（环境科学专业论文）流动注射化学发光分析法在环境分析中的应用(1).pdf

用于土壤消解样品中c d ( 1 i ) 的测定，取得了良好的结果。 关键词流动注射化学发光鲁米诺溴酸钾亚硝酸根苯酚离子交换分离镉环 境样品 a b s t r a c t w er e v i e w e dm ed e v e l o p m e n to fc h e m i l u m i n e s c e n td e t e h n i n 砒i o na n di t s 印p l i c a t i o n i nm ee n v i m n n l e n 协la n a l y s i s i t 、a si n v 0 1 v e dt h a tm ep r o g r e s so f c h e m i l u m i n e s c e n t a 工l a i ”i c a lm e m o d si nt h c1 a s ty c a sa i l di t s 印p l i c a t i o nt om e 趿a j y s i so fa i re n v i r o n m e m w a t e re n v i r o n m e n ta n ds o i le n v i r 0 1 1 1 1 1 e n t 1 1 1a d d i t i o n ，w eg i v et h ep r o s p e c to fn o w i n j e c t i o n c h e m i l u l l l i n e s c e n ta n a l ”i c a lm e t h o d sd e v e l o p m e n t ， o l l rw o r kp r e s e m sas e r i e so fs e n s i t i v ef l o wi 内e c tc h e m i l u m i n e s c e n c e 删y s i s m e t h o di nd e t e n n i n a t i o no fe n v i r o 咖e n t a js a m p l e s i ti n c l u d e st h r c ep 矾s ：f i o w - i n j e c t i o n c h e m i l 啪i n e s c e n td e t e r m i n a t i o no ft f a c en i 啊t e ； f l o w i n j e c t i o n c h e m j l u m i n e s c e n t d e t c 肌i n a t i o no fp h e n o l ；d e t e r n l i n a t i o no fc d ( i j ) i ne n v i r o n m e n t a ls 锄p l e sb yf l o w i n j e c t i o nc h 锄i i u m i n e s c e n c ea n a l y s i sa r e ri o n - e x c h 锄g es e p a r a t i o n i n p r e s e n tw o r k ，w ee s t a b l i s h e d am o d e lo ff l o w 一e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n t d e t e m l i n a t i o no ft r a c en i t r i t e t h i sm o d e l i sb a s e do nt h a tw h e nn i m t e 、sa d d e di n t 0t 1 1 e s y s t e mo f l u m i n o l - p o t a s s i u mb r o m a t e ，m o r ej n t e n s i v ec h e m i l u m i n e s c e n c ew a so b s e n r e d a n e wn o w i n j e c t i o nc h e m i l 啪i n c s c e n t ( c l ) m e t h o df o rt h ed e t e m l i n a t i o no fn i 们t eh a sb e e n p r o p o s e d t h ed e t c c t i o nl i m i t eo f n 0 2 一i s2 ，o 1 0 9 9 m l ( 3 0 ) ，n l el i n e a rr a l l g ew a s4 0 10 9g m l 4 o 1o 一6g a l l l t h i sm e m o dh a sb e e ns a t i s f a c t o r n y 印p l i e dt od e t e n t l i n c n 0 2 一i nw a t e rs 锄p l e s ，f o o d s m f f s 锄p l e s ，a 1 1 d n o x 证砌b i e n ta i 。 