化学检验员在分析生物样品（如血液、尿液、组织、毛发等）中的化学物质（包括重金属、药物、环境污染物、代谢物、营养素等）时，面临着基体复杂、目标物浓度极低（ppb至ppt级）、易受干扰等挑战。因此，必须采用高灵敏度、高选择性的现代仪器分析方法。以下是生物样品分析中最常用和最关键的测定方法。

一、 核心测定方法体系

生物样品的测定方法可概括为：“两大支柱”——光谱法（用于元素）和色谱-质谱联用法（用于有机物）。这些方法通常与高效的前处理技术（如微波消解、固相萃取）紧密结合。

二、 主要测定方法与技术

1. 元素分析方法（用于金属、类金属）

电感耦合等离子体质谱法 (ICP-MS)：

血铅、尿镉监测（职业/环境暴露）。

发砷、发汞评估长期暴露。

血清锌、铜等营养元素分析。

组织中稀土元素、铂类抗癌药物分析。

灵敏度极高，适合生物样品中极低浓度的污染物。

多元素同时测定，效率高。

可进行同位素比值分析（如Pb同位素溯源污染来源）。

应用：生物样品中痕量和超痕量元素分析的绝对金标准。可同时测定周期表中大多数金属和类金属元素（如Pb, Cd, Hg, As, Cr, Se, Ni, V, Zn, Cu, Fe等），检出限可达ppt（ng/L）甚至ppq（pg/L）级。

