四川大學(xué)碩：l 學(xué)位論文 微膠囊熒光猝滅h g ( i i ) 的分析及金屬納米顆 粒熒光猝滅的研究 應(yīng)用化學(xué)專業(yè) 研究生：謝順萍指導(dǎo)教師：肖丹 熒光分析法由于有著靈敏度高，選擇性好，而且方法簡(jiǎn)捷，重現(xiàn)性好，取 樣量少，儀器設(shè)備不太復(fù)雜等優(yōu)點(diǎn)，使其越來越受分析化學(xué)工作者的膏睞。本 文主要利用微膠囊熒光猝滅分析h g ( i i ) 以及對(duì)金屬納米顆粒熒光猝滅的研究。 眾所周知，汞及其化合物屬于劇毒物質(zhì)，可在體內(nèi)蓄積。它的毒性主要在 于它能影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并擾亂血晶素的合成以及引起神經(jīng)精神的紊亂。因 此對(duì)痕量汞的檢測(cè)越來越引起人們的重視。傳統(tǒng)檢測(cè)h 9 2 + 的方法主要是萃取光 度法，對(duì)于萃取光度法來說，它是利用水相中的汞被萃取到有機(jī)相中，從而引 起有機(jī)相的某種性質(zhì)發(fā)生改變，如其吸光度、熒光強(qiáng)度等發(fā)生了變化。盡管這 種方法有一定的靈敏度和選擇性，但在萃取過程中會(huì)使用大量的有機(jī)溶劑進(jìn)行 萃取，這很容易給環(huán)境造成污染，再則萃取過程中兩相達(dá)到平衡的時(shí)間比較長(zhǎng)。 因此，建立一種快速、而又避免使用過多有機(jī)溶劑對(duì)檢測(cè)水溶液中的汞( i i ) 的方法是很有前景的。微膠囊技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就是在于形成微膠囊時(shí)，囊心被包覆 而與外界環(huán)境隔離，它的性質(zhì)能毫無影響地被保留下來。因此，本文合成了酯 溶性的卟啉作為微膠囊的囊心材料來對(duì)汞進(jìn)行定性及定量的檢測(cè)。這種方法是 把有機(jī)溶劑包裹在微膠囊中，避免了對(duì)環(huán)境造成污染，而且還提高了分析時(shí)間。 采用微膠囊法實(shí)現(xiàn)了對(duì)汞( i i ) 的熒光傳感，這種方法是基于不同濃度的汞( i i ) 可以使微膠囊中卟啉的熒光強(qiáng)度發(fā)生不同程度的猝滅。此外，微膠囊中卟啉的 熒光被汞( i i ) 猝滅的程度受p h 值影晌，這是由于由明膠制備的微膠囊的等 電點(diǎn)p i = 5 的緣故。當(dāng)p h 值低于等電點(diǎn)時(shí)，整個(gè)微膠囊?guī)д姡瑢?duì)汞離子有 塑! ! ! 查蘭堡主蘭堡壘苧 排斥作用，致使大部分汞不能進(jìn)入微膠囊中引起微膠囊中卟啉的熒光猝滅；當(dāng) p h 值等于或高于等電點(diǎn)，整個(gè)微膠囊呈電中性或負(fù)電性，汞離子就易進(jìn)入微膠 囊中猝滅卟啉的熒光。此外還考察了共存離子的影響、穩(wěn)定性、重現(xiàn)性以及可 逆性。結(jié)果表明，該法對(duì)h 礦+ 具有很高的靈敏度和選擇性，微膠囊只需儲(chǔ)備在 干燥器中就能繼續(xù)使用。目前，尚未見微膠囊法來分析無機(jī)金屬離子。用同樣 的主旨，可選取其他敏感材料作為囊心來分析其他的分析物。我們期望這種微 膠囊方法能在分析領(lǐng)域中成為有用的傳感器 另外，本文還研究了基于【r u ( b p y ) 3 1 2 + 熒光猝滅對(duì)膠體金、銀以及金標(biāo)抗體 的定量關(guān)系。之所以選擇【r u ( b p y ) 3 】“作為熒光試劑，這主要得益于【r u ( b p y ) 3 】2 + 有著它一些獨(dú)特的性質(zhì)，如：這種物質(zhì)具有較好的光化學(xué)穩(wěn)定性，消光系數(shù)大， 熒光壽命長(zhǎng)，s t o k e s 位移大，吸收光譜位于可見光區(qū)等。 r u c o p y ) 3 1 2 + 的熒光強(qiáng) 度強(qiáng)烈地被納米金和銀顆粒所猝滅，f o f 會(huì)隨著納米顆粒的濃度單調(diào)遞增。然 而，令人感興趣的是，f o f 分別與低濃度、中濃度和高濃度的膠體金、銀納米 顆粒的濃度遵循s t e m v o l m e r 方程式這種奇特現(xiàn)象的產(chǎn)生可能是由于不同濃 度的膠體金、銀納米顆粒產(chǎn)生不同的吸收導(dǎo)致f 0 f 與膠體金，銀納米顆粒的濃 度偏離了s t e m v o l m e r 方程。當(dāng)高濃度的納米金、銀顆粒加入一定濃度的 【r u b y , 2 溶液中，溶液的顏色會(huì)發(fā)生改變，這會(huì)影響到熒光強(qiáng)度的測(cè)量但 是在一定時(shí)間內(nèi)，對(duì)低濃度的熒光測(cè)量是不會(huì)產(chǎn)生影響的。同時(shí)，采用 【r u ( b p y ) 3 】2 4 - 的熒光被膠體金猝滅來對(duì)用納米金( 1 5 n m ) 標(biāo)記的抗體進(jìn)行定量分 析。即使是在抗體濃度很高的情況下。溶液的顏色依然不會(huì)發(fā)生改變，不會(huì)影 響熒光強(qiáng)度的測(cè)量。同樣，f o f 分別與低濃度( 相對(duì)應(yīng)的濃度范圍在0 - 1 1 6 7 m g m l ) ，中濃度( 1 1 6 7 - 2 3 。3 3 m g m l ) 和高濃度( 2 3 3 3 - 4 0 o o l , g m l ) 的金標(biāo)抗體有 著良好的線性關(guān)系線性的標(biāo)準(zhǔn)偏差均到達(dá)了0 9 9 ，檢測(cè)限為0 6 z g m l 。由此 可見，采用 r u c o p y ) 3 1 2 + 的熒光被膠體金猝滅來對(duì)用金標(biāo)抗體進(jìn)行定量分析是可 行的。同時(shí)，這種方法為分析其他金標(biāo)生物體( 蛋白質(zhì)、細(xì)胞等) 提供一種新 的途徑。 