第7章 微量元素的测定

第七章钙、磷、镁代谢与微量元素《考纲要求》1.钙、磷、镁代谢（1）钙、磷、镁的生理功能掌握（2）钙、磷、镁代谢及其调节熟悉（3）钙、磷、镁测定的参考值、临床意义及方法评价熟练掌握2.微量元素熟悉（1）微量元素分布及生理功能（2）锌、铜、硒、铬、钴、锰、氟、碘的生理作用与代谢（3）微量元素与疾病的关系钙盐和磷酸盐是人体含量最高的无机盐。

99%以上的钙和86%以上的磷以羟磷灰石的形式构成骨盐，和胶原纤维结合在一起使骨牙组织具有特殊的硬度和韧性。

一、钙、磷、镁代谢（一）钙、磷、镁的生理功能1.钙的生理功能（1）血浆钙可降低毛细血管和细胞膜的通透性，降低神经、肌肉的兴奋性。

（2）血浆钙作为血浆凝血因子参与凝血过程。

（3）骨骼肌中的钙可引起肌肉收缩。

（4）是重要的调节物质：①作用于细胞膜，影响膜的通透性；②在细胞内作为第二信使，起着重要的代谢调节作用；③是许多酶的激活剂。

2.磷的生理功能（1）血中磷酸盐是血液缓冲体系的重要组成成分。

（2）细胞内的磷酸盐参与许多酶促反应。

（3）构成核苷酸辅酶类的辅酶。

（4）细胞膜磷脂在构成生物膜结构、维持膜的功能和在代谢调控上均起重要作用。

还可以通过化学修饰起代谢调控作用。

3.镁的生理功能镁一半以上沉积在骨中。

（1）Mg2+对神经、肌肉的兴奋性有镇静作用。

（2）Mg2+是近300种酶的辅助因子。

（3）与体内重要的生物高分子并且和ATP、DNA、tRNA、mRNA的生化反应有关系，参与氨基酸的活化等。

在维持机体内环境相对稳定和维持机体的正常生命活动中起着重要的作用。

（二）钙、磷、镁的代谢及调节1.钙、磷、镁的代谢（1）钙：吸收：吸收部位：十二指肠，是在活性D3调节下的主动吸收。

影响吸收的因素：①肠管的pH：偏酸时促进吸收。

②食物成分：食物中草酸和植酸可以和钙形成不溶性盐，影响吸收。

排泄：主要由肠道排出其次是肾脏排出。

肾小球滤过钙约10g/天，由尿中排出的仅约150mg/天，大部分被肾小管重吸收了。

微量元素测定的方法
微量元素测定的方法有多种，以下列举了几种常见的方法：
1. 原子吸收光谱法：包括火焰原子吸收光谱法（FAAS）、石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）等。

利用待测元素原子对特定波长的可见光或紫外光（吸收光）的吸收特性来测定微量元素的含量。

2. 原子荧光光谱法：包括电感耦合等离子体原子辐射光谱法（ICP-OES）、电弧原子发射光谱法（DCP）等。

利用待测元素原子在高温等离子体中激发发射特定波长的光谱线来测定微量元素的含量。

3. X射线荧光光谱法：利用待测元素原子被X射线激发后发射出的特定能量的荧光X射线来测定微量元素的含量。

4. 电化学方法：包括电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、电化学石墨炉法等。

利用待测元素原子在电场或电流作用下发生电化学反应产生的信号来测定微量元素的含量。

5. 光谱分析法：包括紫外-可见分光光度法、荧光光谱法等。

利用待测元素溶液对特定波长的光的吸收、发射或散射特性来测定微量元素的含量。

这些方法各有优缺点，选择合适的方法要根据待测元素的性质、样品的特点以及
分析要求等因素进行综合考虑。

微量元素的测定铁标准溶液（1.0 mg/ml）称取样品0.5-4.00克于聚四氟乙烯溶样杯内（若样品中含有乙醇、二氧化碳等挥发性物质时，应先于水浴上蒸发至近干），根据样品消解的难易程度，依次加入4—7ml硝酸，1—2ml过氧化氢，混匀。

