试纸法在重金属检测中的应用

王锦鹏，韩宁，李卫东，毛志平

1.东华大学化学化工与生物工程学院，生态纺织教育部重点实验室，上海 201620；

2.上海市质量监督检验技术研究院，上海 200040

述评

试纸法在重金属检测中的应用

王锦鹏1，韩宁2，李卫东2，毛志平1

1.东华大学化学化工与生物工程学院，生态纺织教育部重点实验室，上海 201620；

2.上海市质量监督检验技术研究院，上海 200040

重金属在自然环境中不能被生物降解，却能在食物链的生物放大作用下富集，一旦进入人体对人体伤害极大。近年来国内外与纺织品相关的生态标准对重金属的控制越来越严格。传统的重金属检测方法步骤繁琐，耗时较长，检测成本偏高。重金属检测试纸可大大简化重金属的检测步骤，节约成本，实现重金属的快速检测。本文详细介绍了重金属快速检测试纸的研究进展，并对试纸检测法在纺织品重金属快速检测方面的应用前景进行了展望。

重金属；纺织品；快速检测；试纸

0　引言

重金属原指比重大于5的金属，包括金、银、铜、铁、铅等，环境污染领域涉及的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的元素。重金属不能被生物降解，在人体内能和蛋白质及酶等发生强烈的相互作用，使其失去活性，也可能在人体的某些器官中累积引发慢性中毒。纺织品在生产加工过程中，由于各种金属络合染料、媒介染料、酞菁结构染料、固色剂等的使用，可能导致纺织品会含有对人体具有严重累积毒性的重金属。所以纺织品中重金属含量的检测一直是人们关注的焦点之一，在纺织品检测中常涉及的重金属有汞、铅、铬、铜、镉、钴和类金属砷等生物毒性显著的重金属［1］。

1　我国纺织品重金属含量检测现状

目前，我国有多个标准对纺织品中重金属的含量做出了明确的规定，其中FZ/T 81014—2008《婴幼儿服装纺织行业标准》、FZ/T 73025—2013《婴幼儿针织服饰行业标准》和GB 31701—2015《婴幼儿及儿童纺织产品安全技术规范》规定的常见重金属的合格限量值见表1和表2。

目前国内常用的重金属检测方法有GB/T 17593.1—2006《纺织品重金属的测定第1部分：原子吸收分光光度法》、GB/T 17593.2—2006《纺织品重金属的测定第2部分：电感耦合等离子体原子发射光谱法》、GB/T 17593.3—2006《纺织品重金属的测定 第3部分：六价铬分光光度法》、GB/T 17593.4—2006《纺织品重金属的测定第4部分：砷、汞原子荧光光度法》和GB/T 30157—2013《纺织品总铅和总镉含量的测定》，但是上述检测方法操作复杂、耗时长、费用高、试剂种类和用量大，难以用于重金属的快速检测。

表1　FZ/T 81014—2008和FZ/T 73025—2013要求

表2　GB 31701—2015要求

2　国内外试纸检测法现状

试纸分析法主要通过重金属离子与显色剂发生显色反应对重金属进行定性和半定量检测。同时试纸分析法应用范围广，基本涵盖了大多数重金属离子，具有快速检测和操作简单的优点。

2.1汞试纸

目前常用的汞离子快速检测方法有化学显色法、生物酶抑制法和离子交换法。汞离子的快速检测原理如下：（1）汞离子可与二苯碳酰二肼［2-3］、碘化亚铜［4］、结晶紫［5］等显色剂反应产生有颜色的产物，通过目视比色法即可快速测定其含量；（2）汞离子可特异性抑制葡萄糖氧化酶［6］和脲酶［7］等的活性，因此相应底物的分解过程得到抑制；（3）利用离子交换［8］使汞离子在670 nm处有最大吸收，此时试纸由蓝色变为红色。

杜庆鹏［10］利用二苯碳酰二肼在酸性条件下与Hg2+发生络合反应生成紫红色络合物（520 nm）的原理得到重金属汞快速检测试纸，并对中草药中重金属汞的含量进行了测定，最终得到最佳检测条件为：反应溶液pH为5，12%乳化剂OP 2 mL，慢速定量滤纸，该试纸在0～10 μg/mL范围内显色，与Hg2+含量呈良好的线性关系，其最低检出限为3 μg/mL。目前该试纸已经应用于对中草药中的重金属汞进行现场快速检测，但该试纸随着暴露在空气中时间的延长，显色越深，色阶越不明显。

