（环境科学专业论文）高锰酸钾化学发光在环境分析中的应用研究.pdf

a b s t r a c t n i st b e s i si n d u d e st w dp 矧s ：af e v i wa n dar e a f c bn p o n n e 刖i 州；n v o l v e st h e 埘n c ；p l eo f c h e m i l u m i i l e s c c n c e ( c l ) 粕a l y s j sa n d 讹a p p l i c a t i o n s t h er e s e a r c hr e p o r t sa r ef o c u do nc h ec ls y s i e m o ft h ep o l 鹋s i u mp e 咖a n g a n a t ea so x i d a n t 1s u m m a r y 1 r h ep r j n c i p l eo fc la n a l y s i sa n di t sa p p l i c a t i o n s f i r s t ，t h eb a s i cp r i n c i p k 柚dt h ef a m i l i a rc ls y s t e mw e r es 帅珊a r i z e d c li sd e f i e da st h e c m i s s i 蚰o f l i 曲 h o m 卸e l e c l r d n i c a ye x c i 【e ds t a t es p e c i e si h a ta r ep r 甜u 唧dd w j l l gi h ec d u 聘eo fa s p e c 谢c h e m i c a lr e 们t i o n t h ea n a l y i i c a lm e t h o do fc li sb a s e do nt 1 1 er e l a t i o no fc li n t e n s i t ya n dl h e c o n c e n l r a t i o no fi h ed e l e r r n i n e ds u b s t a n c e s e c o n d ， c l b a s e dd e t e 删i a i i o n s u s i n gp o t a s s i u m 萨咖a n g a n a l ea sd x i d a n ti i la c i d i cm e d i aa r eo f i b ed i r e c t f y p e ，n 6p a p e rs u m m a r i z e dt h ea p p l i c a t i d n so f t h 。p o t a s s i u mp c 栅a n g a i l a t ec ls y s i e mi nt i l ea 柚a l y s i sa n di l sm e c h a n i s m t h i r d ，t h ep a p e r s u m m a r i z e dt h cc la p p l i c a t i q n so nt h ew a t e fc o n a m i n a t i o n w a 比fc o n t a m i n a c 曲na r ec o m p u c a t e d “i s v e f ys i g n i f i c a n t l da p p l yc li ow a t e rc o n t a m i n a t j o na n a l y s i s 2r e s e a r c hr c p o r t s ( 1 ) t h ed e 【e n i l i n a t 如no fi h e p h b f o g l u c i 0 lu s m 塞 a d d i c 即姐s s i u mp 弧a 丑g a a t e c h e m n u m i n e s c e d 1 nt 1 1 讧p a p e lw ee s t a b l i s h e dam o d e lo fd 妇c tc lo fp o t a s s i u mp e r i n a n g a n a t es y s i e m t h j sm o d e l i s b a s e do nt h a t 沁陀础i o no f 丑c 主d i c t a s 武u m 弦玎n a n g a n 矗姆a n d 砖【o l o 蕾u c i lp f o d u c e ds 洳gc 乙h i h 6p r e s e n c eo ff 0 曲a l d e h y d e as i i n p l e ，s e n s i t i v ea n ds e l e c t i v ec lm e i h o dw a sd e v e l 叩e df o r t h e d e t e n l l i i l a 0 no fp h l o r o g l u c i n o i n l ec a l j b r a t i 