分光光度法测定铅的研究进展

胡庆兰

(湖北第二师范学院 化学与生命科学学院；植物抗癌活性物质提纯与应用湖北省重点实验室，武汉 430205)

1 前言

铅有利也有弊，它既是一种被广泛应用的工业原料，又是一种对于人体和自然界来说很难降解的、可蓄积的、有毒害的重金属元素。从工业生产方面来说，铅因其熔点较低、易被氧化产生一层保护薄膜而被广泛应用于形成铅合金。从对人和大自然的危害方面来看，铅的毒害性也不可小觑。随着目前工业的飞速发展，环境中铅(Ⅱ)的含量也在与日俱增，而由于其很难降解、可蓄积、有毒害的特性，很容易在大自然中通过食物链在生物体内富集起来，对我们人类的身体健康和人类赖以生存的自然界造成巨大的破坏。

在面对铅给我们带来的利弊时，我们要始终秉承着“化学不是问题，化学解决问题”的态度来看待，合金金属材料中铅(Ⅱ) 含量的高低对合成材料的性能有显著的影响,环境(如土壤、水)中和日用品中的铅含量的测定也对人体和人类的生存环境有着重要的监测作用，因此铅的含量的测定就显得尤为重要。目前，测定铅(Ⅱ)的方法很多。主要有滴定法[1]、 原子吸收光谱法[2]、分光光度法[3]、极谱法[4]、溶出伏安法[1]、原子荧光光谱分析法[5]、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[6]等。分光光度法的灵敏度高、分析速度快、成本低廉、操作简单、易于推广使用，是目前检测铅(Ⅱ)最常用的分析检测方法。

近年来各学者对各类样品用分光光度法测定其铅含量的研究颇多，各类样品包括食品、化妆品、医药品(如中药，药品片剂)、矿物及合成材料、土壤和水，本文将从不同类显色剂在分光光度法测定铅中的应用的角度来进行综述。

2 研究进展

2.1 双硫腙显色剂

目前溶液中铅含量的测定多采用国标《食品中铅的测定》(GB5009．12)中双硫腙分光光度法，该方法具有测定的精度高、显色反应灵敏度高、测试成本低等优点，但是其选择性差，操纵繁琐的缺点也制约了该方法的应用。汪海港、李功、陈彪等[1]用分光光度法测定古代青铜器铅提取液中的微量铅。他们选用了20mL的具塞试管来代替原有的125mL的分液漏斗，并取消了掩蔽剂的使用，原溶液用量由20mL减少到了5mL，改进后的铅浓度范围内由0～5μg提高到0～9μg线性较好，且符合比尔定律。该测试的精度完全满足对古代青铜器铅提取液的铅(Ⅱ)含量测定的需求，同时改进了的方法也使得实验操作更加快捷，还便于批量测定。

2.2 偶氮类显色剂

偶氮类显色剂是指分子中还有偶氨基的一类显色剂，该类显色剂具有显色反应灵敏、性质稳定、选择性好和对比度大等优点。偶氮显色剂主要有偶氮胂类、偶氮磺类和偶氮酚类等。

2.2.1 二溴对氯偶氮羧胂(DBCCA)

潘振声和潘教麦[6]以二溴对氯偶氮羧胂(DBCCA)为显色剂，用分光光度法测定了微量铅(Ⅱ) 。他们发现铅离子量在25 μg (每25 mL 溶液)以内遵从比耳定律。该方法具有较高的选择性,较之二溴对甲偶氮磺系列有较高的选择性,较之二溴对甲偶氮磺系列和羧基偶氮羧系列，共存离子铜、锌、铝等浓度至少高出一个数量级,有更大的允许量。

2.2.2 二溴对磺酸基偶氮甲磺(DBS-MSA)

李惠霞、张其颖、王浩月[6]采用了二溴对磺酸基偶氮甲磺(DBS-MSA)为显色剂。在室温下用分光光度法进行了食品中的微量铅(Ⅱ)的含量测定,测定结果偏差很小，令人满意。同时他们结合了KI-MIBK 萃取和反萃取分离方法,能够掩蔽食品样品中大量存在的钙、镁离子的干扰，使得实验的灵敏度更高、测定结果更准确。