關(guān)鍵詞：熒光猝滅，微膠囊，h 礦+ ，卟啉，納米顆粒，免疫分析 四j i i 大學(xué)碩士學(xué)位論文 a n a l y s i s o fh g ( i i ) b yf l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go fm i c r - o c a p s u l e s a n dr e s e a r c ho f m e t a ln a n o p a r t i c l e sb y f l u o r e s c e n c eq u e n c h i n g m a j o r i na p p l i e dc h e m i s t r y g r a d u a t e ：s h u n - p i n g x i e s u p e r v i s o r ：d a nx i a o f l u o r e s c e n c ea n a l y s i sm e t h o dh a sg a i n e dm o l ea n dm o l ei n t e r e s to fa n a l y s t s ， b e c a u s ei th a st h ea d v a n t a g eo fi t sh i g hs e n s i t i v i t y , s e l e c t i v i t y , s i m p l em e t h o d ，g o o d r e p r o d u c i b i l i t y , f e w e ra m o u n t so fs a m p l e ，s i m p l ee q u i p m e n t , e ta 1 t h i sp a p e ri s a n a l y s i so fh g ( ) b yf l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go fm i c r o c a p s u l e sa n dr e s e a r c ho f m e t a ln a n o p a r t i e l e sb yf l u o r e s c e n c eq u e n c h i n g i ti sw e l lk n o w nt h a th g “a n di t sc o m p o u n d sa r ec o n s i d e r e dt ob eh i g ht o x i c i t y , w h i c h na c c u m u l a t ei nt h eb o d y i t sh i g ht o x i c i t yi sa t t r i b u t e dt oi t sh a r m f u le f f e c t s o nt h ec e n t r a ln e r v o u ss y s t e m d i s t u r b i n gh a e m i ns y n t h e s i s a sw e l la sc a u s i n g n e u r o p s y c h i a t r i cd i s o r d e r s 1 1 l u s t h e r ei sag r o w i n ga t t e n t i o nb yp e o p l et od e t e r m i n e h g “a tt r a c el e v e l n ec o n v e n t i o n a lm e t h o df o rd e t e r m i n a t i o no fh 9 2 i se x t r a c t i o n s p e c t r o p h o t o m e t r i cm e t h o d ，w h i c hi sb a s e do ne x t r a c t i o no fas p e c i f i ca n a l y t ef r o m w a t e rp h a s ei n t oo r g a n i cp h a s ec a u s i n gac h a n g ei ns o m ep r o p e r t i e s , s u c ha s , a b s o r b a n c e ，f l u o r e s c e n c ei n t e n s i t ye t c a l t h o u g ht h e s em e t h o d sa r eg e n e r a l l y s e n s i t i v e , t h e yn e e dam a s so fo r g a n i cs o l v e n ta se x t r a c t i o np h a s e ，w h i c hc a nc a u s e e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o ne a s i l y , a n di tt a k e sl o n gt i m ef o re q u i l i b r i u mo ft w op h a s e s d u r i n ge x t r a c t i o np r o c e s s t h u s , i ti so fi n t e r e s tt od e v e l o pan o v e lm e t h o df o r d e t e c t i n gh g “i na q u e o u sp h a s ew i t hl e s su s eo fo r g a n i cs o l v e n t n ea d v a n t a g eo f m i c r o e a p s u l et e c h n o l o g yi st h ep r o p e r t i e so fc o r eo fe n c a p s u l a t e da n ds e p a r a t i o no f e n v i r o n m e n tc a np r e s e r v ew i t h