叩c u n 帕w a sl i 鹏a ro v e rt h er a n 铲0 0 l o m g ，l 1 0m 肌 w l had e t e 肺j n 甜i o nl l m i to f3 9 lo 3m 鲥s ，n = 3 n = 3 ) 1 1 ，ct e l a t i v es t a n d a 珂d e v i a t i o nw 日sf d u n dt o b e3 4 b y1 lr e p l i c a l ed e l e 肺i f l a i i o n so f1 o 1 0 7 m g 见p h l o r o g i u c j n 0 1 ( 2 ) d e t 町m i n a t i o no f d i h y d r o x y b e n z e n e sb yr e v e | s c d p h a b i g hp e f f o 皿a n c el i q u i d c h i d m a l o 鲫p h yw 汕e j l l l a l l c c d 曲e m i l u 皿n e s 驿n c ed e i e c t j o n t h e 叩l i m a ic o n d i “o n si nd e t e 衄i n j n gt h r e eo fd i h y d r o x y b e n z e n e ss u c ha sc a t e c h o l ，r e s o r c i l l o ja n d h y d q u i n o n eb yh p l cw i t hp e 咖a n g a n a t e 弋h e m c l u m i n e s c e n c e 出i e c t i o nw a s5 【u d i 亡d 1 1 1 ec ls y s i e m w a sd e v e l o p e d 阽af l o w 岫e c t i o dm e i h o d a n di i h 船b e e na p p l j e ds u c c e s s f u l l yt di h ed e i e r n l i n a i i o o f l i c a i e c h o l ，r e s o r c i n o la n d h y d r o q u i n 0 es i m u l t a n e o u s l y ，t h er e c o v e r yw a sf r o mt o9 2 1 9 5 4 t h el i i l l i i s o f d e t e c t i o n ( l o d ) f o rd i h y d r o x y b e n z e n e s w e r e ：t h ec a i e c h o l i s5 2 x 1 0 d m g 厂l m er e s o r c 岫l i s4 7 l o 3 m l t h eb y d m q u i l l o n ei s3 2 1 0 3 m g lr e s p e c t i v e l y t h er e l a 虹v es t a n d a r dd e v i a t i o n s s d = 儿) f o r l h e0 1 0 m g ，l d i h y d r o x y b e i 俄n c s w e r e ：2 8 ，3 4 a n d6 5 ，r e s p e c i i v e l y 秭d e t e f m l n i n go fb 话p b e n o la i t h er e a jw a t e ls a m p l eu s i n gn o wi n j e c t i o nc h e m j l l 朋i d 髂c e n c e w et o o kt h es y s t e mo fp 0 i 鹋s i 啪p e 姗a n g a n a t e - l u r n i n o la sam o d e l ，a n di n v e s t i g a i er e s 仃a i n i n gc l o f p o t a 船i u mp e l 卸g a n a t es y 3 t e m i n d e t a i l a n e w c l n l e t h o do f d e t e 珊i n i n g b i s p h e n o l a w a s f o u n d e d w 油n o wi i 】j e c t i o na n a l y s i st c c h n 0 1 0 9 y _ t l l ec lc a l i b r a t i o ng 阳p hw 拈l i n e a ri dt h er a n g e0 4 1 0 0m g ，l a n dt l l ed e t e c t i o nl i m i tw a s0 2 1 u s n = 3 ，= 3 ) t h er e l a t i v es l a n d a r dd e v i a i i o nw a sl e s st l