水中重金屬離子的檢測(cè)及其應(yīng)用初探

杜立君 王金昌

摘 要：受粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式影響，近年來(lái)我國(guó)各地出現(xiàn)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，水資源重金屬污染便屬于其中典型，基于此，本文就水中重金屬離子的檢測(cè)方法展開(kāi)分析，并對(duì)檢測(cè)水中汞離子含量的實(shí)例進(jìn)行了詳細(xì)論述，希望論述內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來(lái)一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：重金屬離子；熒光探針技術(shù)；汞離子

前言：隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展速度的日漸提高，水生態(tài)系統(tǒng)承擔(dān)的壓力也在不斷攀升，由此帶來(lái)的水污染問(wèn)題、重金屬問(wèn)題必須得到高度關(guān)注，而為了響應(yīng)政府提出的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)創(chuàng)建目標(biāo)，正是本文圍繞水中重金屬離子的檢測(cè)及其應(yīng)用開(kāi)展具體研究的原因所在。

1.水中重金屬離子的檢測(cè)方法

1.1鐵離子檢測(cè)方法

作為地殼中的重要金屬元素，鐵是動(dòng)植物生長(zhǎng)必不可缺的營(yíng)養(yǎng)元素之一，但生物體內(nèi)鐵含量過(guò)量導(dǎo)致的機(jī)體功能障礙也不應(yīng)被忽視。我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》明文規(guī)定常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)不得超過(guò)0.3mg/L，但結(jié)合相關(guān)調(diào)查不難發(fā)現(xiàn)，我國(guó)松花江流域、長(zhǎng)江中下游地區(qū)存在嚴(yán)重的地下水含鐵量超標(biāo)情況。為準(zhǔn)確檢測(cè)水中的鐵離子含量，國(guó)內(nèi)外學(xué)界開(kāi)展了大量研究，利用熒光探針檢測(cè)方法便屬于這類(lèi)研究的突出成果，該方法因具備選擇性強(qiáng)、靈敏度高、方便快捷等特點(diǎn)已經(jīng)在我國(guó)實(shí)現(xiàn)了較為廣泛的應(yīng)用。利用氟硼熒類(lèi)探針檢測(cè)水中鐵離子含量的方法屬于典型的熒光探針檢測(cè)方法，該方法應(yīng)用的氟硼熒類(lèi)探針具備優(yōu)秀的光穩(wěn)定性、較窄的熒光光譜半峰寬、較高的熒光量子產(chǎn)率、結(jié)構(gòu)比較容易修飾等特點(diǎn)。結(jié)合相關(guān)研究可以清楚發(fā)現(xiàn)，利用水楊醇和含有氨基的BODIPY合成Fe3+探針可較好探測(cè)水中鐵離子含量，水中常見(jiàn)的各種金屬離子不會(huì)影響探針識(shí)別鐵離子[1]。

1.2銅離子檢測(cè)方法

作為人體的必須元素，缺銅可能引發(fā)骨質(zhì)酥松，但銅的過(guò)度攝入?yún)s可能導(dǎo)致嗜睡、神經(jīng)變性疾病、血壓升高，我國(guó)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)明文規(guī)定生活飲用水銅離子含量最高不得超過(guò)1mg/L，但受粗放型經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式影響，我國(guó)當(dāng)下很多地區(qū)的河流與地下水存在含銅量超標(biāo)情況。生物化學(xué)法、電化學(xué)方法、分光光度法均屬于較為典型的水中銅離子含量檢測(cè)方法，但這些方法存在的或多或少不足卻并不能滿(mǎn)足業(yè)界需要。為滿(mǎn)足業(yè)界需要，學(xué)界近年來(lái)圍繞銅離子檢測(cè)開(kāi)展了大量研究，高靈敏選擇性比色熒光雙通道探針銅離子含量檢測(cè)方法便屬于相關(guān)研究的佼佼者，這種檢測(cè)方法同樣具備選擇性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、靈敏度高的特點(diǎn)。結(jié)合相關(guān)研究可以清楚發(fā)現(xiàn)，將吡羅紅B和Na2S溶于乙腈溶液制成的探針可較高探測(cè)水中銅離子含量，該探針對(duì)Cu2+具備很好的選擇性[2]。

