電分析化學(xué)法在重金屬離子檢測(cè)中的應(yīng)用

劉洪亮 杜金鳳 郭航紅

延邊州檢驗(yàn)檢測(cè)中心 吉林延吉 133000

近年來(lái)，隨著界面電分析化學(xué)和表面點(diǎn)分析化學(xué)的不斷演進(jìn)，在醫(yī)藥、環(huán)境、食品等領(lǐng)域進(jìn)行高科技性的重金屬離子檢測(cè)，解決了傳統(tǒng)重金屬檢測(cè)過(guò)程中檢測(cè)步驟繁瑣、成本高、儀器昂貴的問(wèn)題。在鉛、汞等存在于大氣土壤環(huán)境中的情況，進(jìn)行更加精準(zhǔn)的檢測(cè)，結(jié)合電化學(xué)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，用于商業(yè)制造、冶煉加工、重金屬開(kāi)采等，尤其在重金屬離子檢測(cè)發(fā)展過(guò)程中獲得了重大的進(jìn)步。

1 電化學(xué)檢測(cè)重金屬的幾種方法

當(dāng)前電化學(xué)檢測(cè)法建立在物質(zhì)溶液的電化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上，采用重金屬檢測(cè)中的極譜分析法，電位溶出法等一系列儀器分析方法，獲得了很好的效果。

1.1 離子選擇電極法

測(cè)定氯化鉀、鍍鋅液中重金屬的重要方法，這種方法對(duì)于溶液中特定離子采用電位法測(cè)量的方式，能夠得到離子指示電極，并且運(yùn)用離子選擇性電子測(cè)定水中鉛等含量，平均加標(biāo)回收率可以達(dá)到92．5%。有學(xué)者使用銅離子選擇電解法，對(duì)于氯化物鍍錫液中的銅離子質(zhì)量濃度進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)鉛離子選擇性電極標(biāo)準(zhǔn)加入之后，可以正常測(cè)定正常人尿鉛的含量[1]。

1.2 電位溶出法

利用某些化學(xué)試劑對(duì)被測(cè)物質(zhì)進(jìn)行預(yù)先電解負(fù)極的方法應(yīng)用在橫店為下工作電極上發(fā)生氧化還原，溶出在電極上的電壓隨著曲線變化，運(yùn)用二維微微分電位溶出法，測(cè)定面粉中鎘的含量，可以測(cè)定多維元素片中的鋅銅鐵含量檢出限數(shù)值為0．24ng/mL。通過(guò)二位二次微分電位溶出法，對(duì)于食品中的稱鉛等含量進(jìn)行測(cè)定，例如大米中的相應(yīng)元素含量，可以使用微分電位溶出方法吸出其中的重金屬。

1.3 極譜分析法

利用極譜催的方式，采用極譜法，采用脈沖伏安法以及極譜催化波、掃描脈沖波等測(cè)得電解過(guò)程中的電流電壓曲線，用于定量定性分析，使用極譜分析法，可以在特定底液中通過(guò)不同靈敏催化波，得到相應(yīng)的鋅鐵的含量數(shù)值，此時(shí)用這種方法用于塵灰渣樣品中活性鉈的含量的測(cè)定，提取條件比較好，能夠科學(xué)的測(cè)定地球化學(xué)勘查樣品中的相關(guān)元素。

1.4 溶出伏安法

溶出伏安是采用電化學(xué)溶出伏安法進(jìn)行重金屬檢測(cè)的有效方法，這種方法能夠?qū)Υ郎y(cè)物質(zhì)欲電解負(fù)極后融出掃描進(jìn)行測(cè)量，抗干擾能力強(qiáng)，靈敏度高，方法比較簡(jiǎn)單，利用使用差分，脈沖溶出伏安法對(duì)于絲網(wǎng)印刷碳電極中的支持電機(jī)進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)衡量元素是一種快速檢測(cè)的方法[2]。