o nt h ef o u n d a t j o no f 也ee s t a b l i s h i n g t h e 融1 a l y s i sm e t h o d ，w es t u d i e d t h e c h e 向l 哪i n e s c e n c em a c h i n eo ft h es y s t e m ，p a s s i n go fas e r i e so ft h ee 娲c tt h a v e i i f i a b l e t e s t sa n dt 1 1 ec h e m i l u m i n e s c e n c ek m e t i c sg e n e r a lv i e wa n dc h e m i l u m i n e s c e n c es p e c t m m i i i w a v e - l e n 舀hs c a n e d ，w eg o tt t l ec o n c l u s i o nt h a tm i ss y s t e mi sa c c o r d i n gt on i 埘t es e n s 衔z e m el u m i n o l p o t a s s i 啪b m m a t ec h e m i l u m i n e s c e n c er e a c t i o n i n 1 i sp 印e r ，an e wc h e m i l u m i n e s c e n c em e t l l o df o r t h ed e t e 】m i n a t i o no f p h e n 0 1b a s e d o ni t ss e n s i t i z a t i o no nt t l el u m i n o l k b 幻3 s y s t e mw a sp r e s e n t c d t h el i n e a rr a n g e f o rp h e n o li s0 o o l 2 5 m l w i t l lad e t c c t i o nl i m i to f0 3 5ug ，l t h ep r o p o s e d m e t h o dh a sb e e n 印p l i e dt 0t h ed e t e n l l i n a t i o no fp h e n o li 1 1i n d u s t r i a lw a t e r s 、v i t l l s a t i s f k t o r yr c s u l t s b a s e do nm ei i l t l i b i t i o ne 恐c to fc d ( i i ) o no p - 1 u m i n o l h 2 0 2c h c m i l u m m e s c e n c e s y s t e m ，af l o w 删e c t i o nc h e m i l u m i n e s c e n c ea n a l y t i c a lm e t l l o dh a sb c e nd c v e l o p e da n d 叩p l i e dt ot h ed e t e 肌i m t i o no fc d ( 1 i ) i nt 1 1 ew a t e ra 1 1 ds o i ls 锄p l e sa r e ri o n e x c h a l l g e s 印a r a t i o n t h ed e t e c t i o n l i t n i t w a s1 o 1 0 。6 9 l ( 3 0 ) ，a n d t h e l i n e a rr e s p o n s e w a so b t a 访e d w i t h2 o 1o 6 l 1 0 1 0 2 l e x c e p tc o ( i i ) ，c “i i i ) ，f e ( i i ) ，h g ( 1 ) ，t 1 1 em e 山o dh a s b e e n s u c c e s s f u l l y u s e di n a i l a l y s i s o fs y n t h e s i z e ds a i l l p l e s t h i sm e m o dh a sb e e n s a t i s f 她t o m ya p p l i e dt od e t e 肌i n ec d ( i i ) i ne n v i m m e n t a ls 锄p l e s i ( e y w o r d s ： c h e m i l u m i n e s c e n c e ，f l o w _ 两e c t i o na 1 1 a l y s i s ，1 u m i n o l ，p o t a s s i 啪 b r o m a t e ，n i t r i t e ， p h e n o l ，i o n e x c h a n g es e p a r a t i o n ，c d ( i i ) ，e n v i r o l l i n e n t a ls a m p l e 8 v 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 1 1 化学发光分析法 1 。