1.3汞離子檢測(cè)方法

作為易揮發(fā)且具有嚴(yán)重毒素的元素，汞元素進(jìn)入水體后會(huì)一直累積在海洋生物體內(nèi)，經(jīng)食物鏈富集作用最終嚴(yán)重危害人類(lèi)身體健康，這種危害會(huì)體現(xiàn)在毒害神經(jīng)和腎臟等方面。陽(yáng)極溶出伏安法、硫腙法比色法、氧化還原電位法、原子吸收/發(fā)射光譜法、X射線(xiàn)熒光光譜法均屬于較為典型的水中汞離子含量檢測(cè)方法，但這類(lèi)檢測(cè)方法具備的操作復(fù)雜、檢測(cè)費(fèi)用高特點(diǎn)卻不應(yīng)被忽視。為滿(mǎn)足業(yè)界需要，近年來(lái)學(xué)界圍繞該領(lǐng)域開(kāi)展了大量研究，基于脫硒作用的汞離子探針便屬于其中典型，該檢測(cè)方法具備靈敏度較高、抗陽(yáng)離子干擾能力較強(qiáng)特點(diǎn)。結(jié)合相關(guān)研究可以清楚發(fā)現(xiàn)，利用7-羥基香豆素、THF、氮?dú)鈼l件、硒粉、三乙胺、二苯基氯化膦、甲苯制成的汞離子探針可較好檢測(cè)水中汞離子含量，檢出限為0.07μmol/L。

2.水中重金屬離子檢測(cè)的應(yīng)用實(shí)例

鑒于篇幅限制，本文僅對(duì)危害最為嚴(yán)重的汞離子檢測(cè)進(jìn)行了詳細(xì)論述，具體論述內(nèi)容如下所示。

2.1基于脫硒作用的汞離子探針合成方法

將0.49g、3mmol的7-羥基香豆素溶于2ml的THF中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下慢慢滴加0.19g、24mmol硒粉于5mlTHF溶液，室溫?cái)嚢?0min，加入0.53g、24mmol的二苯基氯化膦（溶入2ml三乙胺和20ml的THF），氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下攪拌反應(yīng)24h，旋干溶劑，加入25ml甲苯用分水器回洗4h，除去固體，將有機(jī)相旋干，用柱層析分離提純目標(biāo)產(chǎn)物，得到1.01g紅色粉末狀熒光探針，產(chǎn)率為52%，圖1為汞離子探針合成路線(xiàn)。

2.2檢測(cè)對(duì)象

選擇了全長(zhǎng)237km、流域面積10932km2的XQ河與自來(lái)水作為研究對(duì)象，由于二者未收到汞離子污染，因此向所取水樣加入了一定濃度的汞離子，以此判斷基于脫硒作用的汞離子探針能否用于實(shí)際水體。

2.3檢測(cè)方法

具體檢測(cè)方法如下所示：（1）配置反應(yīng)試劑。稱(chēng)取4.26mg汞離子探針，使用少量二氯甲烷溶解，移入10ml容量瓶，用乙醇定容至刻度，混勻。得到汞離子探針儲(chǔ)備溶液（濃度為1mmol/L）。取1ml儲(chǔ)備液加入100ml乙醇，先后加入去離子水、pH為7.4的5ml的PBS緩沖液，加入去離子水定容至200ml，最后即可得到汞離子探針測(cè)試液（5mmol/L），取2ml溶液稀釋至1mmol/L。（2）配置汞離子儲(chǔ)備液。稱(chēng)取32.46mg的Hg（NO3）2，加入去離子水中溶解，完全溶解后移入10ml容量瓶定容、混勻，取1ml溶液稀釋至1mmol/L。（3）編號(hào)。取6個(gè)10ml比色管編號(hào)。（4）加入試劑。比色管分別加入5mmol/L汞離子探針10μL充分混勻，先后加入1ml對(duì)應(yīng)的不同水樣、10μL的1mmol/L汞離子儲(chǔ)備液并搖勻。（5）測(cè)定。分別取6個(gè)比色管中溶液4ml于比色皿開(kāi)展熒光光譜測(cè)定（于456nm處），同時(shí)對(duì)相同水樣開(kāi)展空白試驗(yàn)（不加入汞離子），每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定6次，最終即可求得汞離子含量、平均值、回收率、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.4檢測(cè)結(jié)果

表1對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行了直觀展示，結(jié)合該表可確定基于脫硒作用的汞離子探針可較好檢測(cè)自然水體中汞離子含量。

結(jié)論：綜上所述，水中重金屬離子的檢測(cè)具備較高現(xiàn)實(shí)意義。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的汞離子檢測(cè)實(shí)例分析具備較高實(shí)踐價(jià)值。因此，水中重金屬離子檢測(cè)相關(guān)的研究與實(shí)踐中，本文內(nèi)容能夠發(fā)揮一定參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙國(guó)欣，趙明，李領(lǐng)川.環(huán)境水中重金屬離子的現(xiàn)代檢測(cè)方法研究綜述[J].中州大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，33（06）：119-122.

[2]馬新華，李曉麗，高志賢.用于檢測(cè)水中重金屬離子的平板移界顯色電泳方法的建立[J].解放軍預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2014，32（04）：321-323.