l a n1 8 f o r 1 0m g ，lb i s p h e n o ia ( n = 1 1 ) k 上y w o r d s ：c h e m n u m i n e s c 叨c c ，e n v i r o n m 即i a ja n a l y s i s ，p o t a s s i u mp e 珊a n g a 肿t e ，p h e n o l i cc o 】p o u n d i i i 第一章化学发光分析法研究进展 1 2 化学发光分析法的发展史 人类很早就观察到了自然界中的发光现象，对化学发光现象的认识可以追溯到遥远 的古代，人们的认识中，化学发光中较明显的现象要算萤火虫和一些海洋生物如深海 鱼类的发光，但是没有人能够给出生物发光现象科学上的合理解释。直到1 9 世纪后半 叶，法国生理学家d u b o i s 【2 l 才首次解释了发光的化学机制。他认为发光现象是一种相 对简单的有机反应，这种有机化学反应所产生的发光现象称为化学发光 ( c h e m i l u m i n e s c e n c e ) 吼而生物体内有机反应所产生的发光现象以及有酶参与的化 学反应产生光的现象称为生物发光( b i o l u m j n e s c e n c e ) 【4 l ，从化学角度看，上述的发 光现象都经历了化学反应过程，因此这种经化学反应及生物光辐射产生光现象都属于 化学发光的范畴。 自1 9 世纪中期以来，随着研究的进一步深入，化学发光现象逐渐为人们所熟悉， 但作为一种分子发射光谱，化学发光分析技术用于分析化学上检测金属离子和有机物， 是近年来才得到广泛的重视。继1 8 7 7 年r a d z i s z e w s k i 【5 1 发现并证明洛酚碱为一种很好 的发光试剂后，越b r e c h t 【6 】于1 9 2 8 年发现了鲁米诺( m i n 0 1 ) 的化学发光现象。由于 鲁米诺有较高的化学发光效率，结构简单，容易合成，水溶性好，因此得到分析工作 者深入的研究和高度的重视。1 9 3 5 年k g l e u 等人【7 j 经研究发现了二甲基连吖啶盐即光 泽精( h c i g e n i n ) i 司样具有较高的发光效率。鉴于当时人们对这些常用的化学发光试 剂发光原理了解得不够充分，因此就影响了人们对化学发光原理、应用以及新的化学 发光试剂的开发等研究进程。 1 9 世纪6 0 年代以后，现代电子技术工业中高灵敏度的光电传感器的迅速发展，提 供了许多研究和检测化学发光的新手段，同时随着生命科学、环境科学、材料科学的 兴起，它们对化学发光分析法的发展也起到了推动作用，过去难以测试到的微弱光的 检测成为可能，化学发光从而迈进定量分析研究的时代，人们在这些领域中的研究不 断地增多，应用和研究越来越广泛。目前化学发光分析法能够测试的周期表中金属元 素大约4 0 多个，并且逐渐在增加。化学分析工作者在近年的研究中发现和合成了大量 新的化学发光试剂、建立了许多新的发光体系，极大的拓展了化学发光分析的应用领 域。 随着光电检测设备和计算机技术的迅速发展，使得各种用于化学发光检测的仪器更 趋于完善，灵敏度更加提高，操作更加简便，分析速度更快；同时又容易实现自动化。 第一章化学发光分析法研究进展 诺( l u m i n o l ，5 一氨基一2 ，3 二氢1 ，4 二杂氮萘二酮) 的研究和使用最多，鲁米诺也被认为 是最经典的化学发光反应试剂之一，其化学发光反应是最重要的化学发光体系之一。 鲁米诺为淡扶色粉末，易溶于碱性水溶液，难溶于水，其发光反应一般在碱性条件下 进行。鲁米诺的化学发光反应已用来测定多种物质。其发光机理是在碱性介质中鲁米 诺被氧化剂如过氧化氢旧、碘单质、高锰酸钾和次氯酸盐【删等氧化生成3 氨基邻苯 二甲酸根离子活性中间体，中间体在回到基态时发出最大波长为4 2 5n m 的蓝色荧光 m 】，使用最多的氧化剂是过氧化氢。 删2 o 0 2 1 0 2 + 0 h 嘲2 o + hy ( 4 2 5 n m ) 应用鲁米诺化学发光体系进行物质的定量分析主要有四种情况：一、利用目标物 质对鲁米诺过氧化氢化学发光体系的催化作用，目标物质含量与发光强度成正比，从 而对目标物质进行定量分析；二、利用有机化合物对鲁米诺化学发光反应的抑制作用， 测定对化学发光反应有猝灭作用的有机化合物；三、通过偶合反应间接测定无机或有 机化合物；四、将鲁米诺的衍生物如异鲁米诺( a b e i ) 标记到羧酸和氨类化合物上， 经高效液相色谱( h p l c ) 或液相色谱( i _ c ) 等方法分离后，再在碱性条件下与过氧 化氢铁氰化钾反应结合进行化学发光检测。 1 3 2 光泽精( l u c i g e n i n ) 化学发光 光泽精为灰白色结晶粉末，易溶于水、乙醇、稀硝酸溶液等，与鲁米诺一样，光 泽精也是一种使用较早的化学发光试剂。光泽精作为发光试剂在化学发光过程中产生 发射光的分子主要是n 一甲基吖啶酮，参与这个反应的还有活性氧及部分分子态氧。与 鲁米诺相比，光泽精的化学发光对p h 值的要求更为严格，同时发光时间更长。碱性介 质中，光泽精被氧化为四元环过氧化物中间体，而后裂解生成发蓝绿色光的发光体。 