（物理化学专业论文）重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测.pdf

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s h e l lc o m p o s i t en a n o p a r t i c l e sw i t hm a g n e t i cc o r ea n d n o b l em e t a ls h e l l a f t e ra p p l i e dam a g n e t i cf i e l d ，t h ec o r es h e l ln a n o p a r t i c l e sw e r ee n r i c h e d t o g e t h e rw i t ht h eh e a v ym e t a li o n s ，t h ee f f i c i e n c yo fm a g n e t i ce n r i c h m e n tw a se v a l u a t e d b ys u r f a c ee n h a n c e dr a m a ns p e c t r o s c o p yb a s e do nt h ea s s e m b l yo fs a n d w i c hs t r u c t u r e s t h em a i nr e s u l t sw e r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： 1 o p t i m i z a t i o no nt h es e r sb a s e da p p r o a c hf o rt h ed e t e r m i n a t i o no fh e a v y m e t a li o n s t h ei n f l u e n c e so fd i f f e r e n ts u b s t r a t e so nt h ea s s e m b l yo ft h es a n d w i c hs t r u c t u r e sw a s c o m p a r e d ，i e m e c h a n i c a lp o l i s h e da up l a t e ，a t o m i cf l a ta us u b s t r a t ea n df u n c t i o n a l i z e d s i l i c o ns u b s t r a t e t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h es e r se f f e c tf r o mt h em e c h a n i c a lp o l i s h e da u p l a t ep l a y e dan e g a t i v ee f f e c t o nt h ed e t e r m i n a t i o n ，w h i l et h ec o m p l e xm o d i f i c a t i o n p r o c e d u r ea n dt h ea b s e n c eo nc o u p l i n ge f f e c tb e t w e e nt h eo u t e rn a n o p a r t i c l e sa n ds u b s t r a t e r e s u l t e di nt h el o we f f i c i e n c yo nt h ed e t e r m i n a t i o n h o w e v e r , i nt h ea b s e n c eo fs e r s e f f e c ta n dp r e s e n c eo ft h ec o u p l i n ge f f e c tt h a ti n c r e a s e dt h es e n s i t i v i t yr e m a r k a b l ym a d e t h ea t o m i cf l a ta uf i l mb e c o m et h ea p p r o p r i a t es u b s t r a t ef o rt h ea s s e m b l ya n ds e r s d e t e r m i n a t i o n t h er e s u l t sr e v e a l e dt h a tt h em b am o l e c u l ec a nb es e r v e da st h ef u n c t i o n a l m o l e c u l ef o rt h ei m m o b i l i z a t i o no fh e a v ym e t a li o n sa n dt h er e a d o u tm o l e c u l ef o rt h e s e r sm e a s u r e m e n t s i no r d e rt oi n v e s t i g a t et h ec o u p l i n ge f f e c ta m o n gt h en a n o p a r t i c l e s ， t h em o d i f i e da un a n o p a r t i c