1 。1 化学发光分析法的发展 化学发光( c h e m 订啪i n e s c e n c e ，简称c l ) 是某些化学反应中释放的化学能导致 反应体系中基态分子跃迁至激发态，再由激发态返回基态时所产生的一种光辐射现 象。这种辐射是在没有任何光、热或者电场等的激发情况下，由化学发光反应激发而 产生的光辐射。化学发光分析是根据化学反应产生的辐射光的强度或辐射总量来确定 其相应组分含量的分析方法。此法突出的优点是灵敏度高，由于不需要外来光源，从 而避免了瑞利散射和拉曼散射等嗓音的影响，大大提高了信噪比，检出限可达1 0 1 2 g m l ，一般在1 0 1 0 。9 m l ；另外一个突出的优点就是线性范围宽，可达6 个数量级； 此外还具有仪器设备简单、分析快速、容易实现自动化等优点【l “。作为一种有效的 痕量分析方法，在环境科学和生命科学等领域中具有广泛的前景。 最早发现的化学发光现象发生在生物体内，即萤火虫，现称之为生物发光 ( b i 0 1 唧i n e s c e n c e ) 吼到了十九世纪，人们发现简单的非生物有机化合物也能产生 化学发光i4 1 。1 8 7 7 年r a d z i s z e w s k i 【5 1 证实在乙醇一氢氧化钾溶液中，氧气与洛粉碱 ( l o p h i t l e ，2 ，4 ，5 - 三苯基咪唑) 反应时能发光，并观察到大量的生物原质( b i o i o g i c a l o r i g i n ) 用类似的方法处理也能发光。随后，人们又陆续发现了联苯三酚( p y r o g a l l 0 1 ) 和格林纳( g r i n a r d ) 等发光试剂。1 9 2 8 年，a l b r e c h t l 6 j 发现了鲁米诺( 1 u m i n 0 1 ) 的发 光现象，成为化学发光史上的一个重要的罩程碑。由于鲁米诺具有较高的发光效率、 结构简单、容易合成、水溶性好，得到分析工作者们的重视并进行了较为深入研究。 1 9 3 5 年k g l e u t7 j 等人发现了光泽精( l u c i g e n i n ，二甲基连吖啶盐) 同样具有较高的发 光效率。出于大多数化学发光非常微弱，且稍纵即逝，而且由于检测器的限制，使得 化学发光反应的应用受到了限制。2 0 世纪6 0 年代以前，化学发光的研究处于单纯的 发光现象和机理的研究探讨阶段。 到了6 0 年代以后，现代电子技术工业和高灵敏度的光电传感器的发展，为研究 和测试化学发光提供了许多新技术和新手段。同时，生命科学、环境科学、材料科学 的兴起，对化学发光测试起到了推动作用，化学发光在这些领域的应用和研究也得到 了广泛的发展。国外化学发光分析方面的研究在六、七十年代得到了迅速的发展，现 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 在，化学发光分析的研究和应用仍然是痕量分析中的一个十分重要的研究方向。国内 化学发光分析方面的研究起步于八十年代初期。自章竹君【8 】及其课题组在鲁米诺的合 成、发光仪器的研制方面取得突破性进展以来，短短的一、二十年时间，国内化学发 光分析的研究有了很大的发展。目前，化学发光分析法测试元素周期表中的金属元素 达4 0 多种【9 】。随着光电检测技术和电子计算机的应用发展，使得各种化学发光仪器 更加趋于完善，灵敏度更高，操作更加简便，分析速度更快，自动化程度更高。化学 发光法与流动注射、色谱、离子交换等分析技术的联用也取得了较好的发展。 目前，化学发光分析在微量和痕量测试方面有突飞猛进的发展，在分析速度、灵 敏度和仪器上有了显著的改善，在方法的选择性方面也有了显著的提高。当前和今后 的一段时问里，化学发光分析方法的研究热点在于：进一步合成、寻找一些新的、发 光寿命长、量子效率高以及选择性好的发光试剂；化学发光新体系的研究；化学发光 与其他分析技术的联用；化学发光探针技术以及化学发光免疫分析技术的自动化、连 续化和程序化方面的发展；固体表面的化学发光分析法；电致化学发光分析法；化学 发光分析法在生命科学、环境科学等学科的实际应用等。 1 1 2 化学发光分析法的基本原理 一 pp 化学反i 碰能il 北 l l w 口僦量 a + b 上cf 图1 ，j 化学发光发生的反应过程 化学发光是指在化学发光反应中，反应的中间产物( 或者反应物，反应产物) 吸 收了反应释放的化学能，由基态跃迁至电子激发念，当其回到基态时所产生的光辐射。 其过程主要有图1 1 所示的两种可能1 1 0 1 ：物质a 和b 反应，产生激发态的c + ，c 4 为发光物质，可以直接发出能够被检测的光；物质a 和b 反应，同样产生中间体 c ，当体系中存在另一种易于接受能量的荧光物质f 时，c 把能量传给f ，使其接受 能量由基态跃迁到激发态，当激发态分子返回基态时，产生化学发光现象，其发光体 是荧光物质f + ，发光的波长与荧光物质的荧光波长相一致。