2.2.3 2-[(5-溴-2吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP也称BP)

于建忠、于凯妍、史晓燕[7]等人做了BP人工神经网络分光光度法测定了铜精矿中的铅(Ⅱ)和锌的实验。该实验以2-[(5-溴-2吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP也简称BP)为显色剂，加入TritonX-100溶液，在醋酸-醋酸钠介质(缓冲溶液的pH为4.4)中，溶液显色稳定并且吸光度最大。不过CTMAB在本实验中不适合用来作表面活性剂，它会让溶液的吸光度呈催化褪色趋势，而加入1.5mL的TritonX-100(每25mL溶液)时，增敏效果最好。以本实验这种方法测定铜精矿(不分离铜基质等主成分)中的Pb(Ⅱ)时，相对标准偏差为0.8%，结果令人满意。

王金鹏、杜芳艳、刘慧瑾[8]三人研究了食品中微量铅(Ⅱ)的测定，他们以2-[(5-溴-2吡啶)-偶氮]-5-二乙氨基酚(5-Br-PADAP也简称BP)为显色剂，分别测定了木耳、大米、皮蛋、松花蛋中的微量铅(Ⅱ)。用湿法消解的方法处理样品后，在pH 为10.0的硼砂一氢氧化钠缓冲溶液中、非离子表面活性剂Tween一80(乳化剂)加入量为1.00mL(每10.00mL溶液)时，大米、木耳、皮蛋、松花蛋中的微量铅(Ⅱ)的测定结果与AAS的相对标准偏差小于3%，准确度较高。

2.2.4 1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)

董红敏[1]用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)进行了铅锌矿中Pb(Ⅱ)的测定。她以丙醇来萃取，进行了铅(Ⅱ)的测定。建立了 PAN 水相光度法以外的测定铅(Ⅱ)的新方法，同时，该法无乳化现象，分相清晰，经济无毒，适用于某些样品中痕量铅(Ⅱ)的分析，具有很强的实用性。刘国霞、尹继颖、魏天妍[9]等人同样也以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)为显色剂进行了铅(Ⅱ)的含量的测定。她们以四氯化碳为萃取剂，丙酮为助溶剂，进行了铅(Ⅱ)的含量的测定。该方法适用于测量某些化妆品中的铅(Ⅱ)含量低于分光光度计检出限时对Pb(Ⅱ)的测定，将样品进行析相富集后用分光光度法直接测定有机相中的铅(Ⅱ)，铅(Ⅱ)的质量浓度在0．20—13μg/mL范围内遵从比尔定律。结果表明将析相微萃取技术与分光光度法进行很好的结合后，这是对化妆品中一些铅(Ⅱ)含量低于分光光度计检出限的样品铅(Ⅱ)含量测定的有效方法。

2.3 三苯甲烷类显色剂

这类显色剂分子母体骨架构型中含有三个苯环，其中两个呈苯环结构，另一个则为醌式结构，三者通过中心碳原子形成一个大的共轭体系[19]。三苯甲烷类显色剂主要有酸性显色剂和碱性显色剂，酸性显色剂主要有二甲酚橙(XO)、铬天青S(CAS)，碱性显色剂有孔雀绿等。

2.3.1 二甲酚橙(XO)

周芳、赵鑫、岳忠岩[10]选用了二甲酚橙为显色剂。测定了水果中铅(Ⅱ)含量的实验。测定的相对标准偏差很小，结果准确。邱艳、叶群丽、刘凯[11]同样也二甲酚橙为显色剂，采用分光光度法测定土壤中铅(Ⅱ)。采用二甲酚橙分光光度法，实验选择575nm处为测定波长，在六次甲基四胺-盐酸缓冲溶液(pH为5.4)中，选择AG作为表面活性剂(加入量为2.0mL/25 mL)，二甲酚橙的加入量为3.0mL/25 mL时进行测定，铅(Ⅱ)质量浓度在0～2．4mg/L范围内符合比尔定律，加标回收率为97．2%一102．7%。结果准确度较高。 周睿璐、付大友、袁东[12]等用二甲酚橙作显色剂，用分光光度法测定了茶叶中的铅(Ⅱ)含量。他们选择的测定波长为575nm处，他们发现在在六次甲基四胺-氢氧化钠缓冲溶液中(溶液 pH 约为 5.6)，加入4.5mL的邻菲啰啉作掩蔽剂(每25 mL)，二甲酚橙(加入量为1.4mL/25 mL)与铅(Ⅱ)反应生成红色络合物,铅(Ⅱ)含量在0 ～8 mg/L范围内线性相关。所测的三种茶叶中铅(Ⅱ)的含量的相对标准偏差分别为0.86%、1.32%、1.05%，测定结果令人满意，适合用来测定茶叶中的铅(Ⅱ)含量。