l e sw e r ec o n n e c t e db yu s i n gt h ec a r b o x y lc h e m i s t r yo fh e a v y 1 1 i a b s t r a c t m a g n e t i ce n r i c h m e n to nh e a v ym e t a li o n sa n dd e t e c t i o nb a s e do ns e r s m e t a li o n s ，w h i c hp r o v i d e dt h ee x p e r i m e n t a lb a s i sf o rt h es e r sb a s e dd e t e r m i n a t i o n 2 i n t r o d u c i n g t h em a g n e t i c c o m p o s i t e n a n o s t r u c t u r e sa n d a c h i e v i n g t h e m a g n e t i ce n r i c h m e n to fh e a v ym e t a li o n s b yu s i n gc o p r e c i p i t a t i o nm e t h o d ，t h ef e 2 0 3c o r ew a sp r e p a r e da n dt h ea us h e l lw a s c o v e r e do n t ot h em a g n e t i cc o r et h r o u g ht h er e d u c t i o nh a u c hs o l u t i o n t h es h e l lt h i c k n e s s w a sc o n t r o l l e di no r d e rt oo b t a i nt h er e a s o n a b l em a g n e t i s mf r o mt h ec o r ea n da ne a s y m o d i f i c a t i o no u t e ra us h e l l t h ea us h e l lw a sa t t a c h e ds e l f - - a s s e m b l yl a y e rw i t ht h e t e r m i n a t i o no fc a r b o x y lg r o u p s ，a n dt h eh e a v ym e t a li o n sw e r ei m m o b i l i z e do n t ot h e s u r f a c eo fc o r es h e l ln a n o p a r t i c l e st h r o u g ht h ec a r b o x y l i cc o o r d i n a t i o nc h e m i s t r yw i t h m e t a li o n s a p p l i e de x t e r n a lm a g n e t i cf i e l d ，m a g n e t i cn a n o p a r t i c l e sw e r ee n r i c h e dt o g e t h e r w i t ht h ei m m o b i l i z e dh e a v ym e t a li o n s ( c u 2 + ，p b 2 + a n dz n 2 + ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e m a g n e t i ce n r i c h m e n td u r a t i o na n dt h ec h a n g e si nt h ec o n c e n t r a t i o no fh e a v ym e t a li o n s w a se x p l o r e d 3 d e v e l o p i n gt h eh i g hs e n s i t i v ea p p r o a c hf o re v a l u a t i n gt h ee f f i c i e n c yo nt h e m a g n e t i ce n r i c h m e n t t h es a n d w i c hs t r u c t u r eo f m b am o d i f i e da us u b s t r a t e h e a v ym e t a li o n s m b a m o d i f i e da un a n o p a r t i c l e s ”w a sb u i l tf o rt h es e r sd e t e r m i n a t i o n t h er e a d o u to fs e r s s i g n a lf r o mm b a i n d i c a t e dt h ee x i s t e n c eo fh e a v ym e t a li o n sa n dt h ep o s s i b l er a n g eo ft h e c o n c e n t r a t i o n b yc o m p a r i n gt h ec h a n g ei nt h es e r ss i g n a