o u te f f e c tw h e ni tb e c o m e sm i c r o c a p s u l e s ow e m 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 s y n t h e s i z et h el i p o p h i l i cp o r p y r i na ss e n s i t i v ec o r em a t e r i a l so fm i c r o c a p s u l et o q u a l i t a t i v e l y a n dq u a n t i t a t i v e l yd e t e r m i n em e r c u r y ( i i ) t h em e t h o dc a l la v o i d c a u s i n gp o l l u t i o nt ot h ee n v i r o n m e n td u et oe n m i c r o c a p s u l a t e do r g a n i cs o l v e n t , a n d i m p r o v e t h ea n a l y t i c a lt i m e w ea d o p t m i c r o c a p s u l em e t h o dc a r r y i n g o u t f l u o r e s c e n c es e n s o rf o rh 孑+ t h em e t h o di sb a s e df i l l h 礦c 趾q u e n c ht h e f l u o r e s c e n c eo fm i e r o c a p s u l ec o n t a i n i n gp o r p h y r i n i na d d i t i o n , t h e d e g r e eo f f l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go fm i e r o e a p s u l ec o n t a i n i n gp o r p h y r i ni sa f f c c t e db yp h v a l u e b e c a u s ei s o e l e c t r i ep o i n to fm i c r o e a p s u l ep r e p a r e db yg e l a t i ni s p i = 5 m i e r o c a p s u l e sa r ep o s i t i v e , w h e nt h es o l u t i o ni sa tt h ep hb e l o wi t si s o e l e e t r i ep o i n t m i e r o c a p s u l e sc a nr e p e lt h eh 礦s oh 9 2 + 鋤te n t e ri n t om i e r o e a p s u l et oc a u s et h e f l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go fp o r p h y r hm i e r o c a p s u l e sa r en e u t r a lo rn e g a t i v e , w h e n t h es o l u t i o ni sa tt h ep h = p i , h 礦c a ne n t e rm i c r o c a p s u l ee a s i l yt oq u e n c ht h e f l u o r e s c e n c eo fp o r p h y r i n f u r t h e r m o r e ，t h ee f f e c to fi n f e r e n c ei o n s ，s t a b i l i t y , r e p r o d u c i b i l i t y , a n dr e v e r s i b i l i t yw a ss t u d i e d t h er e s u l t si n d i c a t em i c r o c a p s u l e m e t h o di sh i g hs e n s i t i v i t ya n ds e l e c t i v i t yf o rh 礦+ m i e r o c a p s u l e s ，w h i c ha r es t o r e d i nad e s i c c a t o r , 啪c o n t i n u et ou s e u pt on o w , t h e r eh a v e b e e nn o r e p o r t so nu s i n g m i c r o c a p s u l e sf o ra s s a y i n gi n o r g a n i ci o n s u s i n gt h es a m eg e n e r a lm o t i ff o rc r e a t i n g m i c r o c a p s u l es e n s o rm a t e r i a l sb u tm i e r o e n c a p s u l a t i n go t h e rs e n s i t i v em a t e r i a l s c o u l dp r o d u c em i c r o c a p s u l e ss e n s o rs e n s i t i v et oo t h e ri n o r g a n i ci o n sa n da n a l y t e s o t h e rt h a nh g w e e x p e c tt h i ss c h e m et ob eau s e f u lm i c r o c a p s u l es e n s o rk i tf o r a n