夏會玲,劉雅旋,易洪潮 (長江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北荊州434023)

孔雀石綠 (Malachite green,MG)又稱堿性綠、鹽基塊綠、孔雀綠,是一種三苯甲烷類工業(yè)染料[1],其結(jié)構(gòu)如圖1所示。從1933年孔雀石綠被證實有抗菌、殺蟲等藥效以來,廣泛用于驅(qū)蟲劑和殺菌劑,殺滅水產(chǎn)動物體外的寄生蟲,原生動物和魚卵中的霉菌等[2-5]?？兹甘G的官能團三苯甲烷分子中與苯環(huán)相連的亞甲基和次甲基受苯環(huán)影響有較高的反應(yīng)活性,可生成三苯甲基,同時孔雀石綠能抑制人體谷胱甘肽-s-轉(zhuǎn)移酶的活性,嵌入DNA生成加合物,而且孔雀石綠代謝產(chǎn)物的衍生物及初級和

次級芳香胺對生物體有嚴(yán)重的致癌作用,但由于孔雀石綠對防治水霉病等有特效,曾在水產(chǎn)養(yǎng)殖中大量使用,嚴(yán)重污染了生態(tài)環(huán)境,對人類健康造成了巨大威脅。從1990年代開始,國內(nèi)外學(xué)者陸續(xù)研究發(fā)現(xiàn),孔雀石綠及其代謝產(chǎn)物無色孔雀石綠在魚體內(nèi)和環(huán)境中殘留時間長,其化學(xué)官能團三苯甲烷被確證具有高毒、高殘留、“三致”等毒副作用[6-10]。我國于2002年5月將孔雀石綠列入 《食品動物禁用的獸藥及其化合物清單》中,但由于孔雀石綠抗菌效果好、價格低廉、對其毒副作用的宣傳力度不夠等原因,在水產(chǎn)養(yǎng)殖中仍有違規(guī)使用的情形。

下面,筆者主要通過研究不同條件處理的活性碳對MG測定的影響,尋找對測試有顯著增敏效果的修飾劑和測定條件。

圖1 孔雀石綠的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1 試驗部分

1)儀器和試劑 CHI 660C電化學(xué)工作站 (上海辰華儀器公司),三電極體系,鉑電極為輔助電極,飽和甘汞電極為參比電極,氧化活性炭修飾的碳糊電極為工作電極。78-1磁力加熱攪拌器用于測定時攪拌,Sartorius AG PB-10 pH計 (德國Sartorius公司)用于測定緩沖溶液的pH值,KQ-300DE型數(shù)控超聲波清洗器 (昆山超聲儀器公司)用于超聲處理?？兹甘G (Sigma)溶于無水乙醇中配置濃度為1.0×10-3mol/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液,活性碳及其他試劑均為分析純,實驗室用水為二次蒸餾水。

2)氧化活性炭的制備 準(zhǔn)確稱量2.0g活性碳加入到30ml H2O2中,然后將樣品等分為7份,依次用超聲波處理2,4,6,8,10,12和14h,處理完畢過濾充分洗滌,置于恒溫烘箱在110℃下干燥3h。

3)修飾電極的制備 準(zhǔn)確稱取300.0mg石墨粉,30.0mg修飾劑,置于瑪瑙研缽中,再用微型計量器加入120μ l石蠟油,將三者充分混合研磨均勻后,壓入已清洗干凈的工作電極的空腔中 (內(nèi)徑3mm),在稱量紙上打磨光滑,即制得所需修飾電極。完成一次測量后,在稱量紙表面磨光滑,活化處理后用于下1次測量。

2 結(jié)果和討論

2.1 MG的電化學(xué)行為

用循環(huán)伏安法研究了MG在超聲處理10h的氧化活性炭修飾碳糊電極上的電化學(xué)行為,結(jié)果如圖2所示。在pH為6.0濃度為0.1mol/L磷酸鹽緩沖溶液中加入1.0×10-5mol/L的MG,從+0.20V到+1.10V進行掃描時,在+0.85V處出現(xiàn)MG的氧化峰,隨著掃描的進行,MG的氧化峰電流逐漸減小,表明MG在碳糊電極上的電極過程是不可逆的。在相同的條件下,用線性掃描法研究MG在純碳糊電極和修飾電極表面的電化學(xué)響應(yīng)的差異,如圖3所示。在+0.83V附近,純碳糊電極出現(xiàn)了一個比較微弱的氧化峰,而修飾電極氧化峰電流卻有明顯的增強,由此可見比表面積較大的氧化活性炭對MG的測定的確有明顯的增敏效果。在沒有加入MG的空白底液中,修飾電極的掃描曲線非常光滑,背景電流較低,說明氧化峰是由于MG被氧化而形成的,可以用來對MG進行定性表征和定量分析。