盖好安全阀，放入微波消解系统中，……取出放冷并定容至10，混匀备用，同时做试剂空白试验粗蛋白测定1 凯氏常量定氮法：不论常量、半微量以及微量定氮法它们的原理都是一样的，首先第一个步骤是消化：（1）消化：样品与硫酸一起加热消化，硫酸使有机物脱水。

并破坏有机物，使有机物中的C、H氧化为CO2和H2O蒸汽逸出，而pro则分解氮，则与硫酸结合成硫酸铵，留在酸性溶液中。

（2）在消化过程中添加硫酸钾可以提高温度加快有机物分解，它与硫酸反应生成硫酸氢钾，可提高反应温度，一般纯硫酸加热沸点330℃，而添加硫酸钾后，温度可达400℃，加速了整个反应过程。

此外，也可以加入硫酸钠，氢化钾盐类来提高沸点。

其理由随着消化过程硫酸的不断地被分解，水分的逸出而使硫酸钾的浓度增大，沸点增加。

加速了有机的分解。

但硫酸钾加入量不能太大，否则温度太高，生成的硫酸氢铵也会分解，放出氨而造成损失。

为了加速反应过程，还加入硫酸铜，氧化汞或硒粉作为催化剂以及加入少量过氧化氢，次氯酸钾作为氧化剂。

但为了防止污染通常使用硫酸铜。

所以有机物全部消化后，出现硫酸铜的兰绿色，它具有催化功能，还可以作为碱性反应指示剂。

（1）蒸馏：样液中的硫酸铵在碱性条件下释放出氨，在这操作中，一是加入氢氧化钠溶液要过量，二是要防止样液中氨气逸出。

（2）吸收与滴定：蒸馏过程中放出的氨可用一定量的标准硫酸或标准盐酸溶液进行氨的吸收，然后再用标准氢氧化钠溶液反滴定过剩的硫酸或盐酸溶液，从而计算出总氮量。

半微量或微量定氮通常用硼酸溶液吸收后，再用标准盐酸直接滴定，硼酸呈微弱酸性，用酸滴定不影响指示剂变色反应，它有吸收氨的作用。

准确称取样品中0.50-2.00g→于500ml凯氏瓶中→加10g无水K2SO4→加0.5gCuSO4→加20ml H2SO4→在通风橱中先以小火加热，待泡沫消失后，加大火力，消化至透明无黑粒后，将瓶子摇动一下使瓶壁炭粒溶于硫酸中→继续消化30分钟→至到样液呈绿色状态，停止消化，冷却→加200ml水→连接蒸馏装置→用硼酸作吸收液→在K氏瓶中加波动珠数粒和80ml50% NaOH→立即接好定氮球→加热→至到K氏瓶内残液减少到三分之一时，取出用水冲洗→用0.1N HCl滴定。

微量元素测定
微量元素测定是指测定溶液中微量元素的含量，它是现代分析化学的一个重要内容。

通常采用原子荧光光谱法（AFS）、原子吸收光谱法（AAS）、原子荧光光谱-原子吸收光谱（AFS-AAS）及电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）等技术进行测定。

原子荧光光谱法（AFS）是一种利用原子荧光光谱原理测定微量元素含量的方法，它是通过电子激发技术来检测溶液中微量元素的含量，其原理是将研究对象中的原子激发到一定的能级，使其发出特定的荧光，然后通过光谱仪检测分析其发出的荧光，从而得出溶液中微量元素的含量。

原子吸收光谱法（AAS）是一种利用原子吸收光谱原理测定微量元素含量的方法，它是通过热原子技术来检测溶液中微量元素的含量，其原理是将研究对象中的原子激发到一定的能级，使其发出特定的吸收光谱，然后通过光谱仪检测分析其发出的吸收光谱，从而得出溶液中微量元素的含量。

