朱麗華(深圳市北京大學深圳研究院分析測試中心有限公司,廣東 深圳 518000)
環(huán)境空氣中鉛的快速檢測方法研究
朱麗華(深圳市北京大學深圳研究院分析測試中心有限公司,廣東 深圳 518000)
文章描述了鉛對人體的危害性,并對目前檢測鉛離子的常規(guī)方法和技術(shù)發(fā)展趨勢進行了分析研究得出:溶出伏安法、分子印跡技術(shù)、納米薄膜鉛離子傳感器技術(shù)具有很好的發(fā)展前景。
環(huán)境檢測;鉛;分析檢測;方法
鉛作為一種重金屬元素對人類的身體會產(chǎn)生極大的危害,包括對人體的神經(jīng)系統(tǒng),造血系統(tǒng)以及消化和內(nèi)分泌系統(tǒng)等等都會產(chǎn)生嚴重的危害,另外人體中鉛含量過高還會導致骨骼的發(fā)育和身體的生長產(chǎn)生異常,通過作用在靶器官上,對人體造成危害。對于兒童而言,鉛中毒是一個不許要關(guān)注的問題,它可能會影響到兒童的智力以及身體的生長,同時對孩子的認知學習以及記憶的等行為產(chǎn)生損害,嚴重的會導致兒童癡呆的情況。經(jīng)過學者的研究發(fā)現(xiàn),對于兒童而言,一旦血液中的鉛含量超過0.1mg/L,無論是否有相應(yīng)的癥狀出現(xiàn),都將視其為鉛中毒。
重金屬鉛由于其特殊性質(zhì),可以在生物體內(nèi)長期積累,并且很難清除,造成極大的危害,因此,對于鉛離子的檢測在近年來備受關(guān)注。對著科技水平的不斷提高,檢測技術(shù)也在飛速發(fā)展,在多個領(lǐng)域都相應(yīng)研究出了較為穩(wěn)定靈敏的鉛含量檢測方法,從而為保護環(huán)境及人類身體健康做出了重大貢獻。
如何能夠減少鉛中毒的可能,對其進行防范,對于每個人而言,都需要提高意識,增強在這方面的知識,對資金進行科學的自我保護。但是很多情況下是防不勝防的,比如在車間等作業(yè)現(xiàn)場,尤其是鉛蓄電池生產(chǎn)車間,鉛會以化合物等各種形式漂浮在空氣中,長期下來,會對工人的身體健康造成極大威脅[1],然而現(xiàn)有市場上卻沒有切實可行的作業(yè)現(xiàn)場檢測方法,這個問題亟待解決[2]。
目前已報道的檢測鉛離子的方法有:分光光度法(邱罡,謝凝子,高靈敏度顯色劑在分光光度法測定鉛中的應(yīng)用;理化檢驗(化學分冊),2010),電化學分析法(于春梅,顧海鷹;電化學預處理玻碳電極示差脈沖伏安法測定水中痕量鉛,理化檢驗(化學分冊),2010),原子發(fā)射光譜分析法(李良軍,姚永生,王秋蓮;電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鉛精礦中6種元素,冶金分析,2010),對于痕量的鉛離子來說,用上述的三種方法都不是很合適,首先前兩者的靈敏度不適合微量離子的測量,另外想要用源自發(fā)射光譜分析儀器進行測量,造價比較高昂,對于需要現(xiàn)場進行的在線分析并不適用。綜上,一項適用于鉛離子檢測的靈敏度較高的方法亟需被找到。
(1)溶出伏安法:對于當前進行鉛離子檢測的方法而言,溶出伏安法是一個應(yīng)用較為廣泛的方法,其中較為重要的原因就是它可以對水中的痕量物質(zhì)進行分析,從而檢測出血液中的含鉛濃度。目前關(guān)于利用溶出伏安法中的陽極檢測技術(shù)對血液中鉛含量的測定已經(jīng)較為成熟。具體的操作方法可以分為兩部來運行,首先是對離子進行富集作用,其次是將離子溶出。但是該方法在進行金屬的富集時多選用汞作為基本原料,因而會產(chǎn)生一定的環(huán)境污染,需找更為環(huán)保的材料對其取代,是如今研究的重點