其反应历程可以用以下式 子简单表示： 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 或者 ( 1 1 ) 爿+ 曰_ c + + d ( 1 2 ) c + 寸c + 加 ( 2 1 ) 一+ 口 c 十+ d ( 2 2 ) c 牛+ f 斗f 幸+ c ( 2 _ 3 ) f + _ f + 矗v 化学发光反应激发过程是利用化学反应使分子总能量有所提高。在每一物质的分 子中，都具有一系列紧密相隔的能级，即电子能级。在化学发光反应中，物质分子吸 收一定的化学能量，所吸收的能量等于跃迁所涉及的从较低能级到较高能级问的能量 差，于是便发生电子从较低能级向较高能级的跃迁，形成的这种处于激发状态的分子， 成为电子激发态分子。处于激发态的分子是不稳定的，它可能通过辐射跃迁、非辐射 跃迁和内能量转换光辐射等分子内的去活化过程丧失过多的能量而返回基态；或者通 过分子间的去活化过程返回基态。当返回基态时，电子激发态分子具有的能量以光辐 射的形式释放出来的现象即为化学发光现象。 产生化学发光的反应必须具备两个条件，一是该反应能释放一定的能量，且释放 的能量可以被某种反应物或者中间产物所吸收，使之处于激发态；二是这种激发态的 产物具有一定的化学发光量子产率，或者可以将其能量有效地转移给某种荧光物质， 激发其产生辐射。因此，并不是任何化学反应都能产生化学发光现象。所以，如果测 量条件适当，化学发光分析法会有足够的选择性。 化学发光分析是化学反应产生光辐射现象的一种重要应用，是通过测量化学发光 反应的化学发光强度( 或化学发光总量) 来测定样品分析中分析物浓度( 或含量) 的分 析方法。与化学发光反应体系有关的一些物质皆可应用于化学发光分析方法的测定。 主要包括：参与化学发光反应的反应物；化学发光反应的催化剂、增敏剂、抑制剂等； 偶合反应中的反应物、催化剂、增敏剂等：利用上面的几类物质标记其他物质进行测 定，迸一步扩大化学发光分析的应用范围。 1 1 3 化学发光试剂的主要类型 研究和应用最早的化学发光体系，以有机物作为发光剂的情况较多。如目前研究 较为成熟的有鲁米诺、光泽精、洛粉碱、过氧草酸酯、多羟基化合物、邻菲哕琳类化 合物等，它们的发光效率较高，现已广泛用于多种金属和非金属无机离子以及有机物 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应片j 和生物样品的分析。近几年，一些新的发光试剂以及化学发光体系的研究成功，使化 学发光分析呈现出新的局面。 o n h l n h h o h o 3 0 n h 2 c n + ( d ) b 1 o h 0 h ( e ) l 图1 2 化学发光试剂的分子结构图 ( a ) 鲁米诺( 1 u m i n 0 1 ) ；( b ) 。光泽精( l u c i g e n i n ) ；( c ) 洛粉碱( l o p h i n e ) ( d ) 邻菲哕 啉( 1 ，1 0 p h e n a n t h m i i n e ) ( e ) 槲皮素( q u e r c e m i n ) ( f ) 硝基苯基荧光酮( g ) 双一 ( 2 ，4 ，6 三氯苯基) 草酰酯( d n p o ) l 1 3 1 酰肼类发光剂 在化学发光分析中，酰肼类有机物是一种常用的化学发光试剂，研究和应用最多 的是鲁米诺的化学发光反应。a l b r e c h t l 6 l 在1 9 2 8 年发现鲁米诺试剂以来，人们对鲁米 诺的化学发光行为的研究做了大量的工作，鲁米诺体系的分析法在化学发光分析中占 了很重要的位置。鲁米诺( 图1 2 a ) 性质稳定，结构简单，易于合成，无毒，不污染环 境，易溶于碱性水溶液，可在碱性介质中发生化学发光反应，被氧化成激发态的中间 体( 3 一氨基邻苯二甲酸根离子) ，然后辐射出最大波长为4 2 5 n m 的化学发光。对于 鲁米诺的化学发光体系，可以使用多种氧化剂。常用的氧化剂有过氧化氢、高锰酸钾、 碘和次氯酸盐，使用最多的是过氧化氢。应用鲁米诺化学发光体系进行物质定量分析 4 塞 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 主要有：一些过氧化物酶、血红素、过渡金属离子或者它们的配合物等对鲁米诺一过 氧化氢化学发光体系的催化作用，在一定的条件下，会属离子的含量与化学发光强度 成正比，从而对含金属的化合物进行定量分析。鲁米诺一过氧化氢化学发光体系对于 过渡金属具有很高的检测灵敏度，结合低压离子色谱，可以同时测定c u ( i i ) ，c o ( i i ) ，c r ( ) ，f e ( i i ) ，和m n ( i i ) 等5 种过渡金属离子，应用于维生素b 1 2 中 的钻和人发中的铜、铬、钴、铁和锰的测定，结果与原子吸收法测的结果基本吻合【l “。 将鲁米诺的衍生物如异鲁米诺标记到羧酸和氨类化合物上，经过高效液相色谱或者液 相色谱等方法分离后，再在碱性条件下与相应的氧化剂、增敏剂反应进行化学发光检 测。鲁米诺衍生物或者类似物质作为化学发光标记试剂获得了广泛的应用，其中最常 用的发光试剂是a b e i 6 - 时一( 4 - 氨基丁基) n - 乙基】氨基- 2 ，3 一二氢一1 ，4 - 酞嗪二酮) 。早在 2 0 世纪7 0 年代，a b e i 就被用作发光标记试剂，其标记方法也比较简单，已用于羧 酸13 1 、胺1 1 2 - 1 引、核酸核玳、地高辛、硫醇以及多羟基化合物的化学发光标 记i i ”。