光泽精化学发光反应可以直接测定过氧化物和超氧化物；光泽精还可以和还原荆发 生作用，用于检测临床上的还原剂如抗坏血酸1 3 2 1 、尿酸、葡萄糖、谷光甘肽p 3 】等；光 泽精化学发光反应亦可以被一些金属离子催化，从而可以对这些金属离子进行检测， 5 箜二主些堂叁堂坌塑鎏堕壅堂壁 如朱智甲等【3 4 4 6 】利用v ( i i ) 、m “i i d 光泽精体系的化学发光反应检测了水样中的v ( i d 、 m o ( i i i ) 。m 0 n t a i l o 和i n g l e 【3 7 ，3 8 1 用该体系测定果树叶、自来水中的钴( i i ) 。近期人们在 此领域中的研究主要集中在寻找合适的催化剂和改进分析测试技术上。 1 3 3 过氧化草酸酯( p e r o x y o x a l a t e s ，p 0 ) 化学发光 过氧草酸酯的化学发光涉及氧化剂( 主要指过氧化氢) 和芳基草酸酯之间的反应， 其是最有效的非生物化学发光反应之一。一些草酸衍生物被过氧化氢氧化后生成高能 中间产物，报道的中间产物为二氧杂环丁二酮。反应中的高能中间产物自身并不发光， 只有将其能量转移给一个荧光物质来使荧光物质发光，所以此化学发光体系中一般都 要存在一个作为能量受体的荧光物质。 从反应机理上来看，反应必须有草酸酯和荧光物质存在，因此参加化学发光反应的 两部分，草酸酯衍生物以及荧光物质可以进行选择，草酸酯衍生物可以通过改变一些自 身结构来改变其最大量子效率，而荧光物质也可以改变其荧光特性，或者是根据试验 要求进行调整反应环境( 水性介质或非水介质、缓冲液的组成、p h 值、发光波长、共 轭合成等) ，来改善体系的发光强度。有报道称，通过偶合反应使草酸酯类物质加上一 个发光效率更高的结构，最大的量子效率可达3 4 【3 9 】。 过氧草酸酯体系化学发光体系的背景值通常比较高，化学发光中间产物的形成和分 解可能是其背景值的主要来源，体系引入荧光团后可以使发光增强，但是在比较高的 过氧化氢溶液和草酸溶液比例下，体系的发光会减弱，有报道称试剂连续加入法可以 抑制其背景值，改善测定的条件。 草酸衍生物难溶于水或在含水溶液中不稳定i 矧，这是因为经过部分水解后，得到 的单取代衍生物在脱羰和脱羧作用下更易分解。 过氧草酸酯化学发光体系也可以用来检测过氧化物形成酶如：氨基酸酶【4 ”、胆碱氧 化酶、胆固醇氧化酶【4 2 1 、，也可以间接测定抗坏血酸【4 3 1 ，某些荧光化合物如致幻剂哈马 灵、哈酶醇、哈尔碱和骆驼蓬碱i 删由于易被化学发光反应激发，因而可以直接周此体 系进行检测。另外，n a k a s h j m a 4 5 l 合成了在乙腈溶液中溶解度较好的芳香草酸酯并用在 对丙二醛的测定中。过氧草酸酯类化学发光分析应用的推广有赖于合成能在水溶液环 境下应用的新型草酸酯类化合物以及新的荧光衍生试剂的开发。 第一章化学发光分析法研究进展 1 3 4 亚胺类化学发光 在碱性介质并有氧化剂存在的条件下，很多芳基咪唑化合物都能产生化学发光。 其中洛粉碱( 2 ，4 ，5 三苯基咪唑) 是文献上记载最早的亚胺类化学发光试剂，在氢氧 化钾乙醇介质中洛粉碱能够观察到长寿命的黄色光，但它在分析化学中的应用却不像 后来发现的鲁米诺和光泽精那样广泛。直到1 9 7 9 年，m a 咖。等人i 删将它用于钴的测定 后才重新得到重视。m a cd o n o l d 等人【4 7 】也同时发表了用这个体系测定次氯酸根和金属 离子c o ( i i ) 、c r ( i i i ) 、c u ( i i ) 的学术论文。目前，此试剂已被用于v ( v i ) 、m n ( i i ) 、m o ( v i ) 、 w ( v i ) 、f e ( 1 i i ) 等的分析测定 4 8 1 。s t i 曲r a n d 【4 9 】采用化学发光试剂o d i ( 1 ，1 乙二酰双眯 唑) 直接测定水中的过氧化氢。 1 3 5 金属配合物化学光 钌( i i i ) 联吡啶、邻菲咯啉及具有类似配体的r u ( i i ) 、0 s ( i d 配合物的化学发光体 系属于电致发光的范畴，而电致发光也是化学发光体系中的一个重要分支，电致化学 发光的基本原理是在溶液中在两个或三个电极上产生自由基阳离子或阴离子，所加的 电压至少应使其中一个电极产生自由基离子，自由基阳离子和阴离子之间产生电子转 移反应形成激发态的中性分子，当其返回基态时产生化学发光；或利用电极提供能量 直接使发光物进行氧化还原反应，生成不稳定的中间态物质，它们迅速分解而发光。 该体系把电分析化学与化学发光分析手段结合起来，集两者的优点于一身，使之不仅 成为潜在的分析手段之一，还为化学发光机理的探讨提供了一个有力的工具。 钌( i i i ) 联吡啶配合物具有独特的化学稳定性、氧化还原性和发光性，它的化学 发光是具有代表性的电化学发光类型。