有害微量元素积累检测：吸烟怎样使重金属在体内“安家”

       “吸烟有害健康”的认知早已深入人心，但烟草烟雾中含有的铅、镉、砷等重金属，经呼吸进入人体后在组织内沉积所造成的隐形危害，却常常被忽视。一项针对吸烟环境中儿童唾液的研究（Gatzke-Kopp L M，2023）表明，二手烟暴露正成为儿童铬、铜、锌及铅暴露的来源之一。这些重金属具有强毒性和累积性，会逐步损害口腔、消化、免疫等多个系统，甚至成为诱发牙周病的重要潜在因素。

       传统元素检测技术需要复杂的样本前处理，难以快速验证重金属与吸烟的关联，而激光诱导击穿光谱（LIBS）技术通过高能量脉冲激光激发样本产生等离子体，依据元素的“指纹波长”实现多元素同步检测，不仅无需破坏样本，而且检测周期短，在微量元素检测、重金属污染监测、污染生态学研究及食品安全检测等领域展现出巨大的应用潜力。

吸烟者牙齿中的有毒微量元素积累

       烟草烟雾中不仅含有尼古丁、一氧化碳等有害气体，还含有镉、铅、砷等重金属污染物——这些元素是烟草本身（种植过程中吸收土壤/水源中的重金属）或加工过程中引入的污染物。

图1. 吸烟者、不吸烟者、对照组的牙齿重金属检测图谱

       研究人员（Alhasmi A M，2015）采用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，对吸烟者与非吸烟者的牙齿进行元素检测，以分析有毒元素浓度与牙周参数的关联，深入探究吸烟影响牙周疾病的作用机制。研究结果显示，吸烟者牙齿根部的有毒元素（Pb、Cd、As）积累量显著高于非吸烟者，而这种积累可能通过加剧临床附着丧失，进一步破坏牙周组织。吸烟者长期吸入烟草烟雾后，重金属会经呼吸道进入体内循环，最终沉积于牙齿根部（尤其是牙周组织受损区域）。这正是吸烟者体内此类元素浓度显著高于非吸烟者及对照组的核心原因，且呈现“吸烟量-积累量”的剂量依赖关系。该研究明确揭示了吸烟与牙齿有毒元素积累及牙周疾病之间的关联，为牙周病风险评估提供了一种新的检测手段。

吸烟者胆结石中的重金属元素积累

       另一项针对胆结石患者的研究（Naser H J，2021）利用激光诱导击穿光谱（LIBS）技术，检测了胆固醇型、色素型、混合型等不同类型胆结石样本中重金属含量的差异。

图2. 胆结石样本的LIBS元素检测光谱和重金属分析结果

       结果显示，色素型胆结石中铜（Cu）、锌（Zn）、锰（Mn）的含量显著高于混合型胆结石，且这三种元素在胆固醇型胆结石中未被检出；胆固醇型胆结石中铬（Cr）、镉（Cd）的含量高于色素型和混合型胆结石，二者是该类型胆结石的特征性重金属元素。该研究的核心发现之一为：铅（Pb）和砷（As）两种重金属仅在吸烟患者的胆结石样本中被检测到，推测这与吸烟时吸入烟草中的重金属污染物有关，为胆结石疾病与吸烟的关联性提供了元素层面的证据。上述两组研究结果相互印证，进一步凸显了吸烟在有毒元素暴露方面对自身及他人的潜在危害。

北京易科泰结合先进激光诱导击穿光谱技术，针对不同的科研场所和工业适用场景，提供FireFly & MiniFly LIBS系列元素测量与成像系统，为微量元素检测、重金属污染、污染生态学研究、畜禽饲料检测、饲料污染检测等领域的研究提供更高效、更精准的技术支撑。

产品试验案例：

恶性黑色素瘤的FireFly LIBS元素分布成像结果：Ca、Mg元素在病变位置含量异常增高

铅（Pb）暴露不同时间的小鼠颌骨与股骨元素分布成像图

镉（Cd）元素在大.麻幼苗中的吸收分布图

锂矿石的主要元素分布图

1. Fazlić A, Faruzelová A, Buday J, et al. Investigating the effects of laser wavelengths and other ablation parameters on the detection of biogenic elements and contaminants in hydroxyapatite[J]. Journal of Analytical Atomic Spectrometry, 2024, 39(9): 2330-2339.

2. Alhasmi A M, Gondal M A, Nasr M M, et al. Detection of toxic elements using laser-induced breakdown spectroscopy in smokers’ and nonsmokers’ teeth and investigation of periodontal parameters[J]. Applied optics, 2015, 54(24): 7342-7349.

3. Naser H J, Hamad T K. Quantitative Analysis of heavy metals in gallstone Using LIBS[C]//Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2021, 1963(1): 012089.

4. Gatzke-Kopp L M, Riis J L, Ahmadi H, et al. Environmental tobacco smoke exposure is associated with increased levels of metals in children’s saliva[J]. Journal of Exposure Science & Environmental Epidemiology, 2023, 33(6): 903-910.