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）是一种利用电感耦合等离子体原子发射光谱原理测定微量元素含量的方法，它是通过等离子体技术来检测溶液中微量元素的含量，其原理是将研究对象中的原子激发到一定的能级，使其发出特定的原子发射光谱，然后通过光谱仪检测分析其发出的原子发射光谱，从而得出溶液中微量元素的含量。

肥料中微量元素的测定分析随着农业生产的发展，对于植物所需的肥料种类、配比、施用方法等的研究越来越深入，微量元素的重要性也逐渐显现出来。

微量元素是指在植物体内所需要的数量极少的元素，但是却对植物的生长、发育及代谢有着至关重要的作用，缺乏这些元素将严重影响作物的产量和质量。

因此，为了保证作物的生产和质量，需要对肥料中的微量元素进行测定分析。

微量元素的测定方法主要包括化学分析法和物理检验法，化学分析法又包括色谱法、光谱法、电化学分析法等。

下面就以微量元素硼为例，对肥料中微量元素的测定分析进行介绍。

一、化学分析法（一）色谱法色谱法是通过分离样品中的化学成分来进行分析的一种方法。

常用的色谱法有气相色谱法、液相色谱法、离子色谱法等。

针对微量元素的测定分析，离子色谱法是一种常用的分析方法。

离子色谱仪是一种能够分离不同离子的仪器，它通过样品中不同元素的离子浓度差异来进行分离和测定。

硼在水中的酸碱性相对稳定，例如用氧化亚铯或氧化钡来处理样品，然后用离子色谱法进行测定硼的含量，可以得到较为准确的结果。

原子吸收光谱法利用原子在热蒸气状态下的特定谱线吸收特定波长的光线的原理进行分析。

硼在原子吸收光谱法中的谱线为249.68纳米，通过对样品进行蒸发浓缩、过量盐酸处理以及原子化蒸发等处理，最终可以获得准确的硼含量值。

电化学分析法是利用电化学反应来进行分析的一种方法。

常用的电化学分析法有电位滴定法、电化学溶解析出法等。

用于测定微量元素的电化学分析法有恒电位阶跃法、阳极溶出法等。

恒电位阶跃法利用电流对电位的作用来进行硼的测定，阳极溶出法则是采用阳极溶出法在硼的含量较低时进行测定。

这两种方法都需要对样品进行处理，将其中的硼分离出来，然后再用电化学分析法进行测定。

二、物理检验法物理检验法是一种直接测量样品物理性质的方法，如体积、重量、密度等。

物理检验法的优点是简单、快速，但缺点是定量测量有误差，因此常用于初步的质量控制。

对于肥料中硼的测定也可以采用物理检验法，常用的方法是密度计法。

微量元素的测定方法及应用作者：方飞人来源：《商情》2012年第26期【摘要】了解微量元素的定义及来源，熟悉微量元素的测定方法及其应用。

【关键词】微量元素，测定方法，应用1.引言1.1微量元素的定义微量元素通常指生物有机体中含量小于0.01%的化学元素。

从化学方面来说，它是植物正常生长发育需要极少量，为植物体重10-8～10 -5的元素。

如铁、铜、锌等。

从生态来说,（1）广义微量元素泛指自然界或自然界的各种物体中含量很低的、或者很分散而不富集的那些元素；（2）狭义微量元素指动植物体内含量很少、需要量很少的必需元素。

微量元素是相对主量元素（大量元素），根据寄存对象不同可以分为多种类型，目前较受关注的主要的两类：一是生物体的微量元素；二是非生物体中（如岩石中）的微量元素。

1.2非生物体中的微量元素岩石中微量元素基于地球化学行为可分为：（1）稀土元素（REE）：原子序数57-71的镧系元素以及与镧系相关密切的钪和钇共17种元素在地球化学上又称之为稀土元素，包括：La,Ce,Pr, Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Sc,Y。