另外关于鲁米诺的化学发光分析的应用还有测定对鲁米诺的化学发光反应有抑 制和猝灭作用的有机化合物和通过偶合反应间接测定对反应起作用的有机物活无机 物等。 1 1 3 2 光泽精发光剂 kg l e u _ j 在1 9 3 5 年发现光泽精在碱性介质中，有过氧化氢存在下，产生强的化学 发光反应。光泽精( 图1 2 b ) 是继鲁米诺之后又一最为有效的化学发光试剂之一，在碱 性条件下，过氧化氢氧化光泽精生成四环过氧化物中间体，n 一甲基吖啶酮是该反应 的发光体，辐射出蓝绿色的光。发光的最大波长是4 7 0 啪。与鲁米诺一样，利用光 泽精化学发光反应可以直接检测过氧化氢及其超氧化合物：f e ( i i ) 【1 9 _ 2 ”、c o f l i ) 【2 2 1 、 s n ( ) 1 2 3 l 、a g ( i ) 【2 4 ，2 5 1 等可以催化光泽精化学发光反应，从而可以用光泽精体 系对其进行化学发光法测定；光氧化抗坏血酸可产生过氧化氢，据此可以利用光泽精 测定血清中的抗坏血酸2 6 1 。k a t s u r a g ih 【2 7 1 等人利用光泽精二甲基乙卤化胺一碱的体系， 测定了人体蛋白，检出限为1 p l ，r s d 为2 2 2 9 。h a s e b e t 【2 8 等人利用光泽精 一胶束一f e ”一n a o h 体系，测定了维生素，检出限为2 n m o l l ，线性范围为0 2um o n 。 6 0 p m o l l ，标准偏差为1 9 。l u x h 等人利用光泽精一h 2 0 2 - n a c l o 体系，测定了 废水中的甲醛，检出限为0 0 5 n g m l ，线性范围为i o n 咖l l o o n 咖l 。s t e e nr a 【3 0 1 等人利用光泽精一k o h 体系，测定了肝素，其检出限为9 0um 0 1 ，l 。l i njm 【3 1 1 等人将 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 触j 注入光泽精- n a o h 溴化物化学发光体系中，测定了其含量。检出限为1 p i n o i ，l ， 标准偏差小于6 1 ，此法可用于测e i a 、人体尿和血清中绒毛膜促性腺激素。p e r e z r u i z 【3 2 1 等人将维生素中氨基酸和甲苯胺盐一起注入磷酸盐缓冲液光泽精k o h 的体 系中。检出限为o 2 砌0 1 l ，线性范围为1 1 姗o l l o 3 m m o l ，l 。此法可用于配药、 果汁、软饮料、血清中的氨基酸测定。a l w a n h a naa 等人将c 0 2 + 注入到光泽精的 载液中，与h ：0 2 k o h 相混合，注入流动管，测定卡那霉素的化学发光，其检出限为 o ，l p m 0 1 ，l ，线性范围大于1 0 pm o l ，l ，标准偏差为1 1 9 。m a e d am 【3 4 j 等人利用光泽 精一碱一h 2 0 2 的体系测定了f 族硫酸盐的含量，线性范围为3 m m o l l 3 0 m m o l l 。c h e n g n l 3 5 】等人利用电致发光法( e c l c l ) 在碱性条件下测量血晶质的化学发光。检出限为 o 1 n m l ，相对标准偏差为2 8 。l i njm 【3 6 j 等人利用毛细管化学发光法( c e c l ) 在光 泽精一乙腈的体系中检测过氧化钡的化学发光，其检出限为1 0 m o l 几7 0 n m 0 1 l ，线 性范围为o 0 7 um o 帆6 um o l l ，此方法可用于精氨酸和谷氨酸的分离。1 址e d a m 【3 7 】 等人利用高效液相色谱法在甲醇一乙酸钠一光泽精k o h 的体系中检测皮质甾的化学发 光，其检出限为5 0 p m o l 。m a e d a m 【3 8 】在光泽精一k o h 的体系中检测皮质醇类、羧酸酯 的化学发光，其检出限为5 0 0 硒o l ，线性范围分别为2 p m o l 1 4 p m o l ，2 p m o l 2 0 p m o l ， 其他皮质醇类为0 5 p m o l 5 p m o l 。z a p o r o z h e t soa f 3 9 】等人将光泽精固定在硅胶上作为 固态化学发光试剂来检测v ( ) 、f e ( i i ) 。其检出限分别为o ，7ug ，l 和0 8u l ，线 性范围为o 0 2 m m o l l 2 0 m m o l l ，相对标准偏差小于1 0 。 1 1 3 3 亚胺类发光剂 亚胺类发光剂的代表物质是洛粉碱( 图l ，2 c ) 。洛粉碱是文献旧载最早的主要发 光试剂之，主要应用于金属离子的分析检测h o ，4 ”。i n g l ejd 等利用洛粉碱的化学发 光体系测定了c r ( i 儿) 【4 2 】、c o ( 1 i ) 1 4 3 j ；最近，随着新的洛粉碱系列发光试剂的成 功研制，洛粉碱类发光试剂进入一个发展较快的阶段。近年来，n a k a s h i m a 等先后合 成了三个系列的洛粉碱衍生物，并通过流动注射技术研究洛粉碱及其衍生物的发光性 能1 4 4 叫“。