分光光度法測定鉛的研究進(jìn)展

胡慶蘭

(湖北第二師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院；植物抗癌活性物質(zhì)提純與應(yīng)用湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430205)

1 前言

鉛有利也有弊，它既是一種被廣泛應(yīng)用的工業(yè)原料，又是一種對于人體和自然界來說很難降解的、可蓄積的、有毒害的重金屬元素。從工業(yè)生產(chǎn)方面來說，鉛因其熔點(diǎn)較低、易被氧化產(chǎn)生一層保護(hù)薄膜而被廣泛應(yīng)用于形成鉛合金。從對人和大自然的危害方面來看，鉛的毒害性也不可小覷。隨著目前工業(yè)的飛速發(fā)展，環(huán)境中鉛(Ⅱ)的含量也在與日俱增，而由于其很難降解、可蓄積、有毒害的特性，很容易在大自然中通過食物鏈在生物體內(nèi)富集起來，對我們?nèi)祟惖纳眢w健康和人類賴以生存的自然界造成巨大的破壞。

在面對鉛給我們帶來的利弊時(shí)，我們要始終秉承著“化學(xué)不是問題，化學(xué)解決問題”的態(tài)度來看待，合金金屬材料中鉛(Ⅱ) 含量的高低對合成材料的性能有顯著的影響,環(huán)境(如土壤、水)中和日用品中的鉛含量的測定也對人體和人類的生存環(huán)境有著重要的監(jiān)測作用，因此鉛的含量的測定就顯得尤為重要。目前，測定鉛(Ⅱ)的方法很多。主要有滴定法[1]、 原子吸收光譜法[2]、分光光度法[3]、極譜法[4]、溶出伏安法[1]、原子熒光光譜分析法[5]、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[6]等。分光光度法的靈敏度高、分析速度快、成本低廉、操作簡單、易于推廣使用，是目前檢測鉛(Ⅱ)最常用的分析檢測方法。

近年來各學(xué)者對各類樣品用分光光度法測定其鉛含量的研究頗多，各類樣品包括食品、化妝品、醫(yī)藥品(如中藥，藥品片劑)、礦物及合成材料、土壤和水，本文將從不同類顯色劑在分光光度法測定鉛中的應(yīng)用的角度來進(jìn)行綜述。

2 研究進(jìn)展

2.1 雙硫腙顯色劑

目前溶液中鉛含量的測定多采用國標(biāo)《食品中鉛的測定》(GB5009．12)中雙硫腙分光光度法，該方法具有測定的精度高、顯色反應(yīng)靈敏度高、測試成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是其選擇性差，操縱繁瑣的缺點(diǎn)也制約了該方法的應(yīng)用。汪海港、李功、陳彪等[1]用分光光度法測定古代青銅器鉛提取液中的微量鉛。他們選用了20mL的具塞試管來代替原有的125mL的分液漏斗，并取消了掩蔽劑的使用，原溶液用量由20mL減少到了5mL，改進(jìn)后的鉛濃度范圍內(nèi)由0～5μg提高到0～9μg線性較好，且符合比爾定律。該測試的精度完全滿足對古代青銅器鉛提取液的鉛(Ⅱ)含量測定的需求，同時(shí)改進(jìn)了的方法也使得實(shí)驗(yàn)操作更加快捷，還便于批量測定。

2.2 偶氮類顯色劑

偶氮類顯色劑是指分子中還有偶氨基的一類顯色劑，該類顯色劑具有顯色反應(yīng)靈敏、性質(zhì)穩(wěn)定、選擇性好和對比度大等優(yōu)點(diǎn)。偶氮顯色劑主要有偶氮胂類、偶氮磺類和偶氮酚類等。

2.2.1 二溴對氯偶氮羧胂(DBCCA)