a l y t i c a lf i e l d i na d d i t i o n , w eh a v er e s e a r c h e dt h eq u a n t i t a t i v er e l a t i o n s h i po fc o l l o i d a lg o l da n d s i l v e rn a n o p a r t i c l e sa n da n t i b o d yl a b e l e dw i t hg o l dn a n o p a r t i c l e sb a s e do nt h e 【r u ( b p y ) 3 2 + o ff l u o r e s c e n c eq u e n c h i n g t h ec h o i c eo f r u ( b p y ) 3 “鷂t h ep r o b ei s m a i n l yd u et oi t su n i q u ep r o p e r t i e s ，s u c h 弱，e f f i c i e n tl u m i n e s c e n c e ，r e l a t i v e l y l o n g - l i f em e t a l t o - l i g a n dc h a r g e t r a n s f e re x c i t e ds t a t e ，f a s tr e s p o n s et i m e ，s t r o n g v i s i b l ea b s o r p t i o n , l a r g es t o k e ss h i f ta n d h i g hp h o t o c h e m i c a ls t a b i l i t y t h e f l u o r e s c e n c eo f 【r u ( b p y ) a “i ss t r o n g l yq u e n c h e db yc o l l o i d a lm e t a ln a n o p a r t i c l e s t h ef o fi n c r e a s e sm o n o t o n i c a l l yw i t ht h ec o n c e n t r a t i o no fn a n o p a r t i c l e s h o w e v e r ， a ni n t e r e s t i n gp h e n o m e n o ni sf o u n dt h a tt h ef o rv s c o n c e n t r a t i o no fc o l l o i dg o l d a n ds i l v e rn a n o p a r t i c l e sf o l l o wt h es t e m v o l m e re q u a t i o na tt h el o w , m e d i u m ，a n d 四川大學(xué)碩士學(xué)位論文 h i 9 4 lc o n c e n t r a t i o n ，r e s p e c t i v e l y t h eq u e e rp h e n o m e n o ni s a t t r i b u t e dt od i f f e r e n t d e g r e ea b s o r p t i o na td i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o n so fc o l l o i dg o l da n ds i l v e rn a n o p a r t i c l e s ， w h i c hm a yr e s u l ti nd e v i a t i n gf r o mt h es t e m v o l m e re q u a f i o mt h ea d d i t i o no f s i l v e ro rg o l dn a n o p a f l i c l e sa th i g h e rc o n c e n t r a t i o ni n t o 【r u ( b p y ) 3 rc a nr e s u l ti n t h ec o l o rc h a n g eo fs o l u t i o n , w h i c hc a ni n f l u e n c et h ef l u o r e s c e n tm e a s u r e m e n ta t h i g h e rc o n c e n t r a t i o no fn a n o p a r t i c l e s b u t i th a sl i t t l ee f f e c to nt h ef l u o r e s c e n t m e a s u r e m e n ta tl o wc o n c e n t r a t i o no fn a n o p a r t i c l e s o nt h ec o n t r a r y ，a n t i b o d y l a b e l e dw i t h g o l dn a n o p a r t i c l e s ( 1 5 a m ) w a s d e t e r m i n e d q u a n t i t a t i v e l yb y 【r u ( b p y ) 3 】n + ，a n dt h ec o l o ro fs o l u t i o ni ss t i l lu n c h a n g e d ，w h i c h 啪ti n f l u e n c e f l u o r e s c e n tm e a s u r e m e n te v e na th i g h e rc o n c e n t r a t i o n a l s o t h ep l o ti sl i n e a ra tt h e l o w ( c o r r e s p o n d i n g t oac o n c e