其中典型的发光试剂如三一( 2 ，2 联吡啶) 钌 ( m ) ，g r e e n w a y l 5 0 j 等人利用三一( 2 ，2 联吡啶) 钉( i i i ) 【r y ( b p y ) 3 2 _ 】与肾上腺素功能 对抗物上的仲氨基电致化学发光反应来检测在临床体育运动药物检测上广泛使用的肾 上腺素功能对抗物( 0 x p r e n o l 0 1 ) ，y o k o y a m a 5 1 】等将乙醇脱氢酶固定在玻璃珠上，利用 三一( 2 ，2 - 联吡啶) 钌( i i i ) 【r y ( b p y ) 3 2 一】电致化学发光检测n a d h ，已用来测定乙醇浓 度等，h e 【5 2 】系统研究了钌( i i i ) 配合物的化学发光性质，提出钌( i i i ) 联吡啶等配合 物的电化学发光体系具有广阔的发展前景。 7 第一章化学发光分析法研究进展 1 3 6 生物化学发光( b i o l u m i n e s c e n c e ) 化学分析中应用较多的是萤火虫生物化学发光和细菌生物化学发光。萤火虫的生 物发光原理是： 荧光素+ 船p + 0 2 骂氧化荧光素+ a m p + h ( k 。：5 6 2 n m ) 细菌生物化学发光的原理是： 微生物荧光素酶 f m n h 2 + r c h 0 + 0 2 f m n + r o o h + h 2 0 + 其中，f m n h 2 ；黄素单核苷酸；f m n ：脱氢黄素单核苷酸。 生物化学发光的灵敏度和选择性均高于化学发光反应。把生物发光检测技术与流 动注射技术结合，已用于a r p 【5 3 】、葡萄糖氧化酶( g o d ) 、过氧化氢1 5 4 l 、l d h l 5 5 】等的 检测。a n h u r 等【5 6 】从微生物荧光素酶、f m n 及四癸醛中提取出一种新的发光试剂，不 仅价格便宜，灵敏度高，且稳定性好，可用它检测一系列细胞代谢物如乳酸酯、n a d h m 等，由于生物发光具有较好的反应选择性，因此被广泛应用于特异性的临床测试和诊 断分析领域。 1 3 7 气相化学发光和固相化学发光 气相化学发光可以分为两类，即在室温下发生的反应和火焰中的化学发光反应。 室温下，许多臭氧参加的气相反应都会导致化学发光。臭氧与金属有机物、n 0 、s o 、 烯、非金属氢化物和其它的物质发生反应产生的化学发光现象已经被用于化学发光分 析；火焰化学发光是在氢焰或者其它火焰中的分子或原子碎片之间的反应。在气相化 学发光中，食物、生物物质中的硝酸盐、亚硝酸盐的测定一直是分析领域的一个重点 研究项目。a o h 等 5 8 枷1 利用将硝酸盐或亚硝酸盐还原为n o ，然后通过p t f e 膜1 5 8 l 或半 透性膜【”】将n 0 转换为气体，或者利用热能分析器通过热分解，使含亚硝基化合物产生 n o 州j ，n 0 与0 3 反应可化学发光，进而检测人唾液中的亚硝酸离子。 固相表面的化学发光也是一个新的化学发光研究领域，它们基本上都是以化学发 光传感器的形式得到应用，由于具有操作简单、取样量少、选择性好、灵敏度高等特 点，特别适用于微量样品和微损分析，与酶联免疫技术结合在某些载体上的化学发光 分析有可能成为一种新型的快速酶联免疫化学发光分析方法。杨维平【6 2 6 3 1 等研究 e d 队- n a o h 浸泡的滤纸表面的化学发光，使发光背景值降低了8 0 ，并建立了矿物、 岩石和钢中铬钴的测定方法。 第一章化学发光分析法研究进展 1 3 8 其它化学发光 c e ( i v l 类的化学发光是一类新的化学发光体系，已广泛用于化学分析中。c e ( i v ) 作为氧化剂，可以氧化如亚硫酸盐i 硎、含有巯基【6 5 1 或降解产物含有巯基的化合物侧， 而罗丹明类作为活性较高的荧光物质可以快速吸收反应所释放的能量而跃迁至激发 态，然后又以光辐射的形式返回基态而产生化学发光。c e ( ) 也可以被氧化剂如亚硫 酸盐、高锰酸钾、重铬酸钾或溴酸盐等氧化产生弱的化学发光直接检测这些氧化剂。 高锰酸钾可以直接氧化多种物质而产生化学发光，也可以作为氧化剂氧化其他发 光试剂产生化学发光，其中如利用其氧化有机物来测定这种有机物的含量，如在酸介 质中高锰酸钾氧化产生化学发光检测可待因i 硎，近年越来越多的化学发光科研工作者 都将目光投到这种高效的化学发光体系上。 除了上述化学发光体系外，还有基于利用c u ( i i ) 【6 8 1 、s n ( i v ) 【6 9 】催化的邻菲咯啉的 发光体系；常温下n o 与0 3 直接化学发光体系检测亚硝酸根离子等【侧；吐温类【7 1 】化学 发光体系；n b s ( n 溴代丁二酰亚胺) 化学发光体系【捌等等，可以预料，随着化学发 光分析工作的进一步发展，化学发光体系会更加丰富。 1 4 高锰酸钾化学发光体系的应用及机理探讨 在酸性介质中，高锰酸钾( k m n o a ) 具有很强的氧化能力，其氧化还原电位为 1 5 1 v 。 m n 0 4 + 8 h + + 5 e m n 2 + + 4 h 2 0 e ”一1 5 1 v 可以直接与许多有机化合物发生氧化还原反应，是一种重要的氧化剂，广泛应用与氧 化还原滴定。1 9 2 0 年g r i n b e r 一7 3 】报道了商锰酸钾与过氧化氢和焦桔酸间的化学发光反 应，1 9 7 5 年s t a u 嗣阳j a e s c h k e 【7 4 1 首次将以酸性高锰酸钾为氧化剂的化学发光反应应用于 分析中。