潘振聲和潘教麥[6]以二溴對氯偶氮羧胂(DBCCA)為顯色劑，用分光光度法測定了微量鉛(Ⅱ) 。他們發(fā)現(xiàn)鉛離子量在25 μg (每25 mL 溶液)以內(nèi)遵從比耳定律。該方法具有較高的選擇性,較之二溴對甲偶氮磺系列有較高的選擇性,較之二溴對甲偶氮磺系列和羧基偶氮羧系列，共存離子銅、鋅、鋁等濃度至少高出一個(gè)數(shù)量級,有更大的允許量。

2.2.2 二溴對磺酸基偶氮甲磺(DBS-MSA)

李惠霞、張其穎、王浩月[6]采用了二溴對磺酸基偶氮甲磺(DBS-MSA)為顯色劑。在室溫下用分光光度法進(jìn)行了食品中的微量鉛(Ⅱ)的含量測定,測定結(jié)果偏差很小，令人滿意。同時(shí)他們結(jié)合了KI-MIBK 萃取和反萃取分離方法,能夠掩蔽食品樣品中大量存在的鈣、鎂離子的干擾，使得實(shí)驗(yàn)的靈敏度更高、測定結(jié)果更準(zhǔn)確。

2.2.3 2-[(5-溴-2吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP也稱BP)

于建忠、于凱妍、史曉燕[7]等人做了BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分光光度法測定了銅精礦中的鉛(Ⅱ)和鋅的實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)以2-[(5-溴-2吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP也簡稱BP)為顯色劑，加入TritonX-100溶液，在醋酸-醋酸鈉介質(zhì)(緩沖溶液的pH為4.4)中，溶液顯色穩(wěn)定并且吸光度最大。不過CTMAB在本實(shí)驗(yàn)中不適合用來作表面活性劑，它會讓溶液的吸光度呈催化褪色趨勢，而加入1.5mL的TritonX-100(每25mL溶液)時(shí)，增敏效果最好。以本實(shí)驗(yàn)這種方法測定銅精礦(不分離銅基質(zhì)等主成分)中的Pb(Ⅱ)時(shí)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8%，結(jié)果令人滿意。

王金鵬、杜芳艷、劉慧瑾[8]三人研究了食品中微量鉛(Ⅱ)的測定，他們以2-[(5-溴-2吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP也簡稱BP)為顯色劑，分別測定了木耳、大米、皮蛋、松花蛋中的微量鉛(Ⅱ)。用濕法消解的方法處理樣品后，在pH 為10.0的硼砂一氫氧化鈉緩沖溶液中、非離子表面活性劑Tween一80(乳化劑)加入量為1.00mL(每10.00mL溶液)時(shí)，大米、木耳、皮蛋、松花蛋中的微量鉛(Ⅱ)的測定結(jié)果與AAS的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于3%，準(zhǔn)確度較高。

2.2.4 1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)

董紅敏[1]用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)進(jìn)行了鉛鋅礦中Pb(Ⅱ)的測定。她以丙醇來萃取，進(jìn)行了鉛(Ⅱ)的測定。建立了 PAN 水相光度法以外的測定鉛(Ⅱ)的新方法，同時(shí)，該法無乳化現(xiàn)象，分相清晰，經(jīng)濟(jì)無毒，適用于某些樣品中痕量鉛(Ⅱ)的分析，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。劉國霞、尹繼穎、魏天妍[9]等人同樣也以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)為顯色劑進(jìn)行了鉛(Ⅱ)的含量的測定。她們以四氯化碳為萃取劑，丙酮為助溶劑，進(jìn)行了鉛(Ⅱ)的含量的測定。該方法適用于測量某些化妝品中的鉛(Ⅱ)含量低于分光光度計(jì)檢出限時(shí)對Pb(Ⅱ)的測定，將樣品進(jìn)行析相富集后用分光光度法直接測定有機(jī)相中的鉛(Ⅱ)，鉛(Ⅱ)的質(zhì)量濃度在0．20—13μg/mL范圍內(nèi)遵從比爾定律。結(jié)果表明將析相微萃取技術(shù)與分光光度法進(jìn)行很好的結(jié)合后，這是對化妝品中一些鉛(Ⅱ)含量低于分光光度計(jì)檢出限的樣品鉛(Ⅱ)含量測定的有效方法。