1.5 銅離子電化學(xué)檢測(cè)方法

利用半胱氨酸的氨基共價(jià)與傳感器表面的DSP-AuNPs連接，催化溶解氧氧化半胱氨酸形成胱氨酸，利用銅離子催化氧化半胱氨酸，設(shè)計(jì)的傳感器具有很好的重現(xiàn)性、穩(wěn)定性與選擇性，銅離子存在時(shí)產(chǎn)生銀的溶出峰，半胱氨酸通過(guò)銀-硫鍵結(jié)合銀納米粒子，具有高靈敏、高選擇性的特點(diǎn)，通過(guò)示差脈沖伏安法測(cè)得銅離子檢測(cè)范圍為 1．0-1000 nM，檢測(cè)限為 0．48nM。

2 重金屬檢測(cè)中電分析法的應(yīng)用

（1）在進(jìn)行檢測(cè)過(guò)程中運(yùn)用最小二乘回歸法，使最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的參數(shù)在測(cè)量中得到獲取建立鋅鐵錳等微量元素的測(cè)試數(shù)據(jù)，這種方法測(cè)試準(zhǔn)確，抗干擾能力強(qiáng)，用遺傳算法對(duì)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行搜索，解決神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合問(wèn)題，在測(cè)定的過(guò)程中獲得相應(yīng)的測(cè)試模型，利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立銅、鉛、鎘等測(cè)試模型，更好的解決了金屬離子之間的相互作用。在了解了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最小二分法的計(jì)算結(jié)果之后，用于重金屬檢測(cè)，分析時(shí)間短，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)中可以相對(duì)傳統(tǒng)的原子吸收檢測(cè)來(lái)說(shuō)，能夠快速的得到數(shù)據(jù)。例如在醫(yī)藥檢測(cè)重金屬離子，檢測(cè)合理最差條件下的溶出物數(shù)據(jù)，用溶出物數(shù)據(jù)評(píng)估析出物水平，然后基于藥物每人每日攝入劑量進(jìn)行安全評(píng)估；如果評(píng)估結(jié)果顯示有潛在風(fēng)險(xiǎn)，再在溶出物的基礎(chǔ)上進(jìn)行析出物研究與藥物產(chǎn)品兼容并直接接觸藥物的過(guò)濾器或一次性系統(tǒng)，影響其溶出物/析出物的因素有兩類：一類為工藝條件，如時(shí)間、溫度、滅菌條件和接觸面積；另一類為產(chǎn)品特性，如產(chǎn)品中的有機(jī)溶劑、表面活性劑、產(chǎn)品pH值等，與過(guò)濾器或一次性系統(tǒng)充分接觸（如循環(huán)、靜態(tài)浸泡、振搖等），獲得溶出物樣品；然后對(duì)樣品作必要的預(yù)處理，再進(jìn)行定性和定量分析，檢測(cè)其中化合物的種類和含量[3]。

（2）運(yùn)用小波變換用于示波計(jì)時(shí)電位法中重疊峰解析的研究，在信號(hào)重疊峰上獲取上獲得了很好的有用信息。在多組分的定量分析中，能夠從舍有噪音和背景的信號(hào)中提取信信號(hào)峰的解析，采用傳感器作為工作電極，在檢測(cè)中用于電機(jī)處理等技術(shù)問(wèn)題，使用在線檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行醫(yī)藥生物環(huán)境等的檢測(cè)，電化學(xué)方法以及低成本高敏度的特點(diǎn)稱為快速檢測(cè)的方式。電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)方法目前直接可以對(duì)重疊的富集進(jìn)行處理，以樣條小波為分析小波，利用三階樣條函數(shù)構(gòu)成的分辨率函數(shù)和原型號(hào)進(jìn)行卷積，直接處理重疊峰的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)新的檢測(cè)技術(shù)，獲取更多的檢測(cè)信息，是當(dāng)前運(yùn)用電化學(xué)對(duì)重金屬進(jìn)行檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)，可以很好地解決多維檢測(cè)方向的發(fā)展問(wèn)題，將重疊峰現(xiàn)象予以去除。另外，利用新技術(shù)新材料，例如超微電極化學(xué)修飾電極，采用高靈敏度的電離子選擇性電極，針對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展化學(xué)檢測(cè)，在多組分檢測(cè)重疊峰分離、數(shù)據(jù)平滑去噪等方面發(fā)揮更好的作用。