四碘熒光素鈉-鄰啡啰啉熒光光譜法測定水中鎘

陳春芳，程健琳，李 程，張 濤，何愛桃(.南華大學教務(wù)處，湖南 衡陽 400；.南華大學公共衛(wèi)生學院，湖南 衡陽 400)

鎘(cadmium,Cd)是一種嚴重的環(huán)境污染物，同時具有職業(yè)危害性，長期接觸可能導致嚴重的健康問題[1]。大量實驗和流行病學研究表明，長期暴露在低濃度的含鎘環(huán)境中人們罹患癌癥的風險增加[2]。在美國，淡水中的溶解鎘含量被嚴格規(guī)定為3.7 μg/L(嚴重情況)以及1.0 μg/L(普通情況)以下[3]。世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水鎘含量警戒值為3.0 μg/L[1]。因此，建立一種快速、準確測定水中鎘的新方法非常重要。本實驗基于在pH=6.0的HAc-NaAc緩沖溶液中，Cd2+與四碘熒光素鈉、鄰啡啰啉反應(yīng)形成絡(luò)合物，在表面活性劑十二烷基硫酸鈉(SDS)存在下，該絡(luò)合物的熒光強度逐漸增強，在一定范圍內(nèi)，其熒光強度值與鎘離子濃度具有良好的線性關(guān)系。據(jù)此，建立了一種檢測鎘的熒光光譜分析法。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與試劑

F4500熒光分光光度計(日本日立公司)；PB-20型pH計(Sartorius Co.Ltd)，WS2-261-79恒溫水浴箱(北京市永明醫(yī)療儀器廠)等；0.01 mol/L Cd2+標準貯備液，臨用時逐級稀釋；1.0×10-4mol/L鄰啡啰啉溶液(1,10-Phenanthroline hydrate)，1.0×10-4mol/L四碘熒光素鈉溶液(Iodoeosin)，pH=6.0 HAc-NaAc緩沖溶液，1.0×10-3mol/L SDS溶液。所用試劑均為分析純，用水為超純水。

1.2 實驗方法

在10 mL比色管中，依次加入一定量的鎘標準液或樣品、鄰啡啰啉溶液0.60 mL、四碘熒光素鈉溶液0.50 mL、SDS溶液1.60 mL和HAc-NaAc緩沖溶液0.60 mL，混勻，用水稀釋至5 mL，搖勻，室溫下反應(yīng)20 min后，在熒光光度計上以λex=525 nm，λem=531 nm，在500～600 nm波長范圍內(nèi)掃描，體系的熒光強度值ΔF=F-F0，其中F和F0分別為反應(yīng)體系的熒光強度值和試劑空白的熒光強度值。

1.3 反應(yīng)條件的選擇

1.3.1 介質(zhì)酸度及用量確定 考察了HAc-NaAc、磷酸氫二鈉-磷酸二氫鈉、Tris-HCl等不同緩沖溶液中體系的熒光強度變化情況。實驗發(fā)現(xiàn)，HAc-NaAc緩沖溶液對體系具有較好的增敏作用。在pH 4～10范圍內(nèi)，考察pH值對體系的影響，當pH=6.0時，體系的相對熒光值達到最大。當HAc-NaAc緩沖溶液用量在0.6 mL時，體系的相對熒光值最大。當1.0×10-4mol/L鄰啡啰啉溶液用量在0.40～0.70 mL時，ΔF最大且基本保持不變，選擇加入鄰啡啰啉溶液0.50 mL。當1.0×10-4mol/L四碘熒光素鈉的用量在0.5～0.7 mL時，ΔF趨于最大且穩(wěn)定不變，選擇加入四碘熒光素鈉溶液0.60 mL。

1.3.2 表面活性劑及用量確定 考察了十二烷基硫酸鈉(SDS)，十二烷基苯磺酸鈉，溴化十六烷基三甲烷，氯化十六烷基吡啶，吐溫80等不同表面活性劑對體系熒光強度的影響，結(jié)果表明，SDS對體系具有較明顯的增敏作用，當SDS用量為1.6 mL時，體系的ΔF值達到最大。