特点：

生物应用：

电感耦合等离子体发射光谱法 (ICP-OES)：

应用：测定含量在ppm（mg/L）至%级的元素。线性范围宽。

特点：多元素同时测定、精密度好、抗基体干扰能力优于AAS。

生物应用：血清/尿液中常量/次量元素（如Na, K, Ca, Mg, Fe, Zn）的常规分析。对痕量元素（如Cd, Pb）灵敏度不足。

原子吸收光谱法 (AAS)：

火焰AAS (FAAS)：测ppm级元素（如Ca, Mg, Cu, Zn）。

石墨炉AAS (GFAAS)：测ppb级痕量元素（如Pb, Cd），灵敏度高但速度慢，易受基体干扰。

氢化物发生AAS (HGAAS)：专用于测定As, Se, Sb, Bi, Te等可形成挥发性氢化物的元素。灵敏度高，选择性好。

冷蒸气AAS (CVAAS)：专用于测定汞 (Hg)。将Hg²⁺还原为Hg⁰蒸气，用AAS测定。是测汞的经典可靠方法。

现状：部分被ICP-MS/OES取代，但在特定元素、预算有限或作为确证方法时仍有重要地位。

X射线荧光光谱法 (XRF)：

应用：快速筛查毛发、指甲、滤血片中的重金属（Pb, Hg, Cd等）。

特点：无损、快速、可现场分析（便携式XRF）。无需复杂前处理。

局限：灵敏度不如ICP-MS，对轻元素不敏感，结果易受表面污染影响（毛发需严格清洗）。

2. 有机污染物与药物分析方法

气相色谱-质谱联用法 (GC-MS)：

血/尿中苯、甲苯、二甲苯等VOCs（职业暴露）。

尿中有机磷农药代谢物（如DMP, DEP）。

血/组织中多环芳烃 (PAHs)、多氯联苯 (PCBs)。

毒品（如大麻代谢物THC-COOH）。

应用：分析挥发性 (VOCs) 和半挥发性有机物 (SVOCs) 的经典方法。

生物应用：

特点：分离能力强，质谱提供结构信息，定性准确。

气相色谱-串联质谱法 (GC-MS/MS)：

应用：在复杂生物基体中分析痕量目标物，选择性和抗干扰能力远超GC-MS。

特点：通过多级质谱过滤背景噪音，检出限更低，是高端实验室的标配，尤其适用于低浓度、高干扰样品。

高效液相色谱-串联质谱法 (LC-MS/MS)：

药物浓度监测（治疗药物监测，TDM）：抗生素、抗癌药、精神类药物等。

激素：皮质醇、性激素、甲状腺激素。

维生素：维生素D、B族。

新兴污染物：全氟化合物 (PFAS)、药物及个人护理品 (PPCPs)、藻毒素。

生物标志物：氧化应激产物、炎症因子。

应用：分析极性大、难挥发、热不稳定的有机物，是当前生物分析领域发展最快、应用最广的技术。

生物应用：

特点：灵敏度高、选择性好、可分析热不稳定化合物。

液相色谱-高分辨质谱法 (LC-HRMS)：

发现未知污染物或代谢物。

法医毒理学中筛查数百种药物。

代谢组学研究。

应用：非靶向筛查和确证分析。可精确测定化合物的分子量，推断分子式。

生物应用：

特点：无需标准品即可进行初步鉴定，是科学研究的利器。

3. 其他重要方法

酶联免疫吸附测定法 (ELISA)：

应用：快速、高通量检测特定大分子，如激素（hCG, TSH）、肿瘤标志物（PSA, AFP）、毒品、病原体抗原/抗体。

特点：操作相对简单、成本低、通量高，但通常为半定量，可能存在交叉反应，阳性结果常需色谱法确证。

离子色谱法 (IC)：

应用：分离测定生物样品中的无机阴离子（F⁻, Cl⁻, NO₂⁻, NO₃⁻, SO₄²⁻, PO₄³⁻）和小分子有机酸（如乳酸、柠檬酸）。

生物应用：尿氟监测（铝厂工人）、血/尿中电解质分析。

分光光度法 / 比色法：

血红蛋白（氰化高铁法）。

葡萄糖（葡萄糖氧化酶法）。

总蛋白（双缩脲法）。

尿蛋白（试纸法）。

应用：测定有特定显色反应的物质。

生物应用：

特点：仪器简单，常用于临床常规检验，但选择性和灵敏度有限。

三、 化学检验员关键实践要点

方法选择原则：

痕量金属：ICP-MS 为首选。

常量元素：ICP-OES 或 FAAS。

特定元素 (Hg, As, Se)：CVAAS 或 HGAAS 作为可靠选择。

VOCs/SVOCs：GC-MS/MS。

极性有机物/药物：LC-MS/MS。

高通量筛查：ELISA（初筛），LC-MS/MS（确证）。

未知物筛查：LC-HRMS。

方法验证 (Method Validation)：

特异性/选择性：无干扰。

线性范围与定量限 (LOQ)：满足检测需求。

准确度（加标回收率）。

精密度（日内/日间RSD）。

稳定性：目标物在样品和处理过程中的稳定性。

在建立新方法或使用标准方法时，必须验证其性能：

质量控制 (QC)：

全过程空白：监控污染。

平行样：评估精密度。

加标回收样：评估准确度和基体效应。

质控样品 (QC Samples)：每批样品中插入已知浓度的QC样品，监控分析过程的稳定性。

有证标准物质 (CRM)：定期分析，验证整体方法的准确性。

数据解读：

结果需结合参考范围（正常值、生物限值）进行解读。

考虑样品类型（全血、血清、尿液）和单位（μg/L, μg/g creatinine）。

了解生物半衰期和暴露时间窗（如尿镉反映长期暴露，血铅反映近期暴露）。

化学检验员在生物样品分析中，主要依靠ICP-MS和色谱-质谱联用技术（GC-MS/MS, LC-MS/MS） 这两大利器。这些高精尖技术能够从复杂的生物基质中“大海捞针”般地检测出痕量的化学物质。成功的关键不仅在于掌握仪器操作，更在于严谨的前处理、严格的质量控制和科学的方法验证。通过这些先进方法，化学检验员为职业健康监护、环境污染评估、临床诊断、法医鉴定和科学研究提供了不可或缺的精准数据，是连接化学世界与生命健康的桥梁。