2.3.2 铬天青S(CAS)

张轶楠，翟庆洲，胡伟华[13]等以铬天青S(CAS)为显色剂。用分光光度法测定了土豆和硝酸钠中的铅(Ⅱ)含量。实验选择584nm处为测定波长，在0.5mol/L的硝酸介质中，加入30.2mmol/L的铬天青S(CAS)为显色剂(加入的量为4.5mL/25mL)，加入2.74×103mol/L 的CTMAB溶液为表面活性剂(加入量为1.5mL/25 mL)，在该波长处，铅(Ⅱ)质量浓度在0～0.8μg/mL范围内与吸光度呈良好的线性关系，符合比尔定律。用该方法测定土豆和硝酸钠中的铅(Ⅱ)时，相对标准偏差分别为1.46%和3.26%，测定结果令人满意。

2.3.3 孔雀绿

吴霖生、任炜[14]二人以孔雀绿为显色剂做了分光光度法水相快速测定铅(Ⅱ)的研究。 该文提出了水相快速分析Pb2+的新方法。对Pb2+标准溶液(4μg/mL)进行了11 次平行测定，相对标准偏差 3.4%。 取某蓄电池厂的工业废水测定，回收率为91.3%和93.2%，相对标准偏差分别为4.6%和 3.9%，本方法测定结果令人满意，适合用于快速测定水相的铅(Ⅱ)。

2.4 卟啉类显色剂

卟啉是一类在卟吩环上拥有取代基的大环化合物的总称[4]。当卟吩 N 上的氢被取代,金属离子可与卟啉形成金属络合物,此络合物在可见光谱区存在一条特殊的强吸收带,被称SoretBrand(索瑞带,即 B带)与金属配位后，B带发生移动因此有较高的灵敏度。

2.4.1 四(4-磺酸苯基)卟啉(TPPS4)

李方、郑怀礼[15]以四(4-磺酸苯基)卟啉(TPPS4)为显色剂。用分光光度法测定中药中铅(Ⅱ)、镉(Ⅱ)、铜(Ⅱ)的含量。该方法用于测定银杏叶和茶叶中的铅(Ⅱ)时，相对标准偏差分别为7.3%和6.6%，测定结果比较令人满意。

2.4.2 meso-四(4一硝基苯基)卟啉(TNPP)

程娟，黄俊，徐晓光[16]以meso-四(4一硝基苯基)卟啉(TNPP) 为显色剂。用分光光度法测定儿童食品中铅(Ⅱ)的含量。他们选择测定波长为470 nm处，利用铅(Ⅱ)与meso-四(4一硝基苯基)卟啉(TNPP)的配合反应生成Pb-TNPP来测定旺旺浪味仙洋芋点心中的微量铅(Ⅱ)，在pH为9.0的NaOH溶液的介质中，选择0.1 g/mL的Tween-80作为表面活性剂(加入量为0.8mL/10 mL)，实验测得样品旺旺浪味仙洋芋点心中的铅(Ⅱ)回收率为103.1%，每5g该儿童食品的铅(Ⅱ)含量为0.4605μg，其含量远小于国家标准0.5μg/g，几乎没有铅污染，可以放心食用。本方法可用于食品中少量铅(Ⅱ)的检测，灵敏度高，重复性好，操作简单。

2.4.3 meso-四-(3，5-二溴- 4-羟基苯)卟啉(T(DBHP)P)