发现在洛粉碱衍生物咪唑环2 位上的苯环2 、3 位或4 位碳上键合一0 c h 3 ， 洛粉碱衍生物发光减弱：而在4 一位上键合c 0 0 h 、c 0 c l 、c o n h n h ，、一c o n h n h c 0 ( c h 2 ) 4 c h 3 时，洛粉碱衍生物发光性能得到较大增强f 4 6 j 。此外，洛粉碱过氧化物的 研究也取得初步进展。由于洛粉碱过氧化物的发光性能受苯环取代基影响大，通过在 苯环上结合离子载体功能团，基于离子载体与客体离子的络合作用，可控制洛粉碱过 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 氧化物的发光性能。o k 锄o t o 【4 7 1 合成了带有冠醚基团的洛粉，并研究了其对碱会属和 碱土金属离子的作用。并研究了其对碱金属和碱土金属离子的作用。在n a + 作用下， 发光显著蓝移，发光强度增强；在m 矿+ 作用下，发光强度降低，是一种性能较好碱 金属和碱土金属离子的潜在发光分析试剂【4 4 】。 1 1 3 4 邻菲哕啉类发光剂 邻菲哕啉( 1 ，1 0 p h e n a n t h r o l i n e ) ( 图1 2 d ) 在碱性介质中，可以与过氧化氢等 氧化剂反应产生较强的化学发光信号。许多痕量金属离子c o ( 1 1 ) ，f e ( i i ) ，p b ( i i ) ， c u ( i i ) ，a g ( i ) 等元素容易催化该发光反应陋5 0 1 。目前，邻菲哕琳类发光试剂已 用于这些元素的测定。虽然选择性不高，但结合富集手段，可以取得满意的结果。朱 粉霞，杨德玉等1 5 1 l 研究了表面活性剂对痕量p b ( i i ) 催化h 2 0 2 氧化鲁米诺一邻菲哕 啉化学发光反应的影响。以吐温一2 0 为增敏剂，建立了增敏反应化学发光测定痕量铅 的新体系。本方法线性范围宽( 1 1 0 - 6 1 1 0 4 m g m l ) ，检出限低( 2 5 1 0 m g ，m l ) 。可用于食品营养添加剂，如丙酸钙、乳酸钙、醋酸钙和卵黄等高磷蛋白 中铅的测定，结果良好。张悟铭等【5 2 】利用邻菲哕啉一过氧化氢一钴一铜协同催化化学 发光体系测定铜，检测f 限为4 p p t 。于振安等5 剐的邻菲哕啉一过氧化氢一锡( i v ) 化 学发光体系使测定铜的检出限达到了o 1 6 n m l 。张小燕等1 5 4 j 在p h 为2 2 5 范围内， 使a g + 与邻菲哕啉形成1 ：1 的络合物a g r + ，在非离子表面活性剂t r i t o nx 一3 0 5 存 在下，催化鲁米诺一过氧化氢体系产生化学发光，比单独银离子产生催化该体系产生 的化学发光强度高5 倍以上，最低检出的a g + 可达2 7 1 0 - 7 9 几。在选定的条件下， 只有铁、钴、铬等离子对测定有不同程度的干扰，大多数伴生元素不干扰测定结果。 以e d t a 为掩蔽剂的条件下，该化学发光体系具有较好的选择性。周延秀，李峰等5 5 】 基于邻菲眵啉对高碘酸钾碱性鲁米诺一铁( i ) 体系发光强度的增敏作用建立了水 体中总铁的反向流动注射化学发光检测方法。该法线性范围在l 1 0 叫l o m 蜀，l ，检 测限为3 1 0 _ 6 m g l ，对于5 1 0 - 3 m 叽f e ( i i ) 测定9 次的相对标准偏差为o 9 。 此方法已用在水处理中总铁的检测。 1 1 3 5 多羟基化合物类发光剂 多羟基化合物如没食子酸、连苯三酚或槲皮素( 图1 2 e ) 等在碱性介质中被过氧 化氢、0 2 等氧化时有发光现象。这类化合物在选定的条件下，各自的发光体系有较好 的选择性，并且在各自的体系中发出不同波长的荧光光谱和发光光谱。谢成根【5 6 j 等发 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 现没食子酸在p h 为9 4 的n a 2 c 0 3 一n a h c 0 3 中，对鲁米诺k 3 f e ( c n ) 6 化学发光体 系具有很强的增敏作用，结合流动注射分析技术，建立了流动注射化学发光增强法测 定没食子酸。该法成功地用于测定健民咽喉片中没食子酸的测定。他们1 5 还在甲醛存 在条件下，高锰酸钾在酸性介质中氧化桕j 苯二酚而发生化学发光反应，建立了测定用 于测定水样中加入的痕量的问苯二酚化学发光分析法。叶蕾等【5 8 i 发现n a l 0 4 氧化h 2 0 2 会产生微弱的化学发光现象，不同的多羟基酚类会不同程度的增强这一化学发光行 为，据此建立了测定多羟基酚的化学发光分析方法，测定了自来水水样中连苯三酚的 含量。韩鹤友等 5 9 6 0 1 基于槲皮素一h 2 0 2 一c r ( ) 一k o h 化学发光体系，采用反相 流动注射技术，建立了测定痕量铬( ) 的新的化学发光分析法。庄惠生等【6 】基于联 苯三酚对k i o 。氧化异硫氰酸异鲁米诺( i t c 聊配学发光新体系有显著的增强作用的现 象，建立了一种高灵敏的测定联苯三酚的化学发光分析新体系。测定联苯三酚的线性 范围为1 7 5 1 0 。8 2 5 1 0 6 m 0 1 l ，检测限为3 4 1 0 4 m 0 1 l ，用该法对自来水中 的联苯三酚进行了测定。 