1.3.3 反應(yīng)溫度和時間確定 按實驗方法分別測定了不同溫度條件下體系反應(yīng)不同時間后，反應(yīng)產(chǎn)物的熒光強度，發(fā)現(xiàn)溫度對溶液的熒光強度影響不大，選擇在室溫下進行。在所確定的溫度條件下，再測量不同反應(yīng)時間反應(yīng)產(chǎn)物的熒光強度，結(jié)果表明反應(yīng)時間為20 min，ΔF達到最大，故本實驗選擇在室溫下反應(yīng)20 min為最佳實驗條件。

2 結(jié) 果

2.1 熒光光譜

在優(yōu)化的實驗條件下，在500～600 nm波長范圍內(nèi)掃描，由圖1(A)可見：①四碘熒光素鈉的最大發(fā)射波長在547 nm處(曲線1)。②在HAc-NaAc緩沖溶液和表面活性劑SDS存在時，加入鄰啡啰啉溶液，體系的熒光強度和最大發(fā)射波長均沒有變化(曲線2)。③當加入1.2×10-5mol/L的Cd2+后，體系的最大發(fā)射波長由547 nm藍移至531 nm(曲線3)。由圖1(B)可見，在一定范圍內(nèi)，體系的熒光強度隨Cd2+濃度的增大呈線性增強。

圖1 熒光光譜圖

2.2 線性方程與檢出限

在最佳實驗條件下，鎘離子濃度在3.92×10-6mol/L～2.0×10-5mol/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，線性方程為ΔF=58.9c(×10-5mol/L)+4.8，r=0.9992，檢出限為1.91×10-6mol/L。見圖2。

圖7 標準曲線

2.3 共存離子的影響

2.4 樣品分析及回收率實驗

按照實驗方法測定不同水樣中鎘含量，并做加標回收實驗，加標回收率為86.6%～101.5%，見表1。

表1 樣品測定結(jié)果

3 討 論

科學研究表明，鎘是一種十分有毒的重金屬元素，即使在很低的濃度水平，對人體的腎和神經(jīng)系統(tǒng)也有毒害作用[4]，鎘是環(huán)境監(jiān)測中常規(guī)的重金屬污染分析項目之一，研究環(huán)境樣品中鎘的測定新方法具有實際意義。目前，鎘的測定方法主要有：光度法[5]、原子吸收法[6]、原子熒光光譜法[7]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[8-9]、共沉淀法[10]等。其中，光度法應(yīng)用廣泛，但靈敏度不夠，相對誤差較大。原子吸收法靈敏度較高，但干擾難消除，重現(xiàn)性差等原因，也不十分理想。熒光光譜分析法操作簡單，穩(wěn)定好，靈敏度高，適用于環(huán)境樣品中鎘的測定。

由上述實驗發(fā)現(xiàn)，在pH=6.0 HAc-NaAc緩沖介質(zhì)中，四碘熒光素鈉與鄰啡啰啉體系的熒光強度值與最大發(fā)射波長均沒有變化，說明二者沒有發(fā)生反應(yīng)。但當加入Cd2+后，體系的最大發(fā)射波長發(fā)生藍移，這表明四碘熒光素鈉、鄰啡啰啉與Cd2+三者形成絡(luò)合物。在一定范圍內(nèi)，體系的熒光強度隨鎘離子濃度的增大而增強，據(jù)此推測可能是由于形成新的絡(luò)合物，絡(luò)合物中的π-π共軛平面遠大于四碘熒光素鈉的共軛平面，使得體系的熒光強度增強。

經(jīng)考察，實驗的最優(yōu)條件為：在10 mL比色管中加入一定量的Cd2+標準溶液、四碘熒光素鈉溶液0.60 mL、鄰啡啰啉溶液0.50 mL、SDS溶液1.60 mL和pH=6.0 HAc-NaAc緩沖溶液0.60 mL，定容至5 mL。體系的最大激發(fā)波長為525nm，發(fā)射波長為531 nm，在500～600 nm波長范圍內(nèi)掃描，Cd2+濃度在3.92×10-6mol/L～2.0×10-5mol/L范圍內(nèi)，ΔF與成良好的線性關(guān)系。

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