2.3 三苯甲烷類顯色劑

這類顯色劑分子母體骨架構(gòu)型中含有三個(gè)苯環(huán)，其中兩個(gè)呈苯環(huán)結(jié)構(gòu)，另一個(gè)則為醌式結(jié)構(gòu)，三者通過中心碳原子形成一個(gè)大的共軛體系[19]。三苯甲烷類顯色劑主要有酸性顯色劑和堿性顯色劑，酸性顯色劑主要有二甲酚橙(XO)、鉻天青S(CAS)，堿性顯色劑有孔雀綠等。

2.3.1 二甲酚橙(XO)

周芳、趙鑫、岳忠?guī)r[10]選用了二甲酚橙為顯色劑。測定了水果中鉛(Ⅱ)含量的實(shí)驗(yàn)。測定的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差很小，結(jié)果準(zhǔn)確。邱艷、葉群麗、劉凱[11]同樣也二甲酚橙為顯色劑，采用分光光度法測定土壤中鉛(Ⅱ)。采用二甲酚橙分光光度法，實(shí)驗(yàn)選擇575nm處為測定波長，在六次甲基四胺-鹽酸緩沖溶液(pH為5.4)中，選擇AG作為表面活性劑(加入量為2.0mL/25 mL)，二甲酚橙的加入量為3.0mL/25 mL時(shí)進(jìn)行測定，鉛(Ⅱ)質(zhì)量濃度在0～2．4mg/L范圍內(nèi)符合比爾定律，加標(biāo)回收率為97．2%一102．7%。結(jié)果準(zhǔn)確度較高。 周睿璐、付大友、袁東[12]等用二甲酚橙作顯色劑，用分光光度法測定了茶葉中的鉛(Ⅱ)含量。他們選擇的測定波長為575nm處，他們發(fā)現(xiàn)在在六次甲基四胺-氫氧化鈉緩沖溶液中(溶液 pH 約為 5.6)，加入4.5mL的鄰菲啰啉作掩蔽劑(每25 mL)，二甲酚橙(加入量為1.4mL/25 mL)與鉛(Ⅱ)反應(yīng)生成紅色絡(luò)合物,鉛(Ⅱ)含量在0 ～8 mg/L范圍內(nèi)線性相關(guān)。所測的三種茶葉中鉛(Ⅱ)的含量的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.86%、1.32%、1.05%，測定結(jié)果令人滿意，適合用來測定茶葉中的鉛(Ⅱ)含量。

2.3.2 鉻天青S(CAS)

張軼楠，翟慶洲，胡偉華[13]等以鉻天青S(CAS)為顯色劑。用分光光度法測定了土豆和硝酸鈉中的鉛(Ⅱ)含量。實(shí)驗(yàn)選擇584nm處為測定波長，在0.5mol/L的硝酸介質(zhì)中，加入30.2mmol/L的鉻天青S(CAS)為顯色劑(加入的量為4.5mL/25mL)，加入2.74×103mol/L 的CTMAB溶液為表面活性劑(加入量為1.5mL/25 mL)，在該波長處，鉛(Ⅱ)質(zhì)量濃度在0～0.8μg/mL范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系，符合比爾定律。用該方法測定土豆和硝酸鈉中的鉛(Ⅱ)時(shí)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為1.46%和3.26%，測定結(jié)果令人滿意。

2.3.3 孔雀綠

吳霖生、任煒[14]二人以孔雀綠為顯色劑做了分光光度法水相快速測定鉛(Ⅱ)的研究。 該文提出了水相快速分析Pb2+的新方法。對Pb2+標(biāo)準(zhǔn)溶液(4μg/mL)進(jìn)行了11 次平行測定，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差 3.4%。 取某蓄電池廠的工業(yè)廢水測定，回收率為91.3%和93.2%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.6%和 3.9%，本方法測定結(jié)果令人滿意，適合用于快速測定水相的鉛(Ⅱ)。

