进行分析的方法。它们的区别在于伏安法使用的极化电极是固体电极或表面不能更新的液体电极，而极谱分析法使用的是表面能够周期更新的滴汞电极。
张新卫在硼砂底液中，研究了人头发中锌、铁、锰同时测定的条件。本法的测定原理基本上可以认为是常规的极谱法，但由于常规的极谱仪或目前国内使用较多的单扫描示波极谱仪扫描电位范围仅为0.5V，不可能通过一次扫描同时测定锌、铁、锰3个元素。而且其扫描速率固定为0.25V/s，也不可能使这3个元素的峰形分开而不互相干扰。因此，在这种条件下，本实验采用了微机伏安/极谱仪，使这一问题得到较为满意的解决。 2.2.3.5 电感耦合等离子体质谱法
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ICP-MS的工作原理及其分析特性: 在ICP-MS中，ICP作为质谱的高温离子源（7000K），样品在通道中进行蒸发、解离、原子化、电离等过程。离子通过样品锥接口和离子传输系统进入高真空的MS部分，MS部分为四极快速扫描质谱仪，通过高速顺序扫描分离测定所有离子，扫描元素质量数范围从6到260，并通过高速双通道分离后的离子进行检测，浓度线性动态范围达9个数量级从ppq到1000ppm直接测定。因此，与传统无机分析技术相比，ICP-MS技术提供了最低的检出限、最宽的动态线性范围、干扰最少、分析精密度高、分析速度快、可进行多元素同时测定以及可提供精确的同位素信息等分析特性。ICP-MS的谱线简单，检测模式灵活多样：
（1）通过谱线的质荷之比进行定性分析；
（2）通过谱线全扫描测定所有元素的大致浓度范围，即半定量分析，不需要标准溶液，多数元素测定误差小于20%；
（3）用标准溶液校正而进行定量分析，这是在日常分析工作中应用最为广泛的功能；
（4）同位素比测定是ICP-MS的一个重要功能，可用于地质学、生物学及中医药学研究上的追踪来源的研究及同位素示踪。
刘雪梅等人采用电感耦合等离子体质谱法测定人发中的微量锌，不需要复杂的化学处理过程，只需高温灰化，就可将样品溶解彻底，且质谱干扰较小，该方法快速简便、精度较好，具有较宽的线性范围，适用于人发中的微量锌的快速测定[17]。 3. 讨论 3.1 样品的选择
本次实验的主要目的在于学会自己查找文献，设计实验以达到测定人发中锌含量的目的，但是对于选定什么样的样本，如何进行实验都是自主决定的。希望通过对头发进行分段测定，探究头发中的锌含量能否反应出一段时期内人体内锌含量的变化。
为达到自己设定的实验目的，选取某位头发较长的同学作为采集样本的对象，采集长度基本相同的头发约10根。 3.2 样品的预处理 3.2.1 样品的洗涤
考虑到实验室所提供的药品有限，不能够采用最佳的洗涤方法，即用EDTA洗涤。综合考虑洪昭毅等人的实验结果与实验室所能提供的药品，选择使用丙酮、洗洁精以及二次水进行样品的洗涤。 3.2.2 样品的消化
翟雯航等人进行试验得出普通消解方法的实验结果均优于微波消解方法的实验结果[18]。造成这一现象的原因主要是：①微波消解时间短；②移液不干净，消解罐内壁仍有溶液残留；③在电热板上加热时终点不易控制；可见微波消解法
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的缺点较多，而干法消化所用时间较长，一般不少于5h，由于实验室条件所限，湿法消化是最佳选择。
而湿法消化可以选择的方法也有很多这种，主要区别在于用HNO3和另外某种物质的搭配，主要有HNO3 / H2O2, HNO3/ HClO4 , HNO3/ HCl , HNO3/ H2SO4。从绿色化学的角度考虑，高氯酸在无机酸中酸性最强，具强腐蚀性、强刺激性，且易爆，可致人体灼伤，而硫酸易导致环境污染，可分解为氧气与水的过氧化氢无疑是最佳选择。 3.2.3 样品的分析
实验室条件所允许的分析方法有火焰原子吸收法、高效液相色谱法以及极谱伏安法，根据对以上实验方法曾经的切身体会，火焰原子吸收法与本实验的目的对应性更强，高效快捷准确，优势相当明显。具体比较见表4。
表4 分析方法比较 4. 结论
设计实验方案时要综合考虑其可行性、安全性、成本等多种因素，本次实验设计经过多方查阅文献，总结文献中出现的各种方法的优劣利弊，从样品的预处理到样品的分析都进行了最优化的选择。选择使用丙酮、洗洁精以及二次水进行样品的洗涤，样品的消解方法选择湿法（HNO3 / H2O2），而分析方法则选用高效快捷的火焰原子吸收法。具体的实验效果有待真正的实验操作之后方能定夺。 5. 参考文献
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