n t r a t i o n r a n g e o fo - 1 1 ，6 7 m m l ) , m e d i u m ( 1 1 6 7 - 2 3 3 3p g m l ) , a n dh i g h ( 2 3 3 3 4 0 0 0p g m l ) c o n c e n t r a t i o no fq u e n c h e r , r e s p e c t i v e l y t h es t a n d a r dd e v i a t i o n so fr e g r e s s i o nl i n e sa r eu pt o0 9 9 t h e d e t e c t i o nl i m i ti sc a l c u l a t e da s0 6 a g m lo nt h eb a s i so ft h e s er e s u l t s ，i ti sf e a s i b l e t oa d o p tf l u o r e s c e n c eq u e n c h i n go f 【r u ( b p y ) 3 rt oq u a n t i t a t i v e l ya n a l y z ea n t i b o d y l a b e l e dw i t hg o l dn a n o p a r t i c l e s a l s o ，t h em e t h o dc a np r o v i d eah c wa p p r o a c ht o a n a l y z eo t h e ro r g a n i s ml a b e l e dw i t hg o l dn a n o p a r t i c l e s ，s u c ha s ，p r o t e i n , c e l l ，e ta 1 k e y w o r d s ：f l u o r e s c e n tq u e n c h i n g , m i c r o c a p s u l e ，h 礦，p o r p h y r i n , n a n o p a r t i c l e s ， i m m u n o a s s a y v 四川i 大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 綜述 1 1 徽膠囊在分析化學(xué)中的應(yīng)用 微膠囊技術(shù)是當(dāng)今世界上一種發(fā)展迅速、用途廣泛而且比較成熟的高新技 術(shù)它的優(yōu)勢(shì)在于形成微膠囊時(shí)，囊心被包覆而與外界環(huán)境隔離，它的性質(zhì)能 毫無影響地被保留下來，而在適當(dāng)條件下，壁材被破壞時(shí)又能將囊心釋放出來， 這給使用帶來許多便利。如果選用的壁材具有半透性，則液體囊心或水溶性囊 心可以通過溶解、滲透、擴(kuò)散的過程，透過膜壁而釋放出來，而釋放速度又可 通過改變壁材的化學(xué)組成、厚度，硬度、孔徑大小等加以控制。這種具有控制 釋放速率功能的微膠囊在化妝品、醫(yī)藥、農(nóng)藥的應(yīng)用方而特別有用【卅。近年 來，人們利用微膠囊膜對(duì)囊心的包覆特性，將油相萃取劑微膠囊化，對(duì)一些金 屬離子進(jìn)行富集、分離和回收。傳統(tǒng)的液液萃取不僅需要大量的有機(jī)溶劑作為 萃取相，這很容易給環(huán)境造成污染，而且達(dá)到平衡的時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，有時(shí)可 能會(huì)發(fā)生乳化現(xiàn)象，產(chǎn)生第三相。這將使分離效率有所降低。為了克服這些缺 點(diǎn)，可將萃取相進(jìn)行微膠囊化，然后用于萃取微膠囊包覆了萃取劑后，使所 含萃取劑的有機(jī)相與被萃取的水相隔開，可避免發(fā)生乳化，也不會(huì)產(chǎn)生第三相， 另外微膠囊由于顆粒比較小，總的比表面積大，這也使微膠囊具有較高的萃取 效率此外，萃取劑由流動(dòng)相轉(zhuǎn)化成固體相，使得這種固體化的萃取劑在萃取 操作中可以在填充柱中連續(xù)地進(jìn)行，通過一次操作可以起到多極萃取的作用 如果將微膠囊進(jìn)行洗脫，就可重復(fù)使用。 微膠囊在分析研究中一般都用于萃取分離，并且大多都是分離水相中的金 屬離子。微膠囊用于分離過程的優(yōu)點(diǎn)在于它是球形的半滲透膜，具有較小的分 散體積和較大的表面積，使微小粒子易于穿過薄膜。它能將萃取劑與含待萃取 離子的水溶液隔離開來。其萃取過程如下所示： ( 1 ) 被分析離子從外水相擴(kuò)散到微膠囊的外表面上： ( 2 ) 被分析離子穿過微膠囊的空隙進(jìn)入到微膠囊的內(nèi)表面： ( 3 ) 被分析離子與擴(kuò)散到微膠囊內(nèi)表面上的萃取劑分子發(fā)生作用，形成 萃合物： 四川大學(xué)頸士學(xué)位論文 ( 4 ) 由于濃度差的作用，萃合物向內(nèi)部擴(kuò)散，而萃取劑分子向微膠囊的 內(nèi)表面上擴(kuò)散，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。 采用微膠囊萃取后容易實(shí)現(xiàn)相分離和物質(zhì)的回收。近些年來國(guó)內(nèi)外一些學(xué) 者研究了用微膠囊分離萃取金屬離子。張明祖等人【5 】制備了包覆酰胺類萃取劑 的微膠囊，并用于萃取tt o 2 + 的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的微膠囊經(jīng)3 次萃取和反 萃取后，微膠囊仍然較穩(wěn)定。但由于萃取劑與u 0 2 “的絡(luò)合能力較強(qiáng)，盡管經(jīng)過 反萃，囊內(nèi)仍殘留有被萃物，降低了囊內(nèi)外被萃取物的濃度剃度，致使萃取率 逐漸降低。