（2）族元素（PGE，原子序数从44至46以及76至78），如果包括金也称之为贵金属元素，包括：Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,(Au).（3）渡金属元素（原子序数从21至30），包括：Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn.（4）场强元素（HFSE）包括镧系元素，Sc和Y，以及Th,U,Pb,Zr,Hf,Ti,Nb,Ta.（5）场强元素（LFSE）又称大离子亲石元素(LILE)，包括：Cs,Rb,K,Ba, Sr,二价Eu和二价Pb2.微量元素的测定方法及应用2.1土壤中微量元素的测定2.1.1土壤中硼的测定方法（一）分光光度法硼能与多种有机络合物生成有色络合物，因此，分光光度法用于硼的测定最广泛.早期用来测定微量硼的多是蒽醌（anthraquinone)类显色剂，包括醌茜素（quinalizarin)、胭脂红、二蒽醌受。

微量元素是指在人体中所需量极少的元素，但却对人体健康起着至关重要的作用。

微量元素测定则是在医学检测中常见的一项检查，通过测定人体内的微量元素含量，可以帮助医生了解患者的营养状况、代谢情况以及疾病诊断等方面的信息。

本文将深入探讨微量元素测定的检查意义及说明。

一、微量元素测定的意义微量元素在人体中虽需要的量极少，但却对人体健康起着至关重要的作用。

铁元素是血红蛋白和肌红蛋白的组成成分，对血液的形成和氧气的运输至关重要；锌元素参与人体的免疫功能和生长发育；硒元素具有抗氧化作用等。

微量元素测定可以帮助医生了解患者的营养状况，是否存在相关元素的缺乏或过量，并根据检测结果进行相应的营养干预或治疗。

二、微量元素测定的说明1. 检测项目：常见的微量元素包括铁、锌、硒、铜等，而不同的检测项目可能需要不同的检测方法和仪器设备。

2. 检测对象：微量元素测定通常适用于营养不良、贫血、免疫功能低下等患者，也可用于特殊人群如儿童、孕妇和老年人的健康检查。

3. 检测方法：微量元素的测定方法有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、荧光法等，每种方法都有其适用范围和操作要求。

4. 参考范围：不同的微量元素在人体中的含量有一定的参考范围，而超出范围可能会影响人体健康。

三、个人观点和理解通过对微量元素测定的意义和说明的深入了解，我认为这项检查对于人体健康至关重要。

在现代社会，营养不良、贫血等问题依然存在，而微量元素测定则可以帮助医生及时发现并进行干预。

随着生活水平的提高，营养过剩和微量元素过量的问题也不可忽视，因此需要通过检测来及时发现并纠正。

微量元素测定作为一项重要的医学检查，对于人体健康具有重要意义。

总结回顾通过本文的探讨，我们了解到微量元素测定是一项重要的医学检查，其意义在于帮助医生了解患者的营养状况、代谢情况以及疾病诊断等方面的信息。

通过测定微量元素的含量，可以帮助医生及时发现并进行相应的营养干预或治疗，从而维护人体健康。

我们也了解到微量元素测定的说明，包括检测项目、对象、方法和参考范围等方面的内容。

土壤中微量元素的测定土壤中微量元素的测定7.1概述微量元素是指土壤中含量很低的化学元素，除了土壤中某些微量元素的全含量稍高外，这些元素的含量范围一般为十万分之几到百万分之几，有的甚至少于百万分之一。

土壤中微量元素的研究涉及到化学、农业化学、植物生理、环境保护等很多领域。

作物必需的微量元素有硼、锰、铜、锌、铁、钼等。

此外，还有一些特定的对某些作物所必需的微量元素，如钴、钒是豆科植物所必需的微量元素。

随着高浓度化肥的施用和有机肥投入的减少，作物发生微量元素缺乏的情况愈来愈普遍。

有时候微量元素的缺乏会成为作物产量的限制因素，严重时甚至颗粒无收。

土壤中微量元素对作物生长影响的缺乏、适量和致毒量间的范围较窄。

因此，土壤中微量元素的供应不仅有供应不足的问题，也有供应过多造成毒害的问题。

明确土壤中微量元素的含量、分布、形态和转化的规律，有助于正确判断土壤中微量元素的供给情况。

土壤中微量元素的含量主要是由成土母质和土壤类型决定，变幅可达一百倍甚至超过一千倍（见下表），而常量元素的含量在各类土壤中的变幅则很少超过5倍。

表7-1 我国土壤微量元素的含量*刘铮，中国土壤的合理利用和培肥影响土壤中微量元素有效性的土壤条件包括土壤酸碱度、氧化还原电位、土壤通透性和水分状况等，其中以土壤的酸碱度影响最大。