1 1 3 6 三苯甲烷类发光剂 三苯甲烷类发光试剂种类较多，根据苯环所含有的基团酸碱性可分为酸性和碱性 两大类。酸性试剂有羧酸酚醌类，氨羧酚醌类及酚醌毗喃类等；碱性试剂有碱性三苯 甲烷类，罗丹明b 类( 吡哺类) 等。目前已用罗丹明b 【6 2 、茜素紫、苯并吡喃、苯基 荧光酮( 图1 2 f ) 1 6 。6 5 】及其衍生物等应用于钴、铬、金等元素的化学发光测定。朱英 贵，王伦等【6 6 】基于硫离子对罗丹明b 过氧乙酸- n a 0 h 化学发光有较强的增敏作用， 建立了流动注射化学发光增强法测定痕量硫的新方法。张子瑜。周敏【6 7 】利用在酸性条 件下铝。桑色素配合物对罗丹明b c e ( ) 化学发光体系的增敏作用建立了一种测定微 量铝的流动注射一化学发光新方法。天然河流水质模型的扩散系数通常采用罗丹明b 作示踪剂来测定。因此，河水中罗丹明b 测定的准确度对水质模型的建立和精度至关 重要。李光浩，孟媛等【68 】基于c r ( ) 催化罗丹明b 与过氧化氢的化学发光反应的 实验事实，建立了测定示踪剂罗丹明b 的化学发光测定方法。同样是基于c r ( ) 催化罗丹明b 与过氧化氢的化学发光反应，朱昌青，王伦等i 叫利用i ( i ) 催化c r ( ) 氧化a s ( i i i ) 的反应与该化学发光反应的偶合，建立了测定加碘食盐、酱油、 水样中的微量碘离子的化学发光分析方法。朱秀会，于振安等【7 0 】用自行组装的流动注 射化学发光分析仪，利用茜素紫一乳化剂o p h 2 0 2 t i ( ) 化学发光新体系，用 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 于水样中钛的分析。 1 1 3 7 过氧草酰类发光剂 过氧草酰类( p e r o x y o x a l a t e ) 发光剂，是一系列芳基草酰类发光剂，具有较强的 化学发光效率，它们是一类比鲁米诺、光泽精、三苯甲烷类、多羟基化合物等发光剂 更为有效的化学发光试剂，其光量子效率达3 4 【7 ”。这一发光体系的发光现象最早 是由c h a n d m s s 发现的，在1 9 6 3 年他首先报道了在蒽的存在下，革酰氯与过氧化氢的 化学发光反应【72 1 。随后r a u h u t 等对该类反应做了较为系统的研究，合成了一系列草 酰酯试剂并考察了其与过氧化氢在非水体系中的化学发光反应 7 3 _ 75 1 。，目前，主要的 草酰类试剂有双( 2 ，4 ，6 一三氯苯基) 草酰酯( 图1 2 9 ) ，双一( 2 ，4 ，二硝基苯 基) 草酰酯，双一( 2 ，6 一二氯一4 一氟苯基) 草酰酯等。这类草酰类发光剂已用于 无机离子和有机化合物的分析。过氧化草酸酯与过氧化氢反应生成类似1 ，2 一二氧杂 环丁烷酮( 1 ，2 一d i o x e t a i l e d i o n c ) 的中间体，由此把能量转移给荧光受体。k o b a y a s h i 等f 7 6 1 把这个反应发展成为荧光物质的高效液相柱后化学发光检测，随后，这种高灵敏 度的检测方法很快地被应用于多环芳烃的测定【7 7 】。w e b e r 和g r a y e s k i 把这种检测体 系与毛细管电泳液相色谱联用，测定了2 一氨基蒽和芘，检测限分别为4 5 0 矗n o l 和 6 0 0 f m o l 。硝基化多环芳烃地荧光强度相对较弱，对过氧化草酸酯一过氧化氢化学发 光体系的增敏作用芘氨基化多环芳烃低，h a y a k a w ak 等为了提高硝基化多环芳烃 的测定灵敏度，通过样品柱前化学还原处理，将硝基多环芳烃上的硝基还原为氨基， 从而取得了良好的效果。除了具有荧光特性的多环芳烃以外，其它的一些易被化学发 光反应激化的荧光化合物，如尸胺、组胺、腐胺、精胺、亚精胺以及酪胺【8 “、生物碱 【8 1 8 2 】、丹酰化化合物1 8 3 _ 8 5 1 等，同样可以采用过氧化草酸酯一过氧化氢化学发光分析法 进行测定。一些不具有荧光特性的物质，可以通过荧光试剂衍生化，达到化学发光测 定的目的。k w a k m a n 等【8 6 j 报道了丹酰化衍生烷基、硝基以及氯代苯酚的过氧化草酸 酯的化学发光检测法，其灵敏度比荧光法高出1 2 铬数量级；用于标记仲胺、尿液 中的药物去氧麻黄碱及其代谢物，以进行化学发光定量分析。在酶或者光化学作用下， 以测定生成物过氧化氢的间接方法，可以实现许多物质的化学发光检测。e m t e b o r gm 等人【8 ”利用葡萄糖过氧化酶存在下，葡萄糖被水解氧化生成的过氧化氢与t c p o 和3 一氨基荧蒽体系发生化学发光反应，测定了尿液样品中葡萄糖的含量。 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 1 1 3 8 其他化学发光试剂 增敏剂的应用可以改善化学发光反应速度和灵敏度。表面活性剂是一种很好的化 学发光增敏剂，其中表面活性剂c 州a b 应用较为广泛88 1 。c h e ngn 等8 卅建立了 f e ( 1 1 1 ) 催化过氧化氢氧化吲哚衍生物的测定吲哚的方法，加入c t m a b 可增羟发光 信号1 5 倍。