重金屬檢驗 — 分析前處理的方法有哪些？

還記得前陣子引起熱議的台中中醫診所的中藥粉重金屬超標、造成十幾人血中鉛含量超標事件嗎？什麼是重金屬? 它們對人體到底有什麼影響呢？ 重金屬一般指密度大於5g/cm³之金屬元素，其化學性質較穩定，難以被分解，可在食物鏈與環境中累積，最後進入人體，與體內的蛋白質與酵素（Enzyme）產生交互作用，導致蛋白質與酵素失去活性，影響身體機能的運作，常見的重金屬危害有：提高致癌風險、對肝腎、神經系統、骨頭造成傷害、貧血、噁心嘔吐……等 因此，重金屬檢驗分析即成為替人類健康把關的重要守門員之一，無論是食品、藥品、土壤、水甚至是人類的血液與頭髮，都可透過重金屬檢驗來得知其中重金屬的含量，並進行後續的健康與風險評估。

常見的重金屬檢驗分析方法有哪些?

食品藥物管理署（TFDA）發布的重金屬檢驗方法總則(MOHWH0014.03)與環境檢驗所（NIEA）之重金屬檢測方法總則 (NIEA M103.02C)皆提及，常見的重金屬檢測方法有下列幾種：

• 火焰式原子吸收光譜法（Flame Atomic Absorption Spectrophotometry，FAAS）
• 石墨爐式原子吸收光譜法（Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry，GFAAS）
• 感應耦合電漿放射光譜法（Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry ，ICP-AES）
• 感應耦合電漿質譜法（Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry ，ICP-MS）

無論是以哪種方法進行重金屬分析，都需選擇適當的樣品前處理方式，才能讓後端分析儀器偵測到想分析的重金屬含量。

重金屬檢驗分析的前處理方法有哪些?

選擇適當的樣品前處理方式，才能讓後端的分析儀器偵測到正確的重金屬的含量，同時確保偵測儀器不受樣品阻塞或損壞。樣品前處理是將固體狀態的樣品分解成更小的分子，並讓小分子溶於液體狀態（這個步驟我們稱之為消化），才能將樣品送入後端分析儀器裡檢測重金屬的含量，以下則是幾種常見的重金屬檢驗分析前處理方法：

• 乾式灰化法（Dry Ashing）

將樣品放入灰化爐（Muffle furnace）中，以550～600度的溫度加熱灰化，將有機物質去除後，再將所得的無機物（重金屬）以酸性溶液回溶後，進行定量步驟，方可進入後端儀器分析。此方法可處理較大量的樣品，但於灰化過程中可能產生不溶解物質，且耗損揮發性元素，因此不適合做微量元素的分析。 傳統的灰化方式的缺點是灰化速度慢，動輒需要花費8～12小時才能將樣品灰化完成，且機殼易發熱、產生異味與煙塵，易造成實驗室環境污染與危害人員健康，隨著技術的進步，現今已有改良型的高效率高溫灰化系統，不但能節省灰化時間、在過程中無煙塵與異味、機殼不發熱，讓實驗室人員處於安全舒適的操作環境。

• 酸消化法（Acid Digestion）

將固態樣品放置於燒杯中，以硝酸（HNO₃）、鹽酸（HCl）、過氧化氫（H₂O₂）、氫氟酸（HF）、硫酸（H₂SO₄）等強酸搭配電熱板加熱方式，以100～200 °C的溫度將樣品分解為小分子並溶於液體中，雖然操作簡單但消化速度慢，且因在開放環境下進行加熱，揮發性的待測元素可能會遺失，並提高外來物污染樣品的機率、也易產生腐蝕性試劑蒸氣的危害。

除了一般的電熱板以外，近年來發展的抗酸蝕石墨加熱板與鐵氟龍包覆石墨加熱板，具有更佳的溫度均勻性，讓放置於不同位置的樣品都能均勻被加熱，且加熱板以鐵氟龍包覆而具有耐酸蝕的特性。

• 微波輔助酸消化法（Microwave Acid Digestion）

將固態樣品放置於密閉的微波消化瓶組中，以硝酸、鹽酸、過氧化氫、氫氟酸、硫酸等強氧化劑，置於密閉式微波消化器中，透過微波加熱方式對固態樣品進行加熱，將固體或大分子分解成可溶於溶液的更小分子，得以供後端儀器分析用。此方法的酸消化步驟是於密閉反應瓶中進行，不僅可避免酸蒸氣外洩、外界污染物造成樣品的污染、且能確保揮發性元素不逸散漏失；微波消化瓶內所營造的高溫高壓環境可在短時間內完成消化反應，節省時間、實驗室人力、得到高再現性的反應結果。

重金屬檢驗分析前處理方法之比較

分別介紹了三種重金屬檢驗分析前處理方法後，以下整理了三種前處理方法的優缺點比較，若考量時間、揮發性元素的保留、樣品不受污染、節省人力面向，微波輔助酸消化法將會是較理想的重金屬檢驗分析前處理方法。

• 食品藥物管理署 重金屬檢驗方法總則(MOHWH0014.03)
• 環境檢驗所 重金屬檢測方法總則 (NIEA M103.02C)