土壤中的铁、锌、锰、硼的可给性随土壤pH的升高而降低，而钼的有效性则呈相反的趋势。

所以，石灰性土壤中常出现铁、锌、锰、硼的缺乏现象。

而酸性土壤易出现钼的缺乏，酸性土壤使用石灰有时会引起硼锰等的“诱发性缺乏”现象。

土壤中微量元素以多种形态存在。

一般可以区分为四种化学形态：存在于土壤溶液中的“水溶态”；吸附在土壤固体表面的“交换态”；与土壤有机质相结合的“螯合态”；存在于次生和原生矿物的“矿物态”。

前三种形态易对植物有效，尤其以交换态和螯合态最为重要。

因此，无论是从植物营养或土壤环境的角度，合理地选择提取剂或提取方法以区分微量元素的不同形态是微量元素分析的重要环节。

微量元素测定的方法微量元素测定是指对物质中含量较少的元素进行定量分析的方法。

这些元素在物质中的浓度通常在微克或毫克水平，因此需要使用高灵敏度的分析技术进行测定。

下面将介绍几种常用的微量元素测定方法。

一、原子光谱法：原子光谱法是一种常用的微量元素测定方法。

它通过测量分析物质中特定元素的原子或离子的光谱发射、吸收或荧光等特征，来确定其中元素的数量。

原子光谱法包括原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)和原子发射光谱法(AES)等。

这些方法利用光谱仪器对样品进行分析，可以实现对不同元素的同时测定。

原子光谱法适用于大多数元素的测定，具有高灵敏度和较好的选择性。

二、电化学方法：电化学方法是利用物质与电极的相互作用，通过电化学反应来测定微量元素的一种分析方法。

常见的电化学方法有电析、阳极溶出法、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)和电化学发光光谱法(ECL)等。

其中，ICP-MS是一种高灵敏度、高选择性的微量元素测定方法，其原理是将样品中的离子化元素转变为离子束，然后通过高能质谱仪进行测定。

电化学方法具有灵敏度高、分析速度快和操作简便等优点。

三、分子光谱法：分子光谱法是一种通过测量样品中特定元素或其化合物在紫外可见、红外或拉曼等电磁波谱域上的吸收、荧光或散射等现象，来定量分析微量元素的方法。

常见的分子光谱法有紫外可见分光光度法(UV-Vis)、荧光光谱法和拉曼光谱法等。

这些方法主要通过光谱仪器对样品进行测定，可以实现对特定元素的测定。

分子光谱法的优点是具有高灵敏度、非破坏性和非选择性等特点。

四、质谱法：质谱法是一种通过测量样品中特定元素的质谱图谱，来定量分析微量元素的方法。

常见的质谱法有电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、时间-of-flight质谱法和飞行时间质谱法等。

