CdTe-Al熒光探針痕量檢測水體中環(huán)丙沙星含量*

符 東 ，龔燕川 ，況利騰 ，劉 帥 ，王 曦

（1.四川文理學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，四川 達(dá)州 635000;2.四川文理學(xué)院 國家城市污水處理及資源化工程技術(shù)研究中心 川東分中心，四川 達(dá)州 635000）

目前，抗生素在水體、土壤、動植物食品等中被廣檢出，對人體的健康危害巨大。TONG L等人[1]研究發(fā)現(xiàn)，湖北省眾多地表水和地下水中含有多種喹諾酮類抗生素，眾多喹諾酮類抗生素中環(huán)丙沙星含量最高[2，3]。環(huán)丙沙星是第三代喹諾酮類抗菌藥物，具有廣譜抗菌活性，廣泛應(yīng)用于各種細(xì)菌的感染治療，特別在畜牧業(yè)中廣泛應(yīng)用[4，5]。韓雪[6]研究發(fā)現(xiàn)，兒童飲用含環(huán)丙沙星的水會引起腹瀉、狂躁等癥狀，RAMIREZ A J等人[7]研究發(fā)現(xiàn)，喹諾酮類抗生素會嚴(yán)重?fù)p傷人體的消化吸收系統(tǒng)。

環(huán)丙沙星常見的檢測方法有高效液相色譜法、紫外分光光度法、毛細(xì)管電泳法[8，9]，這些檢測方法儀器昂貴，檢測成本高，絡(luò)合物易受其他配位離子的干擾，進(jìn)而產(chǎn)生競爭性的結(jié)合反應(yīng)，造成檢測體系的不穩(wěn)定[10，11]。本論文以CdTe量子點為反應(yīng)底物，制備成CdTe-Al熒光探針，與環(huán)丙沙星結(jié)合形成CdTe-Al-環(huán)丙沙星體系，增強了環(huán)丙沙星的熒光強度，且體系更穩(wěn)定，不受外界共存物質(zhì)的影響，對水體中環(huán)丙沙星的痕量檢測效果較好，靈敏度高、成本低等優(yōu)點，建立了痕量檢測水體中環(huán)丙沙星的新方法。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

759CRT型紫外可見分光光度計（上海菁華科技有限公司）；F-4500型熒光分光光度計（日本日立公司）；PHS-3E型p H計（上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司）等。

環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)品（BR上海阿拉丁試劑有限公司）；AlCl3·6H2O、TeO2、CdCl2、NaAc、乙二胺四乙酸二鈉等試劑均為分析純。

1.2 CdTe-Al熒光探針的制備

CdTe-Al合成參考元曉云等人[12，13]的方法，并進(jìn)一步改進(jìn)。把1.0mmol的CdCl2與2.4mmol巰基乙酸加入磁力攪拌中攪拌，先用NaOH把溶液pH值調(diào)到11.0，加入一定量的鹽酸羥胺后再用氫氧化鈉把溶液pH值調(diào)到11.0，然后加入0.01mmol的TeO2，在200℃油浴中反應(yīng)25min冷卻，加入乙醇沉降分離后溶于水中，向水溶液中加入0.02mmol的AlCl3·6H2O和適量HAc，在100℃磁力攪拌器中反應(yīng)30min后即得CdTe-Al配合物，經(jīng)紫外-可見和熒光光譜鑒定，配合物未出現(xiàn)獨立個體的光譜特征，說明制備的CdTe-Al熒光探針符合文獻(xiàn)要求。

1.3 環(huán)丙沙星的檢測

取 1mL 濃度為 1.0×10-4mol·L-1的 CdTe-Al加入到1mL不同濃度的環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液中，用pH值為4.5的HAc-NaAc緩沖溶液定容至10mL，室溫反應(yīng)20min后，以激發(fā)波長344nm，發(fā)射波長447nm測其熒光強度。發(fā)現(xiàn)單獨的CdTe-Al和環(huán)丙沙星的熒光強度很弱，而CdTe-Al與環(huán)丙沙星作用后，熒光強度均明顯增加，且隨濃度增大而增強。考慮到檢測靈敏度和線性范圍的前提下，實驗體系加入CdTe-Al溶液的濃度均為 1.0×10-4mol·L-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 pH值的影響