lo ft h es a n d w i c hs t r u c t u r e a s s e m b l e df r o mt h es o l u t i o nb e f o r ea n da f t e rt h em a g n e t i ce n r i c h m e n t ，t h ed e c r e a s ei nt h e c o n c e n t r a t i o nc a nb ed e d u c e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o n c e n t r a t i o nf o rt h e1 0 2m o l l c u 2 + s o l u t i o nd e c r e a s e db y1 0o r d e r sa f t e rt h em a g n e t i ce n r i c h m e n t t h i sa p p r o a c hh a s b e c o m ea na p p r o p r i a t ec a n d i d a t ef o re v a l u a t i n gt h ee n r i c h m e n te f f i c i e n c y 4 d e t e r m i n i n ga n dm a g n e t i ce n r i c h m e n to nt h ec h r o m i u mm ) i o n s b yt h eh y d r o g e nb o n do fw a t e rb e t w e e nc h r o m i u m ( v da n dt h ec a r b o x y lg r o u p sf r o m m b aa t t a c h e dt ot h ea us u r f a c ea n da un a n o p a r t i c l e s ，t h es a n d w i c hs t r u c t u r eo f m b a m o d i f i e da u p l a t es u b s t r a t e c h r o m i u m ( v i ) - w a t e r m b am o d i f i e da un a n o p a r t i c l e s w a sb u i l t f o rs e r sd e t e c t i o n b a s e do nt h ea b o v es a n d w i c hs t r u c t u r e , f u n c t i o n a l i z e df e 2 0 3 a u c o r e - s h e l lm a g n e t i cn a n o p a r t i c l e sw a si n t r o d u c e dt oe n r i c ha n ds e p a r a t ec h r o m i u m di o n s w i t ht h ea s s i s t a n c eo fa ne x t e r n a l m a g n e t i cf i e l d s e r s d e t c c t i o ns h o w e dt h a tt h e i v 坚! 呈璺竺! ! ! 堂! 塑! ! 翌坚竺翌坚! 塑1 2 旦! 竺璺坐! 型2 竺呈竺塑! ! 璺兰垦兰 垒! ! 塑竺l c o n c e n t r a t i o no fc h r o m i u m di o n sr e d u c e db ya b o u t4 - 6o r d e r sa f t e rt h em a g n e t i cs e p a r a t i o n f o rt h ei n i t i a ls o l u t i o no fl o - s m o i l k e y w o r d s ：h e a v ym e t a li o n s ，c h r o m i u m ( v di o n s ，m a g n e t i ce n r i c h m e n t ，f c 2 0 3 a u n a n o p a r t i c l e s ，s u r f a c ee n h a n c e dr a m a ns p e c t r o s c o p y ( s e r s ) ，c a r b o x y l a t ec h e i i l i s t r y v w r i t t e nb yy a hx u e s u p e r v i s e db yp r o f y a oj i a n l i n 目录 第一章绪论1 1 1 重金属离子污染简介1 1 2 重金属离子检测技术_ 5 1 3 重金属的分离与富集9 1 4 表面增强拉曼光谱简介1 l 1 4 1 表面增强拉曼光谱简介1 1 1 4 2 拉曼光谱在环境及食品检测中的应用1 2 1 4 3 表面增强拉曼光谱在环境及食品检测中的应用_ 1 2 1 5 本论文的目的和设想1 3 参考文献1 5 第二章实验1 9 2 1 实验试剂1 9 2 1 1 化学试剂山。1 9 2 1 2 基底1 9 2 2 实验仪器1 9 2 2 1 常规仪器及其清洗1 9 2 2 2 电化学工作站2 0 2 2 3 紫外- 可见分光近红外光度计( u v - s ) 2 1 2 2 4 扫描电镜( s e m ) 2 1 2 2 5 拉曼光谱仪。