这些方法通过测定样品中离子化的元素或化合物的质谱信号，来确定其中元素的含量。

质谱法具有高分辨率、高精确度和高选择性的优点，适用于微量元素的测定，尤其是对于不同化合物形态的元素。

生物体中微量元素的测定及其应用微量元素是指存在于生物体内的与组成大分子的生物元素相比含量很少的元素。

这些元素虽然含量较小，但它们对生命活动的调节、代谢和发展有着十分重要的作用。

如铁、锌、硒等微量元素是许多酶的重要组成部分，对机体的免疫系统、生长发育和脑部发育等都有着重要的作用。

为了了解不同生物体内微量元素的含量及其对机体的影响，科学家们进行了大量的研究。

测定微量元素的方法主要有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体质谱法、荧光光度法等。

这些方法具有高灵敏度、准确性和专异性，能够快速、准确地测定生物体内微量元素的含量。

测定微量元素的含量不仅有学术意义，还有着广泛的应用。

以下将从三个方面介绍微量元素测定的应用。

一、药品制备微量元素在药物制备中起着重要作用。

例如，氯化铁是制备氯化铁叶酸的原材料，氯化锌是制备维生素C的原料，氧化锰是制备生长素的原料。

因此，对微量元素含量的准确测定能够保证药物的质量和功效，对药物行业的发展具有积极意义。

二、农业生产微量元素对农业生产也有着重要的作用。

例如，硼是植物生长发育所必需的微量元素，能够提高植物光合作用、茎秆强度和果实品质。

因此，测定土壤和植物中硼的含量，可以指导农民进行针对性的施肥，提高农作物的产量和品质。

三、环境保护微量元素在环境保护中也具有重要作用。

例如，重金属污染是当前环境保护的一个严峻问题。

测定土壤、水体以及环境中重金属的含量能够为环境监测和保护提供科学依据。

同时，对重金属污染地区的农作物、养殖品和食品中的重金属含量也需要进行严格的监测，保障公众的健康和安全。

总之，微量元素的测定及其应用是一个重要的研究领域，对于保障人类健康、农业发展以及环境保护都有着积极的意义。

随着科技的不断更新，相信在未来，微量元素的测定方法将得到更加完善，为更广泛的应用提供更精确、更可靠的数据支持。

1.采样容器聚乙烯塑料瓶先用硝酸溶液（1＋1）浸泡一昼夜，再选用盐酸或硝酸溶液（1＋1）洗涤，也可用氢氧化钠溶液（10g/L）洗涤，最后用自来水冲洗。

用于盛装微生物检验试样的样瓶，采用500mL具塞广口瓶。

样瓶洗净后将瓶的头部及颈部用铝箔或牛皮纸等防潮纸包扎好，置干燥箱经160℃干热灭菌2h或121℃高压蒸汽灭菌15min。

2.采样方法和要求采样前要用所取水样冲洗采样瓶及瓶塞至少3次（用于微生物检验的水样瓶除外），取样时应缓缓使水流入采样瓶中。

采样时瓶口要留有1%～2%的空间。

采好后立即盖好瓶塞，用纱布缠紧瓶口，最后用石蜡将口严密封固。

天然泉点的采样应选择在尽量靠近主泉口集中冒泡处或泉的主流处，在流动但又不湍急的水中采样。

采样时需在野外现场测定水温、pH，观察和描述水的外观物理性质（色、臭、味、肉眼可见物等），对于碳酸矿泉水，应现场测定游离二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根、钙、镁的含量。

1）原水样即水样不加任何保护试剂，供测定 pH、游离二氧化碳、碳酸氢根、碳酸根、硝酸根、亚硝酸根、氯酸根、硫酸根、氟离子、溴离子、碘离子、硼酸根、铬、偏硅酸、溶解性总固体等项目。

用聚乙烯塑料瓶取2500ml水样，并尽快送检。

2）酸化水样取容积为1000 ml的聚乙烯塑料瓶，用待测水样冲洗后，加入5mL.硝酸溶液（1＋1），转动容器使酸浸润内壁，装入1000 ml待测水样（若水样浑浊，必须进行过滤），摇匀（水样pH应小于2），密封（瓶盖不能用胶塞，也不能用胶布缠封，以防锌等污染），供测定铜、铅、锌、镉、锰、总铁、钠、钙、镁、钾。

用容积塑料瓶取水样100 ml～200 ml，加硫酸溶液（1＋1）酸化，使 pH<2，供测定砷。

3)测定亚铁、三价铁的水样取水样250mL于聚乙烯塑料瓶中，加2.5 ml硫酸溶液（1＋1）和0.5g硫酸铵，摇匀、密封。

3.感官指标色度：铂—钴标准比色法；浑浊度：福尔马肼标准分光光度法(散射比浊法)；臭和味：嗅和尝味法；肉眼可见物：直接观察法。