王玉潔等嘲用水相干燥法制備含三正辛胺( t o a ) 的乙基纖維素微 膠囊，制成填充柱型的酸性體系對(duì)六價(jià)鉻的富集進(jìn)行了研究，并將溶劑液液萃 取法與微膠囊萃取法進(jìn)行了比較，結(jié)果表明：微膠囊填充柱中每毫升的三正辛 胺對(duì)六價(jià)鉻的最大萃取容量為1 5 8 眙幾，并且為純的三正辛胺液相萃取的4 9 倍， 微膠囊經(jīng)n a 0 h 溶液洗滌后，可再生使用。n i s h i h a m a 等人r 7 j 采用界面聚合的方 法制備了聚苯乙烯一二乙烯基苯共聚成膜包覆的二- - 2 - - 乙基己基磷酸( p i a 一 2 6 g ) 的微膠囊，在用于萃取分離稀土離子時(shí)，萃取率可達(dá)8 0 ，而傳統(tǒng)的液液 萃取p r ，s m ，e r ，n d ，y ，萃取率只有4 0 他們還用微膠囊填充柱分離溶液中 的p r s m ，結(jié)果表明從柱子流出的溶液中得到很純的p r ，而在微膠囊中得到純度 很高的s m 。y a n g 等珥埔0 備了含二一2 一乙基己基磷酸( p i a - - 2 6 g ) 的微膠囊， 用于c u ( i t ) 的萃取。在同等實(shí)驗(yàn)條件下，盡管萃取的c u ( i i ) 的含量與傳統(tǒng) 的液液萃取相當(dāng)，但微膠囊化萃取的時(shí)間卻不到l o 分鐘就可達(dá)到平衡。如果微 膠囊經(jīng)j , 由n a o h 處理，就不會(huì)受酸度的影響這可用于在強(qiáng)酸性溶液中的萃取。 由此可見，萃取劑微膠囊化后不僅萃取效率大大提高，萃取時(shí)間也相應(yīng)提高， 而且可以再生使用。 然而，到目前為止，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者只注重用微膠囊分離萃取金屬離子，而 對(duì)于定性或者定量分析金屬離子至今仍被忽略。眾所周知，傳統(tǒng)的萃取光度法， 不管是分光光度法還是熒光光度法，它都是利用一相中( 一般是水相) 的分析 物能被萃取到另一相中( 一般是有機(jī)相) ，從而引起另一相某種性質(zhì)發(fā)生改變， 如其吸光度、熒光強(qiáng)度等發(fā)生了變化。劉奎敏等人【9 】以氯化三鋅基甲基胺的二 甲苯溶液作為萃取劑，在h c i 介質(zhì)中痕量汞的萃取和用分光光度法對(duì)汞進(jìn)行檢 測(cè)。汞量在o o 舡g 范圍內(nèi)遵守朗伯一比爾定律張桂香1 1 0 】報(bào)道了8 羥基喹啉 與舢“所形成的絡(luò)合物被氯仿萃取后，在激發(fā)光為3 6 5 n m ，發(fā)射光峰值波長(zhǎng)在 5 0 7 r i m 對(duì)海水中的鋁進(jìn)行熒光檢測(cè)。其熒光強(qiáng)度與該物質(zhì)的濃度成正比關(guān)系。 2 璺型盔竺堡主蘭垡墮苧 盡管這種傳統(tǒng)的萃取光度法有一定的靈敏度，但在萃取過程中會(huì)使用大量的有 機(jī)溶劑進(jìn)行萃取，這很容易給環(huán)境造成污染，再則萃取過程中兩相達(dá)到平衡的 時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，就造成整個(gè)分析的時(shí)間變長(zhǎng)因此，可利用微膠囊在萃取分 離中有著與傳統(tǒng)液液萃取無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)采用萃取光度法分析中含有敏感 試劑的萃取劑進(jìn)行包覆，實(shí)現(xiàn)微膠囊對(duì)被分析物的傳感。另外，微膠囊由于自 身顆粒比較小，總的比表面積大，使得它具有較高的萃取效率，如果用于定量 檢測(cè)分析物，其靈敏度會(huì)大大得到提高所包覆的敏感試劑，可以是水溶性的， 也可以是油性的，這與微膠囊的制備方法不同有關(guān)。如果選用水溶性的敏感試 劑作為囊心，則采用油性的高分子聚合物作為壁材，反之亦然囊心與壁材的 溶解性必須是不同的。對(duì)于被分析物質(zhì)不僅僅局限于金屬離子，可以擴(kuò)展到非 金屬離子，有機(jī)分子，甚至生物體 1 2 汞測(cè)定的意義 由于汞化合物的化學(xué)特性，可作為制各有機(jī)化合物的催化劑、殺菌劑、殺 蟲劑、炸藥、防腐劑和消毒劑、顏料、防腐料、尸體防腐劑、抗生素、利尿劑、 禮花以及許多其他的用途【1 1 】?？梢姽衔锿覀?nèi)粘Ｉ铌P(guān)系十分密切。但 要知道，其中有很多對(duì)人體有害的東西，若使用不當(dāng)或管理不慎就會(huì)造成可怕 的中毒和公害。早在1 5 3 3 年就發(fā)生過水銀礦山的職業(yè)性汞中毒，此后隨著汞的 化合物利用范圍的擴(kuò)大，汞中毒事件不斷增加，震驚世界的日本“水俁病”就 是由于汞污染水體所引起的。 汞資源的消費(fèi)量很大，全世界每年大約開采1 萬噸汞，約有5 千噸汞流失 掉。由于它的危險(xiǎn)性，世界汞消耗量正在下降。許多使用或制造汞及其化合物 的工廠排出肥料或廢水中含有大量的無機(jī)或有機(jī)汞，是造成汞污染的原因成 為有害物質(zhì)的汞化合物雖然種類繁多，但通?？煞譃闊o機(jī)汞及其化合物( 含金 屬汞和汞離子化合物) 和有機(jī)汞化合物( 含芳基汞化合物和烷基汞化合物) 汞 的危害不僅來自含汞的消費(fèi)品，如牙醫(yī)用汞制成汞齊補(bǔ)牙，還來自被汞污染的 大氣和水體水質(zhì)受污染后，水中浮游生物不斷攝入進(jìn)入水體的無機(jī)汞離子， 在厭氧微生物作用下，可轉(zhuǎn)變成毒性更劇烈的有機(jī)汞，并經(jīng)過水生物食物鏈累 積作用而濃縮。一般汞進(jìn)入人體可通過皮膚黏膜、表皮的吸收，呼吸道吸入以 3 璺型查蘭堡主蘭堡絲苧 及消化道攝入如果人們食用了含汞的魚類和貝類，汞就轉(zhuǎn)入人體內(nèi)。就會(huì)引 起汞中毒。無機(jī)汞以損傷肝臟、腎臟為主，而甲基汞則主要損害神經(jīng)系統(tǒng)，破 壞蛋白質(zhì)和核酸，造成不可逆的損傷有機(jī)汞的毒性比無機(jī)汞大得多，因?yàn)橛?機(jī)汞在脂肪中的溶解度比在水中的溶解度要大，當(dāng)攝入到人體后幾乎全部被吸 收，又不容易較快排出體外，而在體內(nèi)積累，中毒后基本上是不可逆的。 