水中重金属离子的检测及其应用初探

杜立君 王金昌

摘 要：受粗放型经济增长方式影响，近年来我国各地出现了严重的环境污染问题，水资源重金属污染便属于其中典型，基于此，本文就水中重金属离子的检测方法展开分析，并对检测水中汞离子含量的实例进行了详细论述，希望论述内容能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：重金属离子；荧光探针技术；汞离子

前言：随着经济与社会发展速度的日渐提高，水生态系统承担的压力也在不断攀升，由此带来的水污染问题、重金属问题必须得到高度关注，而为了响应政府提出的资源节约型、环境友好型社会创建目标，正是本文围绕水中重金属离子的检测及其应用开展具体研究的原因所在。

1.水中重金属离子的检测方法

1.1铁离子检测方法

作为地壳中的重要金属元素，铁是动植物生长必不可缺的营养元素之一，但生物体内铁含量过量导致的机体功能障碍也不应被忽视。我国《生活饮用水卫生标准》明文规定常规水质指标不得超过0.3mg/L，但结合相关调查不难发现，我国松花江流域、长江中下游地区存在严重的地下水含铁量超标情况。为准确检测水中的铁离子含量，国内外学界开展了大量研究，利用荧光探针检测方法便属于这类研究的突出成果，该方法因具备选择性强、灵敏度高、方便快捷等特点已经在我国实现了较为广泛的应用。利用氟硼荧类探针检测水中铁离子含量的方法属于典型的荧光探针检测方法，该方法应用的氟硼荧类探针具备优秀的光稳定性、较窄的荧光光谱半峰宽、较高的荧光量子产率、结构比较容易修饰等特点。结合相关研究可以清楚发现，利用水杨醇和含有氨基的BODIPY合成Fe3+探针可较好探测水中铁离子含量，水中常见的各种金属离子不会影响探针识别铁离子[1]。

1.2铜离子检测方法

作为人体的必须元素，缺铜可能引发骨质酥松，但铜的过度摄入却可能导致嗜睡、神经变性疾病、血压升高，我国水质标准明文规定生活饮用水铜离子含量最高不得超过1mg/L，但受粗放型经济增长方式影响，我国当下很多地区的河流与地下水存在含铜量超标情况。生物化学法、电化学方法、分光光度法均属于较为典型的水中铜离子含量检测方法，但這些方法存在的或多或少不足却并不能满足业界需要。为满足业界需要，学界近年来围绕铜离子检测开展了大量研究，高灵敏选择性比色荧光双通道探针铜离子含量检测方法便属于相关研究的佼佼者，这种检测方法同样具备选择性强、操作简单、灵敏度高的特点。结合相关研究可以清楚发现，将吡罗红B和Na2S溶于乙腈溶液制成的探针可较高探测水中铜离子含量，该探针对Cu2+具备很好的选择性[2]。

1.3汞离子检测方法

作为易挥发且具有严重毒素的元素，汞元素进入水体后会一直累积在海洋生物体内，经食物链富集作用最终严重危害人类身体健康，这种危害会体现在毒害神经和肾脏等方面。阳极溶出伏安法、硫腙法比色法、氧化还原电位法、原子吸收/发射光谱法、X射线荧光光谱法均属于较为典型的水中汞离子含量检测方法，但这类检测方法具备的操作复杂、检测费用高特点却不应被忽视。为满足业界需要，近年来学界围绕该领域开展了大量研究，基于脱硒作用的汞离子探针便属于其中典型，该检测方法具备灵敏度较高、抗阳离子干扰能力较强特点。结合相关研究可以清楚发现，利用7-羟基香豆素、THF、氮气条件、硒粉、三乙胺、二苯基氯化膦、甲苯制成的汞离子探针可较好检测水中汞离子含量，检出限为0.07μmol/L。

2.水中重金属离子检测的应用实例

鉴于篇幅限制，本文仅对危害最为严重的汞离子检测进行了详细论述，具体论述内容如下所示。

2.1基于脱硒作用的汞离子探针合成方法

将0.49g、3mmol的7-羟基香豆素溶于2ml的THF中，在氮气保护条件下慢慢滴加0.19g、24mmol硒粉于5mlTHF溶液，室温搅拌10min，加入0.53g、24mmol的二苯基氯化膦（溶入2ml三乙胺和20ml的THF），氮气保护条件下搅拌反应24h，旋干溶剂，加入25ml甲苯用分水器回洗4h，除去固体，将有机相旋干，用柱层析分离提纯目标产物，得到1.01g红色粉末状荧光探针，产率为52%，图1为汞离子探针合成路线。

2.2检测对象

选择了全长237km、流域面积10932km2的XQ河与自来水作为研究对象，由于二者未收到汞离子污染，因此向所取水样加入了一定浓度的汞离子，以此判断基于脱硒作用的汞离子探针能否用于实际水体。

2.3检测方法

具体检测方法如下所示：（1）配置反应试剂。称取4.26mg汞离子探针，使用少量二氯甲烷溶解，移入10ml容量瓶，用乙醇定容至刻度，混匀。得到汞离子探针储备溶液（浓度为1mmol/L）。取1ml储备液加入100ml乙醇，先后加入去离子水、pH为7.4的5ml的PBS缓冲液，加入去离子水定容至200ml，最后即可得到汞离子探针测试液（5mmol/L），取2ml溶液稀释至1mmol/L。（2）配置汞离子储备液。称取32.46mg的Hg（NO3）2，加入去离子水中溶解，完全溶解后移入10ml容量瓶定容、混匀，取1ml溶液稀释至1mmol/L。（3）编号。取6个10ml比色管编号。（4）加入试剂。比色管分别加入5mmol/L汞离子探针10μL充分混匀，先后加入1ml对应的不同水样、10μL的1mmol/L汞离子储备液并摇匀。（5）测定。分别取6个比色管中溶液4ml于比色皿开展荧光光谱测定（于456nm处），同时对相同水样开展空白试验（不加入汞离子），每个样品重复测定6次，最终即可求得汞离子含量、平均值、回收率、相对标准偏差。

2.4检测结果

表1对检测结果进行了直观展示，结合该表可确定基于脱硒作用的汞离子探针可较好检测自然水体中汞离子含量。

结论：综上所述，水中重金属离子的检测具备较高现实意义。而在此基础上，本文涉及的汞离子检测实例分析具备较高实践价值。因此，水中重金属离子检测相关的研究与实践中，本文内容能够发挥一定参考作用。

参考文献：

[1]赵国欣，赵明，李领川.环境水中重金属离子的现代检测方法研究综述[J].中州大学学报，2016，33（06）：119-122.

[2]马新华，李晓丽，高志贤.用于检测水中重金属离子的平板移界显色电泳方法的建立[J].解放军预防医学杂志，2014，32（04）：321-323.