體系分別加入不同的緩沖溶劑進(jìn)行考察緩沖劑種類和pH值對體系熒光強度和穩(wěn)定性的影響，體系中分別加入HAc-NaAc緩沖液、磷酸鹽緩沖液、NH3·H2O-NH4Cl緩沖液和Tris-HCl緩沖液。結(jié)果表明，體系在弱酸環(huán)境下熒光強度最大，最優(yōu)的緩沖溶液為HAc-NaAc。

實驗以HAc-NaAc作為體系的緩沖液，進(jìn)一步考察體系熒光強度最大時的pH值和體系穩(wěn)定性。結(jié)果見圖1。

圖1 pH值對體系熒光強度的影響Fig.1 Effect of pH on the fluorescence intensity

由圖1可見，當(dāng)pH值在4.1～4.9時，體系熒光強度最強，在3.9～5.0范圍內(nèi)體系熒光強度變化較小，處于最穩(wěn)定狀態(tài)，因此，本實驗把pH值4.5作為最佳實驗條件。

2.2 時間的影響

在室溫條件下，考察了反應(yīng)時間對體系熒光強度的影響，在60min內(nèi)，以每5min為間隔測定熒光強度，結(jié)果見圖2。

圖2 反應(yīng)時間對體系熒光強度的影響Fig.2 Effect of reaction time on fluorescence intensity

由圖2可見，體系在前15min內(nèi)熒光強度有所變化，但隨著時間推移，特別是20min后熒光強度最大且穩(wěn)定，并持續(xù)到60min不變化。因此，本實驗選擇在20min對體系進(jìn)行熒光測定。

2.3 共存物的影響

水體中環(huán)丙沙星濃度為5×10-6mol·L-1，在本實驗中加入水體中常見的以下離子，濃度均為5×10-4mol·L-1，相對誤差不超±5%，結(jié)果見圖 3。

圖3 共存物的影響Fig.3 Effect of coexisting substances

由圖 3 可知，Cu2+、Fe3+、Mn2+3 種離子對體系相對其他離子干擾比較大，分別為-4.2%、-4.6%、-4.3%，其原因是3種離子對CdTe-Al熒光效應(yīng)具有一定的淬滅效應(yīng)，由于CdTe-Al體系的穩(wěn)定性，此3種離子對體系的影響在誤差范圍內(nèi)。綜上，所加入的離子對測定結(jié)果影響相對較小，可忽略掉。

2.4 回歸方程和檢測限

在最佳因素條件下，建立體系的熒光強度對環(huán)丙沙星濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線，在 2.0×10-9～1.0×10-8mol·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為：IF=107.55C-158.5，相關(guān)系數(shù)R2為0.9993，檢測限為4.0×10-10mol·L-1，可看出該體系對環(huán)丙沙星檢測的靈敏度很高，適合檢測水體中環(huán)丙沙星。

2.5 樣品測定與回收率

2.5.1 樣品采集和處理 本研究以州河水體為研究對象，分別在上游郊區(qū)到城市中心再到下游郊區(qū)3大塊區(qū)域作為目標(biāo)取水點進(jìn)行分析，取水地點依次為：于家壩、羅江口大橋、李家灣、紅旗大橋、金南大橋、覃家灣。不同地點的水樣用0.22μm微孔濾膜過濾后各取2mL至10mL容量瓶中定容備用。

2.5.2 回收率和精密度測定 按照1.3實驗方法測定水體中環(huán)丙沙星含量，然后向各樣品中分別加入一定量的環(huán)丙沙星標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定回收率。樣品均做5次平行測定，結(jié)果見表1。

表1 回收率和環(huán)丙沙星的檢測結(jié)果（μg·L-1）Tab.1 Recovery and detection results of ciprofloxacin

回收率為97.5%～106.0%，可知不同區(qū)域的水體中均含有一定的環(huán)丙沙星，但上游水體含量相對較低，中下游水體中含量較高，初步考慮可能在中下游周邊生活區(qū)污水排放有密切關(guān)系。

3 結(jié)論

本實驗以CdTe-Al熒光探針為研究對象，建立了CdTe-Al熒光探針高靈敏檢測水體中微量環(huán)丙沙星含量的新方法，實現(xiàn)了對水體中微量環(huán)丙沙星的可視化檢測。與現(xiàn)有的測定方法相比較，該體系更穩(wěn)定，不受外界共存物質(zhì)的影響，且該方法具有操作簡單、檢測靈敏度高、成本低等優(yōu)點，適用于水體中微量環(huán)丙沙星的快速檢測分析。