(2)分子印跡技術(shù)(MolecularImprintingTechnique,MIT),該技術(shù)的主要原理就是把需要進行識別測量的固定分子當做一個模板,對其進行溶解,同時向其中加入一定量的具有特定功能的單體和起到交聯(lián)作用的試劑,進行混合,從而引發(fā)聚合反應(yīng),生成具有較高交聯(lián)度的聚合物。又由于模板分子存在于其結(jié)構(gòu)內(nèi)部,能夠與其他的功能單體發(fā)生作用,同時可以將其利用物理或者是化學反應(yīng)的作用進行清洗,從而使得聚合物中形成具有與模板分子形狀相同的孔穴,并且形成與模板分子互補的官能團,方便識別模板分子。通過分子印跡技術(shù)形成的聚合物具有的一大特點就是,模板分子可以重復使用??偨Y(jié)該項技術(shù)的特點主要包括:首先,該技術(shù)能夠進行預先設(shè)定,對不同的分子進行規(guī)劃,識別;其次,由于模板聚合物和模板分子是一一對應(yīng)的關(guān)系,因此可專一性識別特定的模板分子。1989年美國化學家Kabanov和Nishide利用分子印跡技術(shù)制備了金屬離子印跡聚合物,獲得對印跡金屬離子具有高度選擇性識別功能的印跡聚合物,目前尚未有鉛離子的印跡聚合物及其相關(guān)印跡檢測。
(3)納米薄膜鉛離子傳感器:光子晶體及基于光子晶體的各種納米結(jié)構(gòu)材料的制備及性質(zhì)研究是近年來物理、化學及材料科學的研究熱點之一。其特點是介電常數(shù)的變化及排列分布情況都會產(chǎn)生周期性的變化,從而對材料中存在的光子進行調(diào)節(jié)。材料中介質(zhì)折射率會由于材料的相應(yīng)性質(zhì)的改變而變化。通過布拉格散射原理可以得知,光子的帶隙可以在一定情況下發(fā)生向紫外或是紅外方向移動。通過光子晶體材料能夠根據(jù)環(huán)境進行黛西移動的特點,科學家們設(shè)計出了多種化學傳感裝置。納米材料由于其具有特殊的性質(zhì),不同于傳統(tǒng)的宏觀物質(zhì)和微觀粒子,因此收到了科學家的青睞。對于其材料的研究可以追溯到上個世紀七八十年代。隨著技術(shù)的進步,納米材料越來越廣泛的得以應(yīng)用。包括將其用于材料表面的修飾以及在電極上的負載等諸多應(yīng)用。米納米材料具有獨特的光電化學性質(zhì),得以在傳感方面廣泛應(yīng)用。對于今后的研究而言,納米材料使用將會促進重金屬離子傳感器在多個領(lǐng)域的運用。
通過對檢測鉛離子的常規(guī)方法和技術(shù)發(fā)展趨勢進行了分析研究得出:溶出伏安法、分子印跡技術(shù)、納米薄膜鉛離子傳感器技術(shù)具有很好的發(fā)展前景,尤其是鉛離子傳感器技術(shù)在食品、環(huán)境、臨床分析上應(yīng)用更為廣泛。
[1]李宏衛(wèi),曹建勁,蘇志華.鉛檢測方法研究進展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2008,(19):8255-8256+8262.
[2]彭冬冬,陳松根,董雪梅,鐘國鳴.兩種不同采樣方法對空氣中鉛檢測結(jié)果的影響[J].環(huán)境與職業(yè)醫(yī)學,2013,(03):205-206.
朱麗華(1985-)本科,女,漢族,主要從事環(huán)境檢測研究