如上所述，汞化合物所引起的危害是多種多樣的，而作為禍根的汞化合物 種類繁多有時(shí)汞本身或它的特定化合物會(huì)給某個(gè)人帶來危害，有時(shí)則可危害 集體。而且這種危害有的是突然出現(xiàn)的，有的則以持續(xù)持染的形式長(zhǎng)期存在， 后者為造成慢性中衰的根源。因此，對(duì)痕量汞的檢測(cè)在生物、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、環(huán) 保等1 1 2 1 方面都有著極為重要的意義 1 3 汞的檢測(cè)方法 1 3 1 分光光度法 分光光度法測(cè)定汞，在國(guó)外早期的標(biāo)準(zhǔn)方法和我國(guó)水質(zhì)分析標(biāo)準(zhǔn)方法中均 采用雙硫腙作顯色荊，普遍采用0 0 0 5 o 0 1 的雙硫腙四氯化碳或苯等有機(jī)溶 劑萃取的分光光度法 t 3 1 。萃取的條件大致相同例如p h 值一般為4 5 ，應(yīng)用 的掩蔽劑不外乎是e d t a ，硫氰酸銨和醋酸等等。雙硫腙與金屬離子的水溶液 混合后，形成螯合物，后者溶解在有機(jī)溶劑中呈一定顏色。一價(jià)汞與雙硫腙的 螯合物在弱酸性( 0 1 0 5 n ) 條件下，溶解了四氯化碳或氯仿中，呈橙色( 酮 式絡(luò)合物) ；在堿性條件下則呈紫紅色( 烯醇式絡(luò)合物) 。另外，二價(jià)汞在弱酸性 條件下，溶于四氯化碳或氯仿中，呈黃橙色( 酮式絡(luò)合物) 。雙硫腙也可與其它 重金屬離子形成螯合物，它在0 1 - - 0 5 n 的稀酸溶液中，可與銀、銅、釩等反 應(yīng)，故當(dāng)樣品中同時(shí)存在著上述金屬時(shí)，需設(shè)法阻止雙硫腙與汞以外的干擾金 屬形成螯合物。具有這種阻止作用的物質(zhì)叫做隱蔽劑。在含有s c n 一、c n - 的 弱酸性溶液中，只有汞和銅能與雙硫腙發(fā)生反應(yīng)，其余金屬均被上述隱蔽劑所 隱蔽；而在含有e d t a 的弱酸性溶液中，銅也被隱蔽。該法靈敏度高，但選擇 性差，而且操作繁瑣。為了提高雙硫腙的反應(yīng)選擇性，合成了一些具有雙硫腙 類似結(jié)構(gòu)的偶氮類染料和非偶氮試劑，如三氮烯顯示洲1 4 】、三苯甲烷類堿性染 料【堋、醌亞胺類染州1 6 1 、含硫顯色劑l r 丌、偶氮顯色劑1 1 川及其它類顯色劑【1 9 l 與 4 墮型查蘭堡圭蘭竺堡奎 汞形成離子締合物的顯色反應(yīng)來直接測(cè)定微量的汞。為了提高顯色反應(yīng)的靈敏 度，可使用表面活性劑，這可使一般顯色法的靈敏度提高一個(gè)數(shù)量級(jí)利用催 化動(dòng)力學(xué)法還可以測(cè)定亞p p m 級(jí)的汞 2 0 i ，結(jié)合流動(dòng)注射技術(shù)【2 q ，可提高分光光 度法的測(cè)定速度現(xiàn)有的分光光度法，摩爾吸光系數(shù)一般已達(dá)到i 0 4 1 0 s ，但 相對(duì)于其它的汞分析法，仍存在靈敏度低、抗干擾能力差、速度慢等缺點(diǎn) 1 3 2 原子熒光法 原子熒光光譜法( a f s ) 作為靈敏度高、操作簡(jiǎn)單、儀器成本低的監(jiān)測(cè)手段已 經(jīng)在汞的測(cè)定中發(fā)揮了很大作用。由于目前a f s 所能測(cè)定的大多數(shù)元素是易揮發(fā) 性的，在樣品處理中如何避免這些元素的損失、提高分解效率是a f s 所要解決的 一個(gè)問題如何消除a f s 分析中共存元素的干擾，亦是一個(gè)關(guān)鍵問題。氫化物發(fā) 生中共存元素的干擾機(jī)理有三種：干擾離子被還原成金屬吸附氫化物使其分解； 分析元素與干擾元素之間的形成化合物；形成金屬硼化物等。人們針對(duì)不同的 樣品采用了不同的干擾消除方法，包括加入絡(luò)合荊使干擾元素形成穩(wěn)定的絡(luò)合 物；分離干擾元素；選擇適當(dāng)反應(yīng)酸度和還原劑量；加入金屬離子作減緩劑； 基體匹配等。 目前，采用原子熒光測(cè)定汞普遍都是先消解樣品中的汞，使所含汞全部轉(zhuǎn) 化為二價(jià)汞，用鹽酸羥胺還原過剩的氧化劑二價(jià)汞與硼氫化鉀反應(yīng)被還原成 單質(zhì)汞，由載氣( 氬氣) 載入石英原子化器，汞原子外層的電子在特種汞空心陰極 燈發(fā)出的特定光線照射下被激發(fā)躍遷到較高的能級(jí)上，并在回到較低的能級(jí)時(shí) 輻射出熒光，其熒光強(qiáng)度與汞原子的濃度在一定范圍成正比。梁立娜等僻1 人采用 此法測(cè)定了化工廢水中的無機(jī)汞和總有機(jī)汞無機(jī)汞可以直接測(cè)定；用過硫酸 鉀在沸水浴中加熱2 0 m i n 把有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為無機(jī)汞，實(shí)現(xiàn)總汞的測(cè)定，二者之差 為總有機(jī)汞汞的檢測(cè)限為8 2 n g l 。韋利杭【2 3 j 采用k s r 0 3 k b r h c i 對(duì)水樣進(jìn)行 消解處理，冷原子熒光測(cè)定了海水中超痕量的汞，檢測(cè)限可達(dá)2 n g l 。郭玉華例 等人首次研究出用粉狀巰基棉富集水體中痕量無機(jī)汞離子和甲基汞，然后用冷 原子熒光分別測(cè)定的方法。該法具有快速富集，快速測(cè)定，操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)， 對(duì)測(cè)定水背景值或輕污染水體中痕量汞，具有良好的應(yīng)用前景。檢出限甲基汞 為4 2 t 0 , g l ，h 9 2 + 為6 6 x 1 0 5 z g l 。邱海鷗瞵l 等人提出了一種流動(dòng)注射在線 5 堡型查竺璺主竺些堡奎 離子交換富集一氫化物發(fā)生原子熒光光譜法測(cè)定水樣中總汞的分析方法。