但直到1 9 8 6 年t o w n s h e n d i7 5 】报道了高锰酸钾与吗啡间的化学发光反应并将其 成功应用于血液和尿样中吗啡的含量测定后，高锰酸钾在化学发光分析中的潜在应用 才引起人们的重视，本论文所采用的主要化学发光体系就是直接氧化型的高锰酸钾体 系。做为一种新型的化学发光体系，由于高锰酸钾化学发光体系所需试剂非常普通， 发光强度比较稳定，它的发展迅速，主要用于有机化合物的分析测定研究，主要方向 侧重大气环境监测、毒品分析药物检验等许多方面。利用高锰酸钾作氧化剂可测定物 第一章化学发光分析法研究进展 质已达7 0 余种，本文对高锰酸钾体系进行了详细的调研，综述了高锰酸钾化学发光体 系近年来的应用文献，详细内容见下表， 表1 1 高锰酸钾化学发光体系一览表 1 0 第一章化学发光分析法研究进展 乙醇 芳香酮腙 苯坐卡囡 布他卡因 b u t o f o n n 普鲁卡因 丁卡因 2 ，4 一二硝基氯苯 可待因 吗啡 可待因 0 3 一单乙酰基吗啡 海洛因 丙咪嗪 氯丙嗪 吗啡 抗坏血酸 糖类 二甲马钱子碱 马钱子碱 麻黄碱 假麻黄碱 过氧化氢 m n 2 + 核黄素 s 0 3 2 一 核黄素 f e 2 + 异丙基肾上腺素 吗啡 抗坏血酸 血清素 多巴胺 去甲肾上腺素 丁子香酚 异丁子香酚 咖啡酸 甲氰咪胺 k m 0 4 + h + + 乙醇 0 3 ：i ! ! 孕+ h + + 芳香酮腙，甲酸和罗丹明3 。l o s m o l l b 增敏 一 ”“1 ”“ 【9 8 】 【9 9 】 3 0 n 咖l 淼糍篙旱管强敏麓； b u t o f o n i l 普鲁卡因丁卡因，甲酸增敏：x ：譬 卜u u l 3n 咖l k m n 0 4 + h + + 2 ，4 一二硝基氯苯 k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 可待因 l c 分离，k m n 0 4 + h + + 吗啡可待因0 3 单乙酰基吗啡海洛因 l ( i n 0 4 + h + + 丙咪嗪氯丙嗪 k m n 0 4 + 六聚偏磷酸+ 吗啡 k m n 0 4 + h + + 抗坏血酸 k h 如0 4 + h + + 糖类，m n 2 + 存在 l c 分离，k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 二甲马 钱子碱马钱子碱佣；黄碱服 麻黄碱 5 1 0 培咖l 3 1 0 “m o l l 1 1 0 。1 3g m l 1 1 0 。9 咖l 1 1 0 。1 1 m l 1 1 0 1 0 咖l 5 1 0 “m o l 几 2 1 0 石m o l l 1 1 0 。8m o l l 3 1 0 7m o l 几 【1 0 1 】 【1 0 2 】 【1 0 3 】 【1 0 4 】 【1 0 5 】 【1 0 6 】 【1 0 7 】 【1 0 8 】 ：i 篡：黯h + + 过氧化氢，辛苯基聚乙二6 1 o _ 9 m 。l l 【1 0 9 】 醇醚增敏 “”。 【工”1 k m n 0 4 + h + + 丁二酮+ m n 2 +6 1 0 。8 m o l l1 1 0 1 讧n 0 4 + h + + s 0 3 2 。，核黄素增敏6 2 1 0 。8 咖l f 1 1 1 1 v i n 0 4 + h + + s 0 3 2 ，核黄素增敏 o 0 6m 班 1 1 2 1 k m n 0 4 + h + + s 0 3 2 ，核黄索增敏 1 1 3 1 k m n 0 4 + h + + 甲醛，f e 2 + 增敏4 4 x l o 1 0 咖l 1 1 4 1 k m n 0 4 + h + + 异丙基肾上腺素 1 咖l1 1 5 1 k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 吗啡 1n 咖l 1 1 6 1 订n 0 4 + h + + 抗坏血酸 5 l o _ 7 m o l l 1 1 7 1 艘0 4 + h + + 血清素7 多巴胺7 去甲肾上1 1 0 _ 4 m 。l l 【1 1 8 j 腺素 1 1 uu l u l l 1 1 0 1 纂：詈路嚣丁子香酚7 异丁子香酚咖 【1 1 9 】 啡酸甲氰咪胺 l l ”j 盛啦 器瓣 乩耐趔盘： 鲨 斛附蝴一 。 环苯邪一 学 0 o |燃盟 第一章化学发光分析法研究进展 歪i 一1 石铲盂瓦 。 丁二酮肟 l 1 酽m o l i 。 2 ，4 一二硝基苯肼! 0 4 + h + + 2 ，4 一二硝基苯肼，甲酸增1 1 1 0 _ 7 m 。l l 【1 2 2 】 羰基化合物男竺器+ h + + 2 ，4 一二硝基苯肼+ 羰基 1 1 。1 0 一7m 。l l 【1 2 3 】 头孢羟氨苄k m n 0 4 + h + + 头孢羟氨苄，奎宁增敏 0 0 5 峙，m l 【1 2 4 】 爱爨黻望磊嬲鬻麟仔i 粪麓m s ， 吗啡k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 吗啡1 1 0 _ 6 m o l l 【1 2 6 】 尿酸k m n 0 4 + h + + 尿酸，乳化剂o p 存在 o 0 5 5 嵋，m l【1 2 7 】 左旋多巴k m n 0 4 + h + + 左旋多巴 一 6 2 x 1 矿g lf 1 2 8 1 焦桔酸k m n 0 4 + h + + 焦桔酸 1 1 0 。