其他的表面活性荆恻如1 、v e e n 2 0 可增敏k o h h 2 0 2 一i r 化学发光体系的 发光信号，测定金属铱，检测限可达1 1 1 0 m l ；0 p f 9 ”、c p b 【9 2 1 等表面活性剂也 具有较好的增敏作用。朱昌青等9 3 j 利用聚乙醇辛基醚( o p ) 一f e ( i i ) 一h 2 0 2 发光 体系测定f e ( i i ) ；a o l 【i 等【9 4 】利用钛一0 3 体系进行了亚硝酸盐和硝酸盐的同时测定； m a 等1 9 5 i 用杯芳烃一h 2 0 2 发光体系测定a g ( i ) ；s a t o 等【9 6 j 用8 一羟基喹啉配合物一 t c p o 发光体系测定z n ( 1 i ) ；吕小虎等p 7 1 用乙醛敏化乙醇氧化发光反应测定了乙醛。 此外还有h ezk 等利用肼在高锰酸盐的酸性溶液中氧化发光的性质，建立了静态 注射化学发光测定肼的方法；m a e d a 等1 9 9 佣五倍子酸h 2 0 2 甲醛化学发光反应测定烟 中的甲醛。 1 2 流动注射分析法 1 2 1 流动注射分析法的创立和定义 流动注射技术( f 1 0 wi n j e c t i o na n a l y s i s ，f i a ) 的出现是现代科学技术发展过程中 对化学信息的质量与数量要求不断提高的结果。它是从实验室操作中的最基础的部分 入手来提高整个化学分析过程的效率和改善提供信息的能力。流动注射技术可以用较 为简单的实验设备在广泛的领域内实现分析的自动化与高效率，还能通过单次测定提 供有关试样的不同稀释或试样与试剂不同混合比例的多维信息，因此，在现代分析化 学中占有十分重要的地位f 1 0 0 1 。 溶液化学分析的自动化是现代分析化学发展的一个重要的方向，从2 0 世纪6 0 年 代开始在化学分析领域的应用同益广泛。1 9 5 7 年，s k e g g s 等【1 0 1 1 提出了空气泡间隔式 连续流动分析法( s e g m e n t e dc o n t i n u o u sf l o wa i l a l y s i s ，s c f a ) 。随后，美国的t e c l l i l i c o n 等公司在此基础上发展了名为a u t o a n a l y z e r 的溶液处理自动分析系统。第一次把分 析试样与试剂从传统的试管、烧杯容器中转移到管道中，试样与试剂在连续流动中完 成物理混合与化学反应，对化学实验室中溶液处理的基本操作的变革起到了推动作 用。但这种体系存在着设备体积庞大、进样效率低以及由于引进气泡所带来的一系列 问题，而且，间隔式连续流动分析仍然维持了传统操作中最终都要达到物理平衡和化 1 0 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析中的应用 学平衡的观念。 1 9 7 5 年，丹麦学者r u z i c k a 与h a n s e n 的工作【10 2 】使连续流动分析发展到一个新的 水平，建立了真正意义上的流动注射分析方法。他们采用把一定体积的试样注入到无 气泡间隔的流动试剂( 载流) 中的办法，保证混合过程与反应时间的高度重现性，在 非平衡状态下高效率地完成了试样地在线处理与测定。从而触发了化学实验室中基本 操作技术的又一次变革，打破了分析化学反应必须在物理化学平衡的条件下完成的传 统，使非平衡条件下的分析化学成为可能，从而开发出分析化学的一个全新的领域。 1 9 8 8 年，r u z i c k a 和h a i l s e n 在他们的文章【1 0 3 1 中，将流动注射技术定义为：从注 入一定体积并在无空气分隔的连续载流中得到分散的试样区带形成的浓度梯度中收 集信息的技术。方肇伦教授1 1 叫在1 9 9 2 年对流动注射提出如下定义：在热力学非平衡 条件下，在液流中重现地处理试样或试剂区带地定量流动分析技术。该定义强调了流 动注射分析法是在非平衡状态下进行操作的，并与连续流动技术加以区别。 1 2 2 流动注射分析的基本原理 流动注射分析是通过流动进样系统，将一定体积的试样注入以一定流速连续流 动的载流中，试样在载流中形成一个塞状的体系。载流将夹在其中的试样塞运送到反 应盘管，试样塞在运动的过程中逐步分散并与载流的试剂组分混合产生化学反应【1 0 5 1 。 当总液流到达流通式检测器时连续检测其化学发光强度、吸光度或其它物理化学信号 参数，并由此进行物质的定量分析。 流动注射分析中，分散的试样达到检测器时，无论物理分散过程还是化学反应 过程都没有达到平衡状态。因此，严格控制试样一试剂问的扩散是流动注射分析的关 键环节。 1 2 3 流动注射分析的发展 目前，流动注射分析法在分析化学、分析仪器领域是一个热门课题，由于流动注 射仪器的调整、维护和使用需要操作者具有较高的专业技能才能保证检测结果具有较 高的准确性，这在一定程度上制约了流动注射分析法的推广。要使流动注射分析法得 到更加广泛的应用，就需要在提高流动注射系统的稳定性、耐用性和简易性方面努力。 要实现这些目标，流动注射仪器的改进应该从以下几个方面着手：改进输送液流的装 置，补充比蠕动泵更易掌握、性能更稳定的液流驱动装置；研制更可靠耐用的抗各种 溶剂腐蚀的注入阀；研制更为有效的样品流动池；简化流路；实现仪器专用化；实现 第一章流动注射化学发光分析法及其在环境分析