早期研究发现，元素形态不同，其毒性、生物利用度、生物累计效应及迁移率等性质就会有差别^[1]。很多金属和非金属元素在毒理学和生物学上的重要性主要取决于其化学形态，不同元素形态具有不同的理化性质、毒性或疗效。因此元素形态分析对控制药品的安全性具有重要的意义。

自20世纪80年代初，电感耦合等离子体（ICP）和质谱（MS）技术结合产生第1代ICP-MS商品化仪器后^[2]，ICP-MS分析技术在食品元素分析中的应用日趋广泛^[3-7]。根据2015年版《中华人民共和国药典》四部，电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法已经成为重金属和有害元素安全性检测的重要手段，不但新增了方法检测下限和方法定量下限，而且ICP-MS方法可用于药典一、二、三部^[8]。同时，在2015年版药典中新增砷和汞形态分析。进一步确定了药物中的元素不仅需要考虑总量，也需要考虑形态和价态。

针对元素形态分析的样品前处理与元素的总量分析有着较大的不同。目前常用的提取方法有BCR连续提取法（BCR sequential extraction procedure）^[9]等。BCR连续提取法最早由欧共体标准物质局（European Communities Bureau of Reference）提出^[10]，后由于重现性不佳等原因，Rauret等^[11]提出了改进的BCR连续提取法。BCR连续提取法是根据重金属和有害元素与矿物药结合强度的差异，采用一系列具有不同提取能力的提取剂对矿物药中的重金属和有害元素进行连续浸提，按照提取的难易程度将重金属和有害元素划分为不同的形态^[12]。

另外，有别于西药的机理，传统中药中的有毒元素有时是作为有效成分而特意加入的，如六神丸由牛黄、麝香、珍珠、雄黄、蟾酥、冰片组成，其中雄黄的主要成分就是四硫化四砷（As₄S₄），由于很多中成药是由多味药组成的，不同的配方可能存在不同砷形态的转化。又如本文的研究对象白脉软膏，其处方中包含2味矿物药：阳起石，为硅酸盐类矿物，是透闪石中的镁离子2%以上被二价铁离子置换而成的矿物，其化学成分为含水硅酸钙镁〔Ca₂Mg₅（Si₄O₁₁）₂（OH）₂〕，具有温肾壮阳的功效，收载于《中华人民共和国药典》1977年版一部和卫生部药品标准中药材第一册（1992年版）中；碱花，为硫酸盐类苏打石水碱族矿物天然碱，主含碳酸钠（Na₂CO₃），有解毒排脓、消食化痰、驱虫通便的功效，收载于《中华人民共和国药典》1977年版一部和卫生部药品标准藏药分册中。因此含多种矿物药成分的药物中重金属和有害元素的形态分析尤其重要。

1 仪器及其条件、试药

安捷伦7700x电感耦合等离子质谱仪，用于测定⁶³Cu、⁷⁵As、¹¹⁴Cd、²⁰²Hg、²⁰⁸Pb 5种元素。仪器工作条件：射频电压1 500 W，冷却气流量15.0 L·min^–1，载气流量0.80 L·min^–1，辅助气流量0.28 L·min^–1，采样深度8.0 mm，蠕动泵转速0.1 rps，雾化室温度2 ℃，反应模式为氦模式，氦气流速5.2 mL·min^–1，氧化物产率CeO⁺/Ce⁺ < 2.0%，双电荷产率Ce⁺⁺/Ce⁺ < 1.5%。

所用⁶³Cu、⁷⁵As、¹¹⁴Cd、²⁰²Hg、²⁰⁸Pb 5种单元素标准溶液（1 μg·mL^–1）购于国家标准物质研制中心；所用⁷²Ge标准溶液（内标，10 μg·mL^–1）购于国家有色金属及电子材料分析测试中心，¹¹⁵In、²⁰⁹Bi标准溶液（内标，10 μg·mL^–1）购于安捷伦科技（中国）有限公司。

所用液体化学试剂均为优级纯：盐酸、高氯酸、氢氟酸、硝酸、乙酸、过氧化氢；所用固体化学试剂均为分析纯：盐酸羟胺、乙酸铵。试验用水为18.2 MΩ·cm超纯水，由密理博纯水机制得。