2 2 参考文献2 5 第三章基于表面增强拉曼光谱的重金属离子检测2 6 3 1 前言2 6 3 2 纳米粒子网络结构的组装及s e r s 研究2 7 3 2 1 实验部分2 7 3 。2 2 紫外- 可见吸收光谱表征2 8 3 2 3 表面增强拉曼光谱( s e r s ) 表征3 0 3 2 4 扫描电镜表征( s e m ) 3 2 3 3 基于羧酸配位的重金属离子检测3 3 3 3 1 实验部分3 3 3 3 2 二价重金属离子检测原理3 4 3 3 3 结果与讨论3 7 3 4 铬酸根离子检测4 5 3 4 1 铬酸根离子的检测原理4 5 3 4 2 结果与讨论4 6 参考文献4 9 第四章重金属离子的磁分离研究5 0 4 1 前言5 0 4 2f e 2 0 3 a u 磁性核壳纳米粒子的制备及应用5 1 4 2 1f e 2 0 3 a u 磁性核壳纳米粒子的制备5 1 4 2 2 扫描电镜表征( s e m ) 5 1 4 3 铜锌铅等二价重金属离子的磁富集5 2 4 3 1 富集分离原理5 3 4 3 2 富集分离效果的评价5 5 4 4 铬酸根离子的磁富集6 0 4 4 1 富集分离原理简介6 0 4 4 2 富集分离效果的评价6 0 4 5 本章小结6 5 参考文献6 6 硕士期间发表及待发表文章6 7 致 射6 8 重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测 第一章绪论 第一章绪论 科学研究证明，人体中含有多种金属元素，它们与人体的健康关系紧密。金属离子 伴随着我们的生活，参与了自然和人体某些重要的生理过程。金属元素虽然在体内含量 很少，但它们在生命过程中的作用不可低估。人体若缺乏某种主要金属元素，会引起人 体机能失调。但人体中的此类金属元素有一定的含量，过少或过多均能影响健康，产生 疾病，因此其浓度的测定变得尤为重要。但某些重金属离子却对人体健康造成极大的危 害，特别是这些重金属离子广泛地存在于生命器官，日常饮用水，食品，涂料及废水等 与日常生活密切相关的介质中。由于其在生物体内不可降解，如部分两价重金属离子 p b 2 + ，c d 2 + ，h 9 2 + 等，因此它们对人体健康危害十分明显，此外重金属离子对半导体以 及电子工业的影响亦不可忽视。近年来，随着微电子工业的飞速发展以及区间集成度的 不断提高，金属离子对器件性能的影响r 益突出，如主要来自于硅的酸性刻蚀剂中的过 渡金属或贵金属原子可影响器件中少子寿命、表面的导电性、门氧化物的完整性和其它 器件稳定性参数等，因此测量相关刻蚀剂以及硅基表面的金属离子浓度和如何消除金属 离子的污染已经成为半导体以及微电子工业的主要研究领域之一。 1 1 重金属离子污染简介 重金属指比重大于4 或5 的金属，约有4 5 种，如铅、铜、锌、铁、钴、镍、钒、铌、 钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。有些重金属如铜、锌、铁等是生命活动所 必须的微量元素，但是大多数的重金属都不是生命活动所必需的，而且所有的重金属 超过一定的浓度都对人体造成伤害。重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但 由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如 铅、铬、汞、钴等进入大气、水、土壤环境，引起严重的环境污染。各种化学状态或 化学形态存在的重金属，进入环境或者生态系统中就会存留、积累和迁移，造成危害。 如随废水排出的重金属，即使浓度很小，也可在澡类和底泥中积累，被鱼和贝的体表 吸附，产生食物链浓缩，从而造成危害。另外，长期服用中药或职业原因也容易产生 重金属中毒，对人类健康产生极大的危害。人体摄入的重金属过多，还会破坏血管壁 第一章绪论重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测 上酶系统的正常工作，导致循环系统出现种种病变，于是重金属、钙质、自由基、脂 类、糖蛋白质、蛋白胶原物等物质就会在血管壁沉淀，引起各种疾病。 当然，不同的重金属对生物的危害机理以及危害程度是不一样的。下面对日常生 活中常见的重金属如铅、铬、汞以及过量锌、铜的危害进行简单介绍。 铅的污染 在重金属污染中，铅的污染无疑是最普遍的，也是较为严重的污染之一【l 】。人体 长期处于铅超标的环境中会引起很多疾病，如儿童多动症，肾病，肝脏疾病等【2 j 。铅 对人体以及动物的毒性作用机理主要是： 第一，铅对神经系统的影响，铅会影响脑发育过程中必需的调节因子如激素、氨 基酸、微量元素、生物因子等的释放、合成或摄入，具有较强的神经发育毒性【3 l ，铅 中毒的现象在儿童身上易发生。早期，很多非正规厂家生产的玩具以及儿童用品中铅 的含量严重超标，而儿童正处于神经系统发育的关键时期，长期接触这些物品就会导 致铅中毒。铅中毒的临床表现为注意力不集中、记忆力下降甚至失忆等症状，这就是 儿童多动症的表现【4 1 。最近报道的河南嘉禾县广发乡四百多名儿童铅中毒事件引起轰 动，主要原因是周边非法冶炼企业污染及其它因素，其中4 人为轻度铅中毒。儿童铅中 毒如果发现及时，经有效治疗，服用排铅药品，可以降低血铅浓度，消除相关症状。 第二，铅对肾脏功能的影响我们的生活中，铅污染无处不在，除了大气和水源 的铅污染，陶瓷、油漆，化妆品，染发剂、电池等都存在铅污染。研究表明铅会导致 两种肾病。