商璟［4］利用汞抑制葡萄糖氧化酶体系（即葡萄糖氧化酶—辣根过氧化物酶—葡萄糖—邻联甲苯胺—偶联反应体系）生成蓝色产物的原理，将葡萄糖和邻联甲苯胺固化到试纸上制备汞的快速检测试纸，并利用光电型传感器建立汞的快速检测体系。试验最终优化条件为：最佳孵育时间1 h，反应5 min，pH值为3。该试纸检测范围为0.01～0.05 mmol/L，其最低检出限为1.0×10-4mmol/L，回收率为89%，准确率为98%，Cd2+、Cr3+、Pb2+均不干扰测试结果。该试纸制作简单，灵敏度高，成本低廉，但检测时间较长，回收率和准确率还有待提高。

2.2镉试纸

镉离子可与镉试剂［9-10］、维多利亚蓝B［11］、1-4-（硝基苯）-3-（3-甲基吡啶）三氮烯［12］等显色剂发生络合反应，络合后产物的最大吸收波长发生较大偏移，因此产物与显色剂的颜色有较明显的差异，通过目视比色法即可快速测定镉含量。

郭玉香［11］利用镉离子可与维多利亚兰B、碘化钾形成蓝色三元络合产物的原理制备镉快速检测试纸。最终优化条件为：溶液pH值为0.4～1.0，抗坏血酸浓度为0.005 mol/L，碘化钾浓度为0.15 mol/L，显色时间120 s。当镉离子含量处于0.1～50 mg/L时，试纸颜色深浅与镉离子含量成正比，其最低检出限为0.1 mg/L，并且常见的重金属离子对该试纸显色没有影响，同时与原子吸收光谱法（AAS）相比，试纸的检出率为97%。该试纸制作简单，耗时短，检出限低，检测范围广，准确率高。但该试纸需在强酸性环境下进行测定，限制了试纸的应用范围，需要进一步改进。

商璟［12］利用1-4-（硝基苯）-3-（3-甲基吡啶）三氮烯与镉络合显色的原理，并利用光电型传感器完成对水样中痕量镉的快速检测。试验结果表明，当溶液pH值为9时，将试纸浸入待测溶液中显色反应120 s后，根据标准曲线即可测定镉含量。当镉浓度在0.017 9～0.285 7 mmol/L时，试纸显色反应后的反射率与镉浓度的对数成良好的线性关系，最低检出限为0.003 48 mmol/L。其他金属离子（如铅、铜、汞）对该法影响很小，与原子吸收法相比，试纸检测法的回收率和准确率分别达到87%和89%。该试纸制备简单，检测时间大大缩短，抗干扰能力强，与光电型传感器联用后其检出限大大降低，灵敏度明显提高。

2.3铅试纸

目前常用三苯甲烷类碱性染料、玫瑰红酸钠等作为铅离子的显色剂，铅离子可与孔雀石绿［5，13-14］、玫瑰红酸钠［15］等发生络合反应，产生有颜色产物，再通过肉眼观察，与标准图谱比色即可定性、半定量测定铅的含量。

祝波［13］采用孔雀石绿作为重金属铅的显色剂制备铅的快速检测试纸，最终优化条件为：硝酸、抗坏血酸、碘化钾浓度分别为0.375 mol/L（相当于pH值为0.65）、0.004 4 mol/L、0.176 mol/L时，显色时间480 s。试验结果表明，当铅浓度为0～40 μg/mL时，铅试纸显色反应后的颜色深浅程度与铅浓度有良好的线性关系，其最低检出限为0.5 μg/mL，加标回收率为80%～120%，常见重金属离子对该试纸的显色反应不影响，但—NO3对显色反应影响较大。该试纸制备过程简单快速，检测成本低廉，检测时间短，灵敏度高，试纸在5～6个月内性质稳定，日间重复性良好。

周焕英［15］用玫瑰红酸钠作显色剂，与小型光电检测仪联用制备重金属铅快速检测试纸。优化后的检测条件为：0.4%玫瑰红酸钠、3.0%～4.0%乳化剂OP、调节溶液pH值为2.5～3.0、显色反应120 s后用光电检测仪检测后即可定量检测铅含量。该试纸的检测范围为2.0～40 mg/L，最低检出限为1 mg/L。该检测方法精确度高，重复性好，操作简单，便于现场快速和定量检测。