該法 操作簡(jiǎn)便快速，富集倍數(shù)達(dá)2 5 倍以上，檢出限為0 0 0 5 n g m l ，應(yīng)用于環(huán)境中超 痕量汞的測(cè)定，獲得了滿意的結(jié)果。r e i s 2 6 1 等人提出了一種基于多變換在線直 接采用原子熒光測(cè)定水樣中的汞，檢測(cè)限為1 3n g l v l = 經(jīng)典連續(xù)模式( o 3r i g l ) 要差一點(diǎn)。該法不需要作任何的樣品前處理，減少了樣品以及試劑的消耗量。 是一種很經(jīng)濟(jì)實(shí)用的分析方法。 1 3 3 原子吸收法 原子吸收法能定量測(cè)定許多金屬元素和某些非金屬元素，其檢測(cè)限可達(dá) 1 0 * g m l 。由于各種元素的原子結(jié)構(gòu)和外層電子排布不同，不同的原子從基態(tài) 激發(fā)至第一激發(fā)態(tài)( 或由第一激發(fā)態(tài)躍回基態(tài)) ，吸收( 或發(fā)射) 的能量不同， 因此各種元素的共振線不同，各有其特征性，這種共振線稱為元素的特征譜線， 從基態(tài)到第一激發(fā)態(tài)的躍遷最容易發(fā)生，因此對(duì)大多數(shù)元素來說，共振線是元 素所有譜線中最靈敏的譜線。當(dāng)試樣在原子化器中獲得能量后，變成原子蒸氣； 不同元素從基態(tài)到激發(fā)態(tài)的能量差是不同的，一定元素的共振發(fā)射線通常只能 被該元素的基態(tài)原子所吸收；共振線被吸收的程度與該元素的含量成正比。原 子蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子吸收從光源發(fā)出的該元素的共振線使得共振線 變?nèi)?，產(chǎn)生吸光度。根據(jù)共振線是否被吸收、對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行定性分析；根據(jù) 共振線被吸收產(chǎn)生的吸光度，對(duì)待測(cè)元素進(jìn)行定量分析 汞的特點(diǎn)是容易變成蒸氣，汞原子蒸汽對(duì)波長(zhǎng)為2 5 3 ? n m 的紫外光有選擇 性吸收，在一定濃度范圍內(nèi)，吸光度與汞濃度成正比樣品經(jīng)過消解后，將各 種形態(tài)的汞轉(zhuǎn)變成二價(jià)汞，再用氯化亞錫將二價(jià)汞還原為元素汞，用載氣( n 2 或干燥清潔的空氣) 將產(chǎn)生的汞蒸汽帶入測(cè)汞儀的吸收池測(cè)定吸光度，與汞標(biāo) 準(zhǔn)溶液吸光度進(jìn)行比較定量。由于汞易變成蒸氣，因此即使在其它物質(zhì)存在時(shí)， 測(cè)定的選擇性也比較好。但是，由于汞容易蒸發(fā)，所以在試樣處理道程中和標(biāo) 準(zhǔn)物質(zhì)的保存中容易跑掉。按照試樣的狀態(tài)，要采用適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)生原子蒸氣的方 法，并且測(cè)定中的物理?xiàng)l件必須充分地調(diào)整，特別是蒸氣的溫度，試樣量和與 共有關(guān)的必要熱量以及與此有密切關(guān)系的加熱裝置，試樣送入裝置等。 應(yīng)用冷原子吸收法測(cè)定汞的報(bào)道較多。冷原子吸收法為非火焰原子吸收兩 6 嬰型盔蘭堡主蘭些絲苧 種方法之一，它是將樣品中的各種形態(tài)汞轉(zhuǎn)化成離子態(tài)汞餌套，通過加入還 原劑還原為單質(zhì)態(tài)汞原子，再用載氣帶入原子吸收池測(cè)定的方法；另一種非火 焰法則為無焰原子吸收法，它是直接將樣品中的各種形態(tài)汞轉(zhuǎn)化成單質(zhì)態(tài)汞， 通過貴金屬形成汞齊或冷阱收集，然后加熱揮發(fā)，用載氣帶入吸收池測(cè)定對(duì) 于無焰原子吸收法，現(xiàn)已采用金屬銅、鍍有金膜的碳棒和活性炭等收集樣品在 高溫?fù)]發(fā)出的單質(zhì)汞。 在冷原子吸收法中，常用的還原劑為s n a 2 鯽，但也可以用n a b i - 1 4 2 8 1 作還原 劑。使用n a b i - h 具有快速、簡(jiǎn)便、靈敏、抗干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，甚至可直接還原有 機(jī)汞。臧平安【四】報(bào)道了在較強(qiáng)的鹽酸介質(zhì)中，用硼氫化鈉直接還原水樣中總汞 進(jìn)行冷原子吸收的測(cè)定，檢測(cè)下限達(dá)到0 0 1 3 p p b 為了提高冷原子吸收法的靈敏度，可以通過減少吸收池的體積，增加吸收池 的長(zhǎng)度及將空心陰極燈換成筆燈來實(shí)現(xiàn)。另外，通過改變吸收池的形狀，采用旋 轉(zhuǎn)混合器、優(yōu)化載氣流速和還原器內(nèi)氣、液兩相的體積比也可達(dá)到提高靈敏度 的目的。石瑋瑋p 0 1 等人通過對(duì)原子吸收霧化器進(jìn)行簡(jiǎn)單改造，使樣品和還原劑 以霧化態(tài)在霧化器噴口處反應(yīng)生成原子蒸氣，在霧化室中實(shí)現(xiàn)氣液分離后進(jìn)入t 形石英管中用原子吸收法測(cè)定該法無需添加氣液分粒器，原子蒸氣生成后直 接進(jìn)入t 形管中，減少了樣品蒸氣在水溶液和傳輸過程中的損失，提高了測(cè)定靈 敏度和重現(xiàn)性。對(duì)汞的檢出限達(dá)至t j 8 n g l 。該法操作簡(jiǎn)單、快速、靈敏度好結(jié) 合汞齊技術(shù)或是流動(dòng)注射技術(shù)1 3 1 1 ，可使該法靈敏度進(jìn)一步提高馮新斌【捌等人 采用兩次金汞齊一冷原子吸收測(cè)定了雨水樣品中總汞含量，而且還可以準(zhǔn)確測(cè) 定雨水中各種形態(tài)汞( 活性汞、次活性汞和惰性汞) 的含量。方法的最低檢出 限為0 5 n g l ，同時(shí)該法為其它天然水體中汞的形態(tài)測(cè)定提供一種新的手段。 在冷原予吸收光譜測(cè)定微量汞時(shí)，水蒸氣和汞蒸汽同樣對(duì)2 5 3 7m n 的紫外 光有較強(qiáng)的選擇性吸收作用，因