2.4 卟啉類顯色劑

卟啉是一類在卟吩環(huán)上擁有取代基的大環(huán)化合物的總稱[4]。當(dāng)卟吩 N 上的氫被取代,金屬離子可與卟啉形成金屬絡(luò)合物,此絡(luò)合物在可見光譜區(qū)存在一條特殊的強(qiáng)吸收帶,被稱SoretBrand(索瑞帶,即 B帶)與金屬配位后，B帶發(fā)生移動因此有較高的靈敏度。

2.4.1 四(4-磺酸苯基)卟啉(TPPS4)

李方、鄭懷禮[15]以四(4-磺酸苯基)卟啉(TPPS4)為顯色劑。用分光光度法測定中藥中鉛(Ⅱ)、鎘(Ⅱ)、銅(Ⅱ)的含量。該方法用于測定銀杏葉和茶葉中的鉛(Ⅱ)時(shí)，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為7.3%和6.6%，測定結(jié)果比較令人滿意。

2.4.2 meso-四(4一硝基苯基)卟啉(TNPP)

程娟，黃俊，徐曉光[16]以meso-四(4一硝基苯基)卟啉(TNPP) 為顯色劑。用分光光度法測定兒童食品中鉛(Ⅱ)的含量。他們選擇測定波長為470 nm處，利用鉛(Ⅱ)與meso-四(4一硝基苯基)卟啉(TNPP)的配合反應(yīng)生成Pb-TNPP來測定旺旺浪味仙洋芋點(diǎn)心中的微量鉛(Ⅱ)，在pH為9.0的NaOH溶液的介質(zhì)中，選擇0.1 g/mL的Tween-80作為表面活性劑(加入量為0.8mL/10 mL)，實(shí)驗(yàn)測得樣品旺旺浪味仙洋芋點(diǎn)心中的鉛(Ⅱ)回收率為103.1%，每5g該兒童食品的鉛(Ⅱ)含量為0.4605μg，其含量遠(yuǎn)小于國家標(biāo)準(zhǔn)0.5μg/g，幾乎沒有鉛污染，可以放心食用。本方法可用于食品中少量鉛(Ⅱ)的檢測，靈敏度高，重復(fù)性好，操作簡單。

2.4.3 meso-四-(3，5-二溴- 4-羥基苯)卟啉(T(DBHP)P)

肖新峰、張新申、龔正君[17]等采用了meso-四-(3，5-二溴- 4-羥基苯)卟啉(T(DBHP)P)為顯色劑。用分光光度法來測定水中的痕量鉛(Ⅱ)。載體雙硫腙濃度為0.03%，膜孔徑為0.3μm，富集時(shí)間為30 min。在此條件下，方法的檢出限為 0.2 μg/ L；線性范圍為 0.5 ～l00 μg/ L。分別測定了自來水、河水、工業(yè)廢水中Pb(Ⅱ)的含量，回收率分別為98.4%、94.9%、104.1%，本方法的準(zhǔn)確度較高，測定結(jié)果令人滿意。

2.4.4 四(4氯苯基)卟啉(TClPP)

單馳、李敏智、朱敏[18]等以四(4氯苯基)卟啉(TClPP)為顯色劑。用分光光度法測定了環(huán)境水樣中的微量鉛(Ⅱ)。實(shí)驗(yàn)選擇466 nm處為測定波長，在硼砂氫氧化鈉緩沖溶液(pH=10)中，加入四(4氯苯基)卟啉(TClPP) 0．60 mL，再以Tween-80微乳液0．40 mL(每10mL溶液)作為表面活性劑，鉛(Ⅱ)與四(4一氯苯基)卟啉能夠形成1∶1的穩(wěn)定配合物，鉛(Ⅱ)質(zhì)量濃度在0～160μg/L范圍內(nèi)與吸光度呈良好的線性關(guān)系，符合比爾定律。用本方法測定環(huán)境水樣樣品中的微量鉛(Ⅱ)的回收率為100.1%、99.5%、98.8%、99.0%、98.6%、98.9%，本方法的準(zhǔn)確度較高，測定結(jié)果令人滿意。