圖2 MG在修飾電極上的循環(huán)伏安曲線

圖3 MG在上的線性掃描曲線

2.2 參數(shù)優(yōu)化

1)電解質(zhì)溶液的選擇 不同的電解質(zhì)溶液對MG的電化學(xué)響應(yīng)有較大的影響,分別對濃度為0.1mol/L,pH范圍依次為:2.0～12.0的磷酸鹽緩沖溶液,3.0～10.0的HAc-NaAc緩沖體系,5.0～10.0的NH3H2O-NH4Cl緩沖溶液在相同條件下進行試驗,結(jié)果表明,pH為6.0的磷酸鹽緩沖溶液對應(yīng)MG的氧化峰電流最大,確定為試驗中的最佳緩沖體系。

2)修飾劑的用量及超聲處理時間的影響 通過對加入不同質(zhì)量的修飾劑,在相同條件下比較MG氧化峰電流的大小,最終在修飾劑30mg,石墨粉300mg,石蠟油120μ l配比下,MG在修飾電極表面的響應(yīng)效果最好。超聲處理可以增加氧化活性炭的微孔結(jié)構(gòu),進而影響修飾電極對MG的吸附能力,一系列的平行試驗表明,當(dāng)超聲時間為10h時,所得修飾劑的性能相對較好。

3)富集過程的影響 試驗過程中,比較不同富集電位對測定的影響,發(fā)現(xiàn)MG的氧化峰電流受富集電位的影響不大,方便起見,選擇較為常用的開路富集。富集時間對MG氧化峰電流的影響見圖4,富集時間從0增加到180s,氧化峰電流迅速增加,說明在這段過程中MG在電極表面吸附的驅(qū)動力較大。隨著電極表面所富集MG的濃度不斷增加,MG的吸附量趨于飽和,接近電極的極限吸能力,因而繼續(xù)延長富集時間至240s,MG氧化峰電流的增幅不很明顯,綜合考慮后確定最佳富集時間為240s。

2.3 掃描速度的影響

用線性掃描法測定濃度為1.0×10-5mol/L的MG在不同掃描速率 (0.05～0.5V/s)時的氧化峰電流,得到氧化峰電流(ip)與掃速(ν)的線性擬合方程:ip=19.064ν+1.334,R=0.992,表明MG在修飾電極上的氧化過程受吸附控制。

2.4 線性范圍、檢出限和重現(xiàn)性

研究了MG的氧化峰電流與其濃度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)氧化峰電流(ip)與MG濃度(C)在2個濃度區(qū)間內(nèi)呈線性關(guān)系,在1.0×10-7～1.0×10-6mol/L范圍內(nèi),線性擬合方程為ip=21.620C+1.033,R1=0.997;在 (2.0～9.0)×10-6mol/L范圍內(nèi),線性擬合方程為ip=3.924C+27.267,R2=0.9993。在信噪比為3時,檢出限低至8.0×10-8mol/L。對1.0×10-6mol/L的MG平行測定5次,相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為7.9%,表明該方法有較好的重現(xiàn)性和應(yīng)用性。

圖4 富集時間對MG氧化峰電流的影響

2.5 干擾離子的影響

當(dāng)MG濃度為1.0×10-6mol/L時,測定了其他離子對其氧化峰電流的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)500倍濃度的Cd2+、Al3+、Cu2+、Pb2+、Zn2+對MG的氧化峰電流的改變幅度小于10%,沒有明顯的干擾,說明氧化活性炭修飾電極對MG有較高的選擇性。

2.6 水樣檢測

在荊州某養(yǎng)殖池塘中隨機采集4份水樣,各取100μ l分別加入到10ml磷酸鹽緩沖溶液中,測定各自的特征峰電流,結(jié)果未檢出任何信號,說明該養(yǎng)殖池塘水質(zhì)受到孔雀石綠的污染極其微小。進而加入一定量MG的標(biāo)準(zhǔn)液,測定其回收率,結(jié)果如表1所示,回收率處于正常水平,表明該方法可用于實際樣品的檢測。

表1 加入MG的標(biāo)準(zhǔn)液測定結(jié)果

3 結(jié) 語

利用超聲波處理H2O2氧化的活性碳,用來修飾碳糊電極,提高了對孔雀石綠的吸附能力,提升了檢測的靈敏度。該方法簡單易行,成本低廉,經(jīng)過進一步完善后可用于對孔雀石綠的分析檢測。

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