4 m o l l 【1 2 9 】 五倍子酸k m n 0 4 + h + + 五倍子酸 8 1 0 。7m o l l 【1 3 0 】 去氧安定k m n 0 4 + h + + 去氧安定 1 8 5 1 0 。5m o i 几 【1 3 1 】 水杨酰胺k m n 0 4 + h + + 水杨酰胺2 0 n 咖l f 1 3 2 】 羟基丁二酸k m n 0 4 + h + + 羟基丁二酸 1 x 1 0 母m o l i ， f 1 3 3 1 氨基比林讧n 0 4 + h 十+ 氨基比林，甲醛增敏3 o 1 0 。5 班 【1 3 4 】 奋乃静k m n 0 4 + h + + 奋乃静 【1 3 5 】 吗啡 2 3 f m o l 乙酰基吗啡k m n 0 4 + h + + 吗啡乙酰基吗啡海洛因6 6 劬o l【1 3 6 】 海洛因 1 1 5 f m o l 丙酮酸盐k m n 0 4 + h + + 丙酮酸盐，奎宁增敏o 8 陷，m l【1 3 7 】 舒喘灵k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 舒喘灵 2 5 1 0 - 8m o l l 【1 3 8 1 丙咪嗪k m n 0 4 + h + + 丙咪嗪1 2 10 - 8 咖l 【1 3 9 】 核糖核酸裟篙h + + 溴化二氨乙苯吲晾核糖o 6 舢 【1 4 0 】 白蛋白v i n 0 4 + 多聚磷酸+ 白蛋白4 嘶n l【1 4 l 】 叶酸k m n 0 4 + h + + 叶酸，甲醛增敏 2 4 1 0 m o l l 【1 4 2 1 甲硫哒嗪k m n 0 4 + h + + 甲硫哒嗪1 2 x 1 0 石m o l i 。 【1 4 3 】 豫碱黼哆黝卧酬 档黝；嚣辫， 纂蠢昌嚣n 茹藉普鲁卡因苯坐卡因丁卡i 舞毫辫 红霉素圈n 0 4 + 多聚磷酸+ 红霉素o 1 5 咖l 1 4 6 】 吗啡k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 吗啡 7 2 1 0 7m o l l 1 4 7 1 三甲氧苄嗪k m n 0 4 + 多聚磷酸+ 三甲氧苄嗪 2 1n 1m l 样 1 4 8 】 型墨莓嚣+ 多聚磷酸硎蜊利删：爱黜 【1 4 9 】 育亨宾 1 。” o 0 3 鲋m l 盐酸苯肾上腺素订n 0 4 + h + + 盐酸苯肾上腺索 2 0p p b f 1 5 0 1 第一章化学发光分析法研究进展 高锰酸钾作为氧化剂的化学发光反应已被广泛报导，但科研工作者对其化学发光 反应机理的研究和探讨进展缓慢，目前尚未得到一个确切的反应机理。主要是无法确 定发光体的种类，见之于报导的反应机理都是作者依据自己的试验数据的一种推测， 具体整理如下： ( 1 ) 单线态氧复合物发光体 吕等人【7 6 1 发现高锰酸钾与有机物反应的化学发光光谱具有相同最大发射波长( 。= 6 4 0n m ) ，而与反应物种类无关。通过光谱对照发现，这些化学发光光谱都能与次 氯酸盐一过氧化氢反应体系的化学发光光谱相吻合，而次氯酸盐一过氧化氢反应体系的 发光体己被证明是单线态氧复合物i 蝤”。因此提出高锰酸钾化学发光反应体系的发光体 为是单线态氧复合物。通过在反应体系中通氮除氧后，化学发光强度无明显变化证明 单线态氧不是由溶液中溶解氧产生的，而是化学反应本身产生的。据此，他们提出以 下可能的反应机理： 反应物+ m n 0 4 + h + 1 0 2 ( 1 曲+ m n ( 一v i ) + 产物 1 0 2 ( 1 g ) + 1 0 2 ( 1 酌卜1 0 21 0 2 ( 1 9 1 g ) 1 0 2 1 0 2 ( 1 9 1 劝+2 3 0 2 ( 3 争) + h v ( 凡m a x = 6 4 0 n m ) ( 2 ) 锰或锰的络合物发光体 1 1 0 w n s h e n d 等人【7 5 】在进行酸性高锰酸钾与吗啡的化学发光反应机理的研究时提出 了发光体是m n ( i i ) 与一种酸性介质的络合物。k b e d e v 和t s i b a n o v a f l 5 2 ，1 5 3 】等人在高锰酸 钾氧化天冬氨酸的化学发光体系中，证明了发光体是m n ( i i i ) 与天冬氨酸的络合物。后 来b a p k 一1 5 4 】也提出体系的发光体不是反应物的氧化产物，而是高锰酸钾的还原产物， 如激发态的m n ( i d 。 ( 3 ) 反应物或反应产物发光体 曾等人1 1 0 1 】在用化学发光法测定2 ，4 二硝基氯苯( d n c p ) 时，认为2 ，4 二硝基氯 苯与水合肼的反应产物是苯并三唑，中间产物是2 ，4 二硝基苯肼，它被酸性高锰酸钾 氧化成2 ，4 一二硝基苯正氮离子( d n p n 2 + ) ，进一步反应生成2 ，4 二硝基苯( d n p ) 和 激发态氮分子，激发态氮分子回到基态同时产生化学发光。 