188宝金博页面版

作者单位: 上海交通大学农业与生物学院动物科学系, 上海 200240作者简介: 翁芝莹 ( 1986- ), 女, 广东汕头人, 硕士在读, 研究方向: 动物性食品安全检测与控制。通讯作者: 柴春彦, Em ai:l cychai88@ hot m ai.l com专题报道之二 饮用水中痕量重金属传感器技术检测研究进展翁芝莹, 柴春彦关键词: 传感器; 重金属 ; 饮用水中图分类号: R 115文献标志码: A文章编号: 10010580(2011) 02014603目 前, 随着环境污染的加剧, 饮用水中重金属污染的控制形势越来越严峻。 中国对生活饮用水中 重金属含量进行了 严格的规定 (GB 5749- 2006)。 重金属检测 方法是控制重金属污染的关键环节。 饮用水中重金属常规 的检测方法有原子吸收光谱法、 等离子体质谱法、分光光度 法等, 这些方法虽然 具有较高的灵敏度和 准确度, 但由 于操作复杂、 耗时长、 需要大型仪器设备等缺点而不适于现 场快速检测。 而且待检水样品数量庞大, 任务繁重, 因此, 研发快速、高效的检测方法势在必行。 近年来利用传感器检测水中痕量重金属已经成为国际上研究的热点, 现就传感器技术在检测痕量重金属 领域的 研究进展、 应用和发展趋势做一综述。1电化学传感器技术电化学传感器是根据物质在溶液中和电极上的电化学性质为基础建立起来的分析传感器技术, 可测量电导、 电位、 电流等电信号, 具有仪器装置微型化、操 作简便、 便于自 动化 和连续分析的特点, 对金属离子的 检测限可达到 10- 12g/L。 目前电化学传感器用于 检测重金属的 技术主要有伏安 法、 电位分析法、 电导分析法等1。1. 1伏安法伏安法是通过电解过程中做得到的电流 - 电位 (电压 )或电位 -时间曲线进行分析的方法。 常用的溶出伏安法检测重金属的原理是被测重金属在负电位下浓缩富集到电极上, 再反向扫描电极电 位使已沉积的重金属溶出, 记录溶出中的伏安曲线。 有报道该 法检测饮用 水中铅, 在 0 1 mol/L的草酸缓冲液 ( pH 3 0) 中, 铅的浓度在 0 . 8 10- 6~ 2 2 10- 4g/L范围内与其峰电流呈良好的线性关系, 检测限达 0 .1 10- 6g/L2。 程发良 等3制备了 硫氰酸根 - 聚吡咯修饰电极, 利用循环伏安法检测汞离子废水中汞离子含量, 测定结果为 3. 52 10- 7mol/L, 与 电感耦合等离子发射光 谱检测 结果 3. 61 10- 7m ol/L 基本吻合。 对于溶液中 的重金属阳 离子, 阳极溶出伏安法因其适用范 围广、 灵敏度 高, 已 成为国 内外最成熟最常用的电 化学检测方法, 几乎可用于 所有常 见重金属的检测。1. 2电位分析法电 位分析法是在电池的 电流为零的 条件下测定其电动势或电 极电位, 从而利用电 极电位与浓度 的关系来测定物质浓度。 刘芳 等4将纳米银修饰过的石 墨电 极放入铬酸盐溶液中进行活化 处理, 使电极表面形 成一层 待测离子的敏感膜, 制成了 一种新型的电位型铬传感器, 其线性范围较宽, 为 1. 0 10- 7~ 1. 0 10- 2m ol/L。 另有报道以卟 啉修饰电极为工作电极, 采用电位溶出法同时检测锌、 镉、铅、 铜离子, 其检测结果在重现性和灵敏度上比裸玻碳电极更优越,与预镀汞膜电极相当, 可作为 汞膜电 极替代 品5。 电位分析法中加入了 活化处理过程, 相对伏安法复杂, 其优点是所需 试样少, 而 且选择性更好。1. 3电导分析法 电导 分析法是通过测量溶液的电导值以求得溶液中离子浓度的 方法, 它分为 直接电 导法和 电导滴定法。 有研究利 用螯合剂聚乙 烯亚胺 ( Polyethyle n i m ine , PEI)与铜离子螯合过程电导 率的测 定实验为基础, 建立一种测 定溶液中铜离子浓度的 新方法 PE I螯合作 用电 导滴定法,证明了 电导滴定法检测 重金属 的可行性, 其缺点是共存离 子Cd2+、 Zn2+、 Pb2+干扰比较严重6, 这是因为 它所测 定的电 导值是试样中全部离子电 导的总 和, 而不易区 分和测 定其中 某一种离子的含量, 选择性很差。 电导 分析法由于其缺点所限制, 目 前已经很少被应用于检测重金属。目 前, 国外已有相当成熟 的电化 学重金属检测仪。 如 澳大利亚 MT I公 司 研发的 PDV6000 重金属 测 定 仪和 加 拿大AVVOR 公司 研发的 AVVOR 8000 - 1型便携 式重金属 分析仪, 均是基于阳极溶出伏安法原理, 可快速检测数十种金属 离子浓度, 检测限达 10- 9g/L 数量级。 从而可以 看出 , 电化 学传感器在重金属检测领域具有广阔的应用前景。2生物传感器技 术用于重金属检测的生物传感器按感受器中所采用的生物活性物可分为: 微生物传感器、 DNA 传感器、 酶传感器、 免 疫7- 9, 其原理都是重金属 与生物传感器和其他类型传感器等活性分子上特定基团相 结合, 导致生物活性分子变构或活性发生改变, 从而引起原物质中颜色、 pH 值、 吸光度、 电 化学 行为发生改变, 通过对电信号、光信号的识别从而定性定量分析样品中重金属含量。 采用物理涂附法将单链 DNA固 定在金属表面得到 ssDNA / Au 修饰电 极, 可特异 性测 定水中 痕量Pb2+, 检测结果与石墨炉 原子吸收分光光 度法高度一致10。11制 备的基于粘质红酵母的 生物传在选择性方面, M eral等感器对于铜的检测具有较高的 特异性, 实验中发现 低浓度 的干扰离子对铜的检出 峰没有影响。 另外, 某 些酶传感器对于多种重金属均具有较强 的敏感性, 可用于检测水中 重金属 综合毒性。 生物传感器法具有操 作快速、 简便、 灵敏度高等优点。 但生物材料对于环境的要求比较严苛, 在贮存、 运输、 检测过程中如何保证其活性是传感器研究中亟待解决的问题。3重金属的传感 器技术检测研究趋势3. 1电化学传感器检测重金属的发展趋势 当前, 用电化 学传感方法检测 重金属 的灵敏度 和准确度 还有待于 提高。 其中, 选择有效的修饰剂和修饰方法是解决此问题的关键。 目前国内外的许多研究都集中在电极的修饰方面。 固体电极的表面积以及与金属离子的吸附力有限, 为了 使其在 短时间 内富集更多金属离子, 就必须利用各种对金属离子亲和力更高、并能增大表面积的修饰剂对裸电极表面进行改造。 作为修饰146中国公共卫生 2011年 2月 第 27 卷第 2期 Ch in J Public Health Feb 2011 Vol. 27 N o. 2