水中重金屬離子的檢測及其應用初探

杜立君 王金昌

摘 要：受粗放型經濟增長方式影響，近年來我國各地出現了嚴重的環境污染問題，水資源重金屬污染便屬于其中典型，基于此，本文就水中重金屬離子的檢測方法展開分析，并對檢測水中汞離子含量的實例進行了詳細論述，希望論述內容能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：重金屬離子；熒光探針技術；汞離子

前言：隨著經濟與社會發展速度的日漸提高，水生態系統承擔的壓力也在不斷攀升，由此帶來的水污染問題、重金屬問題必須得到高度關注，而為了響應政府提出的資源節約型、環境友好型社會創建目標，正是本文圍繞水中重金屬離子的檢測及其應用開展具體研究的原因所在。

1.水中重金屬離子的檢測方法

1.1鐵離子檢測方法

作為地殼中的重要金屬元素，鐵是動植物生長必不可缺的營養元素之一，但生物體內鐵含量過量導致的機體功能障礙也不應被忽視。我國《生活飲用水衛生標準》明文規定常規水質指標不得超過0.3mg/L，但結合相關調查不難發現，我國松花江流域、長江中下游地區存在嚴重的地下水含鐵量超標情況。為準確檢測水中的鐵離子含量，國內外學界開展了大量研究，利用熒光探針檢測方法便屬于這類研究的突出成果，該方法因具備選擇性強、靈敏度高、方便快捷等特點已經在我國實現了較為廣泛的應用。利用氟硼熒類探針檢測水中鐵離子含量的方法屬于典型的熒光探針檢測方法，該方法應用的氟硼熒類探針具備優秀的光穩定性、較窄的熒光光譜半峰寬、較高的熒光量子產率、結構比較容易修飾等特點。結合相關研究可以清楚發現，利用水楊醇和含有氨基的BODIPY合成Fe3+探針可較好探測水中鐵離子含量，水中常見的各種金屬離子不會影響探針識別鐵離子[1]。

1.2銅離子檢測方法

作為人體的必須元素，缺銅可能引發骨質酥松，但銅的過度攝入卻可能導致嗜睡、神經變性疾病、血壓升高，我國水質標準明文規定生活飲用水銅離子含量最高不得超過1mg/L，但受粗放型經濟增長方式影響，我國當下很多地區的河流與地下水存在含銅量超標情況。生物化學法、電化學方法、分光光度法均屬于較為典型的水中銅離子含量檢測方法，但這些方法存在的或多或少不足卻并不能滿足業界需要。為滿足業界需要，學界近年來圍繞銅離子檢測開展了大量研究，高靈敏選擇性比色熒光雙通道探針銅離子含量檢測方法便屬于相關研究的佼佼者，這種檢測方法同樣具備選擇性強、操作簡單、靈敏度高的特點。結合相關研究可以清楚發現，將吡羅紅B和Na2S溶于乙腈溶液制成的探針可較高探測水中銅離子含量，該探針對Cu2+具備很好的選擇性[2]。

1.3汞離子檢測方法

作為易揮發且具有嚴重毒素的元素，汞元素進入水體后會一直累積在海洋生物體內，經食物鏈富集作用最終嚴重危害人類身體健康，這種危害會體現在毒害神經和腎臟等方面。陽極溶出伏安法、硫腙法比色法、氧化還原電位法、原子吸收/發射光譜法、X射線熒光光譜法均屬于較為典型的水中汞離子含量檢測方法，但這類檢測方法具備的操作復雜、檢測費用高特點卻不應被忽視。為滿足業界需要，近年來學界圍繞該領域開展了大量研究，基于脫硒作用的汞離子探針便屬于其中典型，該檢測方法具備靈敏度較高、抗陽離子干擾能力較強特點。結合相關研究可以清楚發現，利用7-羥基香豆素、THF、氮氣條件、硒粉、三乙胺、二苯基氯化膦、甲苯制成的汞離子探針可較好檢測水中汞離子含量，檢出限為0.07μmol/L。

2.水中重金屬離子檢測的應用實例

鑒于篇幅限制，本文僅對危害最為嚴重的汞離子檢測進行了詳細論述，具體論述內容如下所示。

2.1基于脫硒作用的汞離子探針合成方法

將0.49g、3mmol的7-羥基香豆素溶于2ml的THF中，在氮氣保護條件下慢慢滴加0.19g、24mmol硒粉于5mlTHF溶液，室溫攪拌10min，加入0.53g、24mmol的二苯基氯化膦（溶入2ml三乙胺和20ml的THF），氮氣保護條件下攪拌反應24h，旋干溶劑，加入25ml甲苯用分水器回洗4h，除去固體，將有機相旋干，用柱層析分離提純目標產物，得到1.01g紅色粉末狀熒光探針，產率為52%，圖1為汞離子探針合成路線。

2.2檢測對象

選擇了全長237km、流域面積10932km2的XQ河與自來水作為研究對象，由于二者未收到汞離子污染，因此向所取水樣加入了一定濃度的汞離子，以此判斷基于脫硒作用的汞離子探針能否用于實際水體。

2.3檢測方法

具體檢測方法如下所示：（1）配置反應試劑。稱取4.26mg汞離子探針，使用少量二氯甲烷溶解，移入10ml容量瓶，用乙醇定容至刻度，混勻。得到汞離子探針儲備溶液（濃度為1mmol/L）。取1ml儲備液加入100ml乙醇，先后加入去離子水、pH為7.4的5ml的PBS緩沖液，加入去離子水定容至200ml，最后即可得到汞離子探針測試液（5mmol/L），取2ml溶液稀釋至1mmol/L。（2）配置汞離子儲備液。稱取32.46mg的Hg（NO3）2，加入去離子水中溶解，完全溶解后移入10ml容量瓶定容、混勻，取1ml溶液稀釋至1mmol/L。（3）編號。取6個10ml比色管編號。（4）加入試劑。比色管分別加入5mmol/L汞離子探針10μL充分混勻，先后加入1ml對應的不同水樣、10μL的1mmol/L汞離子儲備液并搖勻。（5）測定。分別取6個比色管中溶液4ml于比色皿開展熒光光譜測定（于456nm處），同時對相同水樣開展空白試驗（不加入汞離子），每個樣品重復測定6次，最終即可求得汞離子含量、平均值、回收率、相對標準偏差。

2.4檢測結果

表1對檢測結果進行了直觀展示，結合該表可確定基于脫硒作用的汞離子探針可較好檢測自然水體中汞離子含量。

結論：綜上所述，水中重金屬離子的檢測具備較高現實意義。而在此基礎上，本文涉及的汞離子檢測實例分析具備較高實踐價值。因此，水中重金屬離子檢測相關的研究與實踐中，本文內容能夠發揮一定參考作用。

參考文獻：

[1]趙國欣，趙明，李領川.環境水中重金屬離子的現代檢測方法研究綜述[J].中州大學學報，2016，33（06）：119-122.

[2]馬新華，李曉麗，高志賢.用于檢測水中重金屬離子的平板移界顯色電泳方法的建立[J].解放軍預防醫學雜志，2014，32（04）：321-323.