d n p n 2 + 卜d n p + n 2 n 2 n 2 + h ， 关于本文中研究对象酚类化合物在高锰酸钾化学发光体系中的发光机理研究不 第一章化学发光分析法研究进展 多，有人提出酚类化合物的氧化反应是自由基反应，高锰酸钾在反应中不只起氧化剂 的作用，还是发光体的作成部分。在一定的酸性介质中，反应中自由基偶合时发出的 能量被传递给反应过程中形成的低价锰离子，激发后的锰离子再和反应过程中的存在 物质络合，络合物回到基态发光：或是锰离子不经络合再回到基态时发光。 经研究发现，除以锰( v i i ) 存在的k m 0 4 外，可溶性锰( ) 可以氧化许多有 机物和无机物产生化学发光。作为化学发光试剂的分析范围非常广泛，应该是一个足 以引起研究工作者高度关注的研究领域。对可溶性锰( i v ) 化学发光体系的进一步深 入研究不仅有助于拓宽化学发光分析的应用范围，而且有助于阐明锰的不同价态的化 学行为及高锰酸钾化学发光体系的反应机理。 1 5 化学发光分析法在水环境分析中的应用 1 5 1 水环境中的污染物 水环境中的污染物通常包括无机污染物和有机污染物。 无机污染物包括金属和非金属。水体中的金属元素有些是人体必须的常量元素或 微量元素，而有些金属元素则是对人体健康有毒性作用的，例如镉、铬、铜、汞、锌、 镍、钡、钒、砷等。环境“三废”每天向环境水体排放大量含有害金属化合物的工业 废水和废渣渗滤液，使地面水中有害金属元素的含量明显增加。当有害金属进入人体 后，将会使某些酶失去生物活性而使人出现不同程度的中毒症状。其毒性大小与金属 种类、理化性质、浓度以及存在的价态和形态密切相关。例如，汞，铅、镉、铬( v i ) 及其化合物对人体健康产生的影响是长时间的；而汞、铅、砷、锡等金属元素的有机 化合物比相应的无机化合物毒性要强得多；可溶性金属要比颗粒态金属毒性大；六价 铬比三价铬毒性大等。非金属主要有氰化物、硫化物、氟化物、磷酸盐和亚硝酸盐等。 水中的污染物质除上述的无机化合物外，还包括有大量的有机化合物，近年来， 有机污染物在环境水体中的影响日益严重，有机污染物的存在，使自然水体从表观色 度、毒性以及使水体溶解氧减少的形式对水体及生态系统产生影响。近来，人们对于 环境雌激素的研究也如火如荼，这其中大部分物质就是存在于环境水体中的有机化合 物。常见的有机污染物有酚类、油类、苯系物、多氯联苯、多环芳烃、有机氯农药、 有机磷农药等。绝大多数的三致( 致癌、致畸、致突变) 物质则是人工合成而排入自 然水体的有机化合物，所以对环境中有毒有机污染物的分析监测十分重要。 1 4 第一章化学发光分析法研究进展 水环境中的污染物的浓度一般都很低，进行分析测定时基体作用明显，所以对各 种分析方法的选择上应从灵敏度、准确度、重现性、选择性、简便迅速、自动化程度 等各方面综合考虑。就水质分析来说，至今没有一种分析方法能够完成全部水质项目 的监测，而化学发光分析法则具有较高的灵敏度，故而将化学发光分析法应用到水环 境分析中具有十分重要的意义。 1 5 2 氧化还原反应化学发光 铬( ) 是严重污染环境的物质之一。现行测定铬( ) 的环境分析标准法是二 苯碳酰二肼分光光度法，灵敏度不高。z i l 柚g 等【”5 】根据c r ( v i ) 的氧化性建立了在碱性 鲁米诺中的化学发光分析法，检出限达0 0 1 4 p 咖l ，干扰离子可通过阳离子交换柱除 去。高志强等【塔6 1 利用离子交换分离干扰，以c “v i ) 氧化f e ( c n ) ，生成的f e ( c n ) 6 3 。在碱 性条件下与鲁米诺反应产生化学发光，测定了环境水样中的痕量c r ( v i ) 。吕九如等【1 5 7 】 利用铬的还原性，用c i i i ) m 2 0 2 光泽精体系测定了无机还原剂铬。韩鹤友等【1 5 8 1 研究 了槲皮素h 2 0 2 一c 州i ) 化学发光体系，采用反相流动注射进样技术，利用p b 0 2 柱在线 氧化c r ( i ) 为c “v i ) ，实现了环境水样中c 州d 和c r ( i i d 含量的同时测定。 蒋海龙等 1 5 9 】发现硅钼杂多酸可氧化鲁米诺产生化学发光，磷钼杂多酸也同样有类 似的反应特性，但两种杂多酸形成的速率有差异，于是采用停流技术，在磷、硅共存 时不经分离，实现了对水样中硅的选择性测定。 吕九如【1 6 0 】、朱智甲等【1 6 1 1 根据光泽精和无机物离子还原剂之间的化学发光反应可 测定水中的钒、钼。 q i n 等【1 6 2 】将鲁米诺固定在阴离子交换柱上做成传感器测定了水样中的c 1 2 。 1 5 3 催化反应化学发光 许多化合物的分析都采用鲁米诺发光体系。通常情况下，所采用的氧化剂是过氧 化氢，鲁米诺与过氧化氢的化学发光反应相当缓慢，但当有某种催化剂存在时，反应 非常迅速。最常用的催化剂是金属离子，在很宽浓度范围内，金属离子浓度与发光强 度成正比，从而可对某些金属离子进行化学发光分析。 利用金属离子对化学发光反应的催化作用测定无机物的研究报告很多采用的手段 以流动注射为主，如一些金属离子可催化鲁米诺发光体系，为此可测定水中的铁1 1 6 3 ，1 矾 第一章化学发光分析法研究进展 1 6 扪、银 1 矧，利用c r ( v i ) 在h c l 和h 2 0 2 的溶液中及加热条件下