肖新峰、张新申、龚正君[17]等采用了meso-四-(3，5-二溴- 4-羟基苯)卟啉(T(DBHP)P)为显色剂。用分光光度法来测定水中的痕量铅(Ⅱ)。载体双硫腙浓度为0.03%，膜孔径为0.3μm，富集时间为30 min。在此条件下，方法的检出限为 0.2 μg/ L；线性范围为 0.5 ～l00 μg/ L。分别测定了自来水、河水、工业废水中Pb(Ⅱ)的含量，回收率分别为98.4%、94.9%、104.1%，本方法的准确度较高，测定结果令人满意。

2.4.4 四(4氯苯基)卟啉(TClPP)

单驰、李敏智、朱敏[18]等以四(4氯苯基)卟啉(TClPP)为显色剂。用分光光度法测定了环境水样中的微量铅(Ⅱ)。实验选择466 nm处为测定波长，在硼砂氢氧化钠缓冲溶液(pH=10)中，加入四(4氯苯基)卟啉(TClPP) 0．60 mL，再以Tween-80微乳液0．40 mL(每10mL溶液)作为表面活性剂，铅(Ⅱ)与四(4一氯苯基)卟啉能够形成1∶1的稳定配合物，铅(Ⅱ)质量浓度在0～160μg/L范围内与吸光度呈良好的线性关系，符合比尔定律。用本方法测定环境水样样品中的微量铅(Ⅱ)的回收率为100.1%、99.5%、98.8%、99.0%、98.6%、98.9%，本方法的准确度较高，测定结果令人满意。

2.5 其他类显色剂

2.5.1 邻羟基苯基荧光酮(o-HPF)

陈百玲、方艳芬、黄应平[19]等以邻羟基苯基荧光酮(o-HPF)为显色剂。用分光光度法测定不同产地魔芋中铅(Ⅱ)含量。实验选择516 nm处为测定波长，在NH3·H2O-NH4Cl缓冲溶液中(pH约为9.5)，加入CTMAB作为在阳离子表面活性剂及邻羟基苯基荧光酮(o-HPF)为显色剂，与铅(Ⅱ)形成Pb-HPF-CTMAB三元配合物，大大提高了灵敏度。三种不同产地的魔芋样品中的铅(Ⅱ)含量测定结果的相对标准偏差分别为6.68%、4.23%、9.70%，其铅(Ⅱ)含量的平均加标回收率分别为106.4%、102.1%、100.0%。该方法测定结果准确度高，令人满意。

2.5.2 甲基百里酚蓝(MTB)

邹时英、王蓉、付大友[20]以甲基百里酚蓝(MTB)为显色剂。用分光光度法测定了食品中的铅(Ⅱ)含量。三种食品测定出的结果分别为：回收率分别为102.7%、102.0%、96.3%，相对标准偏差分别为3.2%、2.3%、1.5%。本方法的准确度较高，测定结果令人满意，适合用于食品中的铅(Ⅱ)含量的测定。

3 总结与展望

综上所述，近年来分光光度法测定铅(Ⅱ)的研究随着科学技术的发展得到了飞速的发展。显色剂由传统的双硫腙显色剂，到偶氮类显色剂、三苯甲烷类显色剂、卟啉类显色剂等，显色剂的种类越来越丰富。并且在样品处理[21]和富集方面有着更多的传统方法和新技术联用[22]和改进，如支撑液膜萃取富集和流动注射技术联用、析相微萃取技术和双硫腙改进实验等，使得测定时的检出限更低，测定结果更准确。同时，也有对各种表面活性剂、介质、掩蔽剂、加热时间等条件的不断尝试和选择优化，使得分光光度法测定铅(Ⅱ)的研究发展的更加好和多元化。

铅(Ⅱ)的测定涉及食品、化妆品、医药品(如中药，药品片剂)、矿物及合成材料[23]、土壤和水等各个方面，是我国各类产品的质量及卫生状况的一项重要指标，也是世界各国环境监测的必测物质之一。相信随着科学技术的不断发展，分光光度法测定铅(Ⅱ)的方法将会越来越优，比如合成新型卟啉,从卟啉的结构入手,引入其它取代基,改善卟啉的理化性质；探索合适的测定条件,尝试新的催化剂、掩蔽剂和表面活性剂等；结合新的分析方法,提高灵敏度,扩大应用范围。让化学更好地服务于我们的生产生活，更好地监测我们的生存环境，让我们的未来更美好。