3　展望

相比于仪器检测，重金属试纸检测法具有制备简单、耗时短、价格低廉、操作简单和灵敏度高等优点。目前试纸检测法常用于环境水样、食品、中药材［24-25］等领域的重金属含量检测，用于纺织品中重金属含量检测却很少有报道。根据目前纺织品重金属检测要求，如何进一步提高试纸分析法的灵敏度、适用性、准确率，降低最低检出限将成为以后研究的方向。此外开发多功能快速检测试纸同时对多种重金属进行检测也是研究的重点之一。随着对纺织品中重金属含量关注和要求的不断提高，检测量将会不断增大，重金属检测试纸在纺织品检测领域的应用将会带来巨大的经济和社会效益。

［1］ 陈荣圻.纺织品中重金属残留的生态环保问题（一）.印染，2008（5）：45-47.

［2］ 杜庆鹏，陈安珍，田金改，等.中药材中重金属汞快速检测试纸方法研究［J］.中国药事，2010，24（12）：1175-1177.

［3］ 祝波，周杰华，杨钊，等.鲜活海产品中重金属汞的试纸法快速检测研究［J］.中国海洋药物，2011（4）：49-54.

［4］ 王玉珰.几种定性分析滤纸的制备及应用［J］.安庆师范学院学报（自然科学版），2000，6（3）：98-100.

［5］ 郭玉香.试纸法快速测定环境水样中痕量重金属镉、汞、铅的研究［D］.天津理工大学，2006.

［6］ 商璟，翁芝莹，柴春彦，等.快速检测痕量汞的光电型传感方法的建立［J］.上海交通大学学报：农业科学版，2012，30（2）：56-59.

［7］ Shi Guo-qing，Jiang Guibin.A dip-and-read test strip for the determination of mercury（Ⅱ）ion in aqueous samples based on urease activity inhibition［J］.Analytical Sciences，2002，18（11）：1215-1219.

［8］ Capitan-Valley L F，Raya C C，Lopez E L，et al.Irreversible optical test strip for mercury determination based on neutrualionophore［J］.AnalyticaChimicaActa，2004，524（s1-2）：365-372.

［9］ 杜庆鹏，陈安珍，田金改，等.中药材中重金属镉的快速检测方法研究［J］.中国药事，2011，25（8）：776-778.

［10］ 王民.食品中镉的快速检测方法研究［J］.第三军医大学学报，2004，26（7）：640-642.

［11］ 郭玉香，徐应明，孙有光，等.试纸法快速检测环境水体中重金属镉［J］.农业环境科学学报，2006，25（2）：541-544.

［12］ 商璟，翁芝莹，柴春彦，等.快速检测痕量镉的光电型传感器的建立［J］.食品科学，2011（18）：282-285.

［13］ 祝波，周杰华，薛琦，等.试纸法快速检测鲜活海产品中铅的研究［J］.中国卫生检验杂志，2010（10）：2417-2419.

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［15］ 周焕英，高志贤，房彦军，等.试纸—光电检测快速定量测定铅［J］.分析化学，2005，33（1）：141-141.

［16］ 王胜智，张平，谢思桃.试纸法及其在水质检测领域的应用研究［J］.给水排水，2008，34（z1）：216-220.

［17］ 翟慧泉，金星龙，岳俊杰，等.重金属快速方法的研究进展［J］.湖北农业科学，2010，49（8）：1995-1998.

Application of the test method in the heavy metals detection

WANG Jinpeng1，HAN Ning2，LI Weidong2，MAO Zhiping1*
1.Donghua University，State Key Laboratory of Ecological Textiles，Shanghai 201620，China；
2.Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research，Shanghai 200040，China

Heavy metals are harmful to human body for its hard biodegradable properties and enrichment under the biological effect.In recent years，the regulation of the heavy metals content is stricter in the textile ecological standards.To improve the complicated，time-consuming and expensive traditional detection method，the heavy metals test paper method with simple，economic and rapid feature is proposed.The research progress and expectations of the rapid detection of heavy metals are introduced. Key words:heavy metal，textile，rapid determination，test paper

TS107

A

1001-7046（2016）04-0012-03

2016-05-10

王锦鹏（1994-），男，在读硕士研究生，主要从事生态纺织品检测工作。

Email：zhpmao@dhu.edu.cn