白脉软膏[批号130817、150103、150629、150630、150631、150632（编号1~6），共6批]、阳起石[批号140817、140818、140819、140910、140911、140912、140913、140922、140923、140924（编号1~10），共10批]及碱花[批号140728、140729、140730、140731、140822、140823、140824（编号1~7），共7批]由西藏奇正藏药股份有限公司提供。

2 方法和结果 2.1 供试品溶液制备^[9-12] 2.1.1 弱酸态

精密称取样品1 g，置100 mL离心管中，精密加入乙酸溶液50 mL，边加边摇匀，盖上盖子，置室温下往复式振荡器中振荡16 h，取出，离心（3 000 g）20 min，取上层液作为供试品溶液，沉淀物待用。

2.1.2 可还原态

取“2.1.1”项下沉淀物，加水20 mL洗涤1次，离心（3 000 g）20 min，弃去上清液，残渣精密加盐酸羟胺溶液50 mL，边加边摇匀，盖上盖子，置室温下往复式振荡器中振荡16 h，取出，离心（3 000 g）20 min，取上层液作为供试品溶液，沉淀物待用。

2.1.3 可氧化态

取“2.1.2”项下沉淀物，加水20 mL洗涤1次，离心（3 000 g）20 min，弃去上清液，残渣分次加入过氧化氢10 mL，盖上盖子，室温下消化1 h，每过10 min摇晃1次，继续在（85±2）℃水浴消化1 h，每过10 min摇晃1次，打开盖子，挥至液体不少于3 mL，取出，放冷，再按上述“加入过氧化氢10 mL”起至“打开盖子”，挥至液体约1 mL，取出，放冷, 然后精密加入乙酸铵溶液50 mL，边加边摇匀，盖上盖子，置室温下往复式振荡器中振荡16 h，取出，离心（3 000 g）20 min，取上层液作为供试品溶液，沉淀物待用。

2.1.4 残渣态

取“2.1.3”项下沉淀物，加水20 mL洗涤1次，离心（3 000 g）20 min，弃去上清液，残渣置消解罐中，加入盐酸-硝酸-氢氟酸（3:6:1）混合酸10 mL，微波消解（消解时间15 min，消解温度180 ℃，消解功率1 600 W），消解液置加热板上赶至无酸，转移至100 mL量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，即得供试品溶液。

2.1.5 水溶态

精密称取样品1 g，置100 mL离心管中，精密加入水50 mL，边加边摇匀，盖上盖子，置室温下往复式振荡器中振荡16 h，取出，离心（3 000 g）20 min，取上层液作为供试品溶液。

2.1.6 总态

精密称取样品1 g，加入盐酸-硝酸-氢氟酸（3:6:1）混合酸10 mL，微波消解（消解时间15 min，消解温度180 ℃，消解功率1 600 W），消解液置加热板上赶至无酸，转移至50 mL量瓶中，用5%硝酸水溶液稀释至刻度，摇匀，再精密量取5 mL，置50 mL量瓶中，用5%硝酸水溶液稀释至刻度，摇匀，即得供试品溶液。

2.2 标准工作溶液的配制 2.2.1 标准工作溶液

分别精密量取²⁰⁸Pb、¹¹⁴Cd、⁷⁵As、⁶³Cu单元素标准溶液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每l mL含²⁰⁸Pb、⁷⁵As 0、1.0、5.0、10、20 ng，含¹¹⁴Cd 0、0.5、2.5、5.0、l0 ng，含⁶³Cu 0、50、l00、200、500 ng的系列浓度混合标准工作溶液。另精密量取²⁰²Hg单元素标准溶液适量，用10%硝酸溶液稀释制成每l mL分别含²⁰²Hg 0、0.5、l.0、2.0、5.0 ng的溶液，即得汞标准工作溶液（本品需临用新配）。

2.2.2 混合内标溶液

⁶³Cu、⁷⁵As以⁷²Ge做内标，¹¹⁴Cd以¹¹⁵In做内标，²⁰²Hg、²⁰⁸Pb以²⁰⁹Bi做内标。精密取⁷²Ge、¹¹⁵In、²⁰⁹Bi标准溶液10 mL置100 mL量瓶，以10%硝酸稀释并定容至刻度，得⁷²Ge、¹¹⁵In、²⁰⁹Bi浓度均为1 μg·mL^–1的混合内标溶液。