2.5 其他類顯色劑

2.5.1 鄰羥基苯基熒光酮(o-HPF)

陳百玲、方艷芬、黃應(yīng)平[19]等以鄰羥基苯基熒光酮(o-HPF)為顯色劑。用分光光度法測定不同產(chǎn)地魔芋中鉛(Ⅱ)含量。實(shí)驗(yàn)選擇516 nm處為測定波長，在NH3·H2O-NH4Cl緩沖溶液中(pH約為9.5)，加入CTMAB作為在陽離子表面活性劑及鄰羥基苯基熒光酮(o-HPF)為顯色劑，與鉛(Ⅱ)形成Pb-HPF-CTMAB三元配合物，大大提高了靈敏度。三種不同產(chǎn)地的魔芋樣品中的鉛(Ⅱ)含量測定結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為6.68%、4.23%、9.70%，其鉛(Ⅱ)含量的平均加標(biāo)回收率分別為106.4%、102.1%、100.0%。該方法測定結(jié)果準(zhǔn)確度高，令人滿意。

2.5.2 甲基百里酚藍(lán)(MTB)

鄒時(shí)英、王蓉、付大友[20]以甲基百里酚藍(lán)(MTB)為顯色劑。用分光光度法測定了食品中的鉛(Ⅱ)含量。三種食品測定出的結(jié)果分別為：回收率分別為102.7%、102.0%、96.3%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.2%、2.3%、1.5%。本方法的準(zhǔn)確度較高，測定結(jié)果令人滿意，適合用于食品中的鉛(Ⅱ)含量的測定。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，近年來分光光度法測定鉛(Ⅱ)的研究隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到了飛速的發(fā)展。顯色劑由傳統(tǒng)的雙硫腙顯色劑，到偶氮類顯色劑、三苯甲烷類顯色劑、卟啉類顯色劑等，顯色劑的種類越來越豐富。并且在樣品處理[21]和富集方面有著更多的傳統(tǒng)方法和新技術(shù)聯(lián)用[22]和改進(jìn)，如支撐液膜萃取富集和流動注射技術(shù)聯(lián)用、析相微萃取技術(shù)和雙硫腙改進(jìn)實(shí)驗(yàn)等，使得測定時(shí)的檢出限更低，測定結(jié)果更準(zhǔn)確。同時(shí)，也有對各種表面活性劑、介質(zhì)、掩蔽劑、加熱時(shí)間等條件的不斷嘗試和選擇優(yōu)化，使得分光光度法測定鉛(Ⅱ)的研究發(fā)展的更加好和多元化。

鉛(Ⅱ)的測定涉及食品、化妝品、醫(yī)藥品(如中藥，藥品片劑)、礦物及合成材料[23]、土壤和水等各個(gè)方面，是我國各類產(chǎn)品的質(zhì)量及衛(wèi)生狀況的一項(xiàng)重要指標(biāo)，也是世界各國環(huán)境監(jiān)測的必測物質(zhì)之一。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，分光光度法測定鉛(Ⅱ)的方法將會越來越優(yōu)，比如合成新型卟啉,從卟啉的結(jié)構(gòu)入手,引入其它取代基,改善卟啉的理化性質(zhì)；探索合適的測定條件,嘗試新的催化劑、掩蔽劑和表面活性劑等；結(jié)合新的分析方法,提高靈敏度,擴(kuò)大應(yīng)用范圍。讓化學(xué)更好地服務(wù)于我們的生產(chǎn)生活，更好地監(jiān)測我們的生存環(huán)境，讓我們的未來更美好。