2.3 线性关系

按“1”项仪器工作条件进行测定，绘制工作曲线。以吸收值和浓度进行线性回归，²⁰⁸Pb、¹¹⁴Cd、⁷⁵As、²⁰²Hg、⁶³Cu标准曲线见图 1。

2.4 样品测定

按“2.1”项下方法分别制备白脉软膏、阳起石、碱花供试品溶液，按“1”项仪器工作条件进行测定，根据标准曲线回归方程计算含量，结果见表 1~3。表中n为批次；总和为S1、S2、S3、S4、S5含量之和，总量为等量样品微波消解后的测定值；镉元素检测下限为0.001 μg·g^-1，汞元素检测下限为0.002 μg·g^-1。

3 结果分析

按检测样品统计，白脉软膏中多以残渣态、水溶态存在，弱酸态、可还原态、可氧化态存在较少；阳起石中多以可还原态、残渣态存在，水溶态、弱酸态、可氧化态存在较少；碱花中多以可还原态、可氧化态、残渣态存在，弱酸态、水溶态均很少。按元素提取形态分析，铅在样品中主要以残渣态、可还原态、可氧化态存在；镉主要以残渣态存在；砷主要以残渣态、弱酸态、可还原态存在；汞主要以可还原态、可氧化态、残渣态存在；铜主要以残渣态、弱酸态、可还原态存在。具体比例见表 4和图 2。

4 讨论 4.1 各元素提取形态的差异

在白脉软膏、阳起石和碱花中，5种元素（铅、镉、砷、汞、铜）在5种提取形态（水溶态、弱酸态、可还原态、可氧化态、残渣态）中均有检出，且含量具有比较明显的差异。这种现象可能是由于不同时间、不同地域采收的矿物药（阳起石、碱花）所处的复杂地质环境（含水量、含氧量、pH、碳酸盐/硫化物等无机物含量）不同，因此造成不同批次样品之间的各元素提取形态含量差异大。另一方面，虽然含量具有比较明显的差异，但不同元素提取形态在不同样品中的分布比例比较接近，说明每一种提取形态各元素与待测样品的结合方式是相同或相似的，如弱酸态是土壤中的元素在碳酸盐的作用下在矿物药上形成的共沉淀物；可还原态是具活性的铁锰氧化物通过吸附、共沉淀阴离子产生；可氧化态是土壤中有机物与元素螯合而成^[13]。

4.2 各元素提取形态的危害及特点^[13]

水溶态、弱酸态：水溶态金属在中性条件下可释放出来，最容易对人体造成影响；弱酸态易受pH影响，酸性条件下易释放。容易受到环境变化而变化，随之易于转化和迁移，并容易被吸收。水溶态、弱酸态重金属含量与生物毒性作用成正比。

可还原态：较强的离子键结合的化学形态，较稳定。

可氧化态：以有机质活性基团为配位体的结合态或是硫离子与重金属及有害元素生成难溶于水的物质形态。只有在强氧化的条件下才可以分解，被生物所利用。

残渣态：结合在矿物晶体中，在自然条件下不易被释放，长期稳定存在并不易被吸收，对动植物的毒性很小。

以上可以简单归纳为，各金属元素提取形态的危害和毒性由大到小排列：水溶态/弱酸态、可还原态/可氧化态、残渣态。从表 4及图 2中可以得出，危害相对较大的水溶态+弱酸态在阳起石5种提取形态总和中占5.6%，在碱花占19.94%，在白脉软膏占15.12%。因本文并未涉及毒理实验，故不能在毒性方面妄下结论，单从检测数据角度分析，水溶态+弱酸态的含量在总和中占极少或较少，推测样品的安全性符合要求。

4.3 结论

通过以上大量检测数据分析后得出，所测得的5种提取形态总和（水溶态+弱酸态+可还原态+可氧化态+残渣态）占总量（等量样品微波消解后的测定值）的80.33%~97.52%。证明BCR连续提取法非常适用于矿物药及其制剂的不同重金属及有害元素形态样品的提取制备。