一种是常在儿童中观察到的急性肾病，它是由于短期高水平铅暴露，造成线 粒体呼吸及磷酸化被抑制，致使能量传递功能受到损坏。这种损坏作用一般是不可逆 的。另一种肾病是由于长期铅暴露导致肾丝球体过滤速率降低以及肾小管的不可逆萎 缩1 2 。 第三、铅对血液的影响人体因为铅慢性毒害引起的最主要病症之一是贫血。铅 引起机体产生贫血的一个原因是通过干扰血红蛋白的重要组成部分亚铁血红素的合 成而阻滞血红蛋白生物合成，红细胞生命周期缩短，血液合成受阻，最终引起贫血【4 j 。 第四、铅对肝脏的影响铅是一种胞质毒物，在体内脏器组织中蓄积，易与巯基 结合，形成稳定的络合物，从而损害线粒体，阻碍细胞呼吸，使细胞代谢发生障碍。 动物实验表明，铅可在肝组织中蓄积，会影响肝的活性酶，损伤肝细胞。 2 重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测第一章绪论 铅对人体的毒害很大，它还能影响脂质过氧化，致癌作用以及对生殖系统和发育 系统造成非常大的影响，铅中毒还会导致感觉功能障碍，如许多铅中毒病人出现视觉 功能、嗅觉及味觉障碍等同。 过量铜的污染以及危害 铜是生命活动必须的微量元素之一，它是植物进行光合作用所必须的元素，它参 与光和作用的电子传递过程。铜参与呼吸代谢，它作为细胞色素氧化酶、酚氧化酶、 抗坏血酸氧化酶、多胺氧化酶、过氧化物歧化酶等的铺基而参与呼吸代谢，这些氧化 酶负责将呼吸代谢底物的电子传递到分子氧，形成水或过氧化氢，在此过程中产生能 量嘲。近年来，随着经济的不断发展，工业污染日益严重，工业三废的排放，加上农 业中含铜杀菌剂和化肥的大肆使用导致河流及土壤中铜的含量大大提高，早已超出植 物所需的浓度。那么，土壤中过量的铜会对植物有什么影响呢? 根据文献报道，土壤中过量的铜对植物的影响主要集中在对植物光合作用、细胞 结构、细胞分裂、酶学系统和其他营养元素的吸收上等。 在过量铜存在的土壤中，植物的根部会失去绿色，这主要是由于过量的铜会抑制 叶绿素的产生或者破坏叶绿素。可能原因是叶绿体酶活性由于植物体内过量的c u 使 其比例失调，加快叶绿素的分解，同时局部积累过多的c u ，结合叶绿体中蛋白质上 的巯基，或取代其中的f e 2 + 、z n 2 + 、m 9 2 + ，使叶绿素蛋白中心离子组成发生变化而导 致失活。此外，高c u 抑制根系生长，根尖硬化，养分吸收能力下降，导致f e 缺乏， 叶绿素含量降低而失去绿色【6 】。 铜也是人体必需的微量元素之一，它参与生命活动的过程，如与铁一同参与血红 蛋白的生成过程，铜的歧化酶还有抗氧化的功效。人体缺乏铜元素必然会引起很多疾 病，但是误服铜及其化合物对人体的伤害也是不容忽视的。急性铜中毒可能引发一些 疾病如恶心、胸闷、呼吸困难等症状严重者会死亡，慢性铜中毒会引起一些神经系统 和消化系统类疾病。 汞的污染及危害 汞俗称水银，唯一一种在正常状态下呈液态的金属。它的毒性很大，尤其是甲基 汞是剧毒品。它通过呼吸道进入体内，进而通过血液传遍全身同。汞的应用非常广泛， 在工业中如化工以及电子行业中应用较广；日常生活中我们见到的汞是应用存在于温 3 第一章绪论重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测 度计中。在西方，汞最早被用来提取白银，然而，随着金矿的开采越来越严重，汞又 被大量应用在提取金矿中的黄金【蜘。提到汞的污染，我们不得不重述2 0 世纪5 0 年代左 右日本九州发生的一起骇人听闻的汞中毒事件即“水俣病”事件。这个事件中，人们 就是食用了受污染河流中的鱼导致的结果，因为汞在鱼体内是以最毒的甲基汞的形态 存在的。甲基汞的来源一方面是工厂排放的废水中，另一方面是水中的金属汞转化而 成【9 】。汞可以在生物体内富集，它很容易被皮肤以及呼吸和消化道吸收。汞破坏中枢 神经组织，对口、粘膜和牙齿有不利影响。长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤 和死亡。尽管汞的沸点很高，但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒计量的数 倍，因此对于汞污染的防治是不容忽视的。 铬的污染及危害 铬是银白色的坚硬金属，有二价、三价和六价化合物，其中三价和六价化合物较 常见。环境中铬的污染主要来源于铬矿的采矿场、选矿厂、冶炼电镀工厂、机器制造 厂、汽车制造厂、飞机制造厂、染料厂、印刷厂、制药厂等工业部门排出的废水与烟 尘。所有铬的化合物都有毒性，六价铬的毒性最大，三价次之，二价毒性最小，六价 铬的毒性是三价铬的5 0 0 倍。铬的化合物通过消化道、呼吸道、皮肤和黏膜侵入人体。 刺激皮肤熟膜，引起皮炎、湿疹，气管炎和鼻炎，铬能够致癌以及引起肝脏和胃部疾 病 1 0 , 1 1 1 。 过量锌的危害 众所周知，锌是人体必需的微量元素之一。缺锌会影响儿童智力发育，身材矮小。 因此，不少家长见孩子胃口不好，个子矮，就大肆补锌，殊不知过量的锌对儿童的发 育也会造成危害。当锌的摄入量大于正常需要量的5 - 6 倍时，就会引起锌中毒，出现恶 心、呕吐、腹痛、腹泻等消化道症状。这是由于锌在胃液中易转化为氯化锌，其对胃 有强烈腐蚀性，会导致胃黏膜充血、水肿、糜烂，甚至引起胃出血及穿孔。 过量的锌对人体的危害主要分为以下几个部分：首先，锌过量会损害生物体的免 疫功能。锌是参与免疫功能的一种重要元素，但是大量的锌会抑制吞噬细胞的活性和 杀菌力，从而降低生物体的免疫功能，使抵抗力减弱，而对疾病易感性增加【1 2 1 。其次， 对铜代谢的影响，长期大剂量摄入锌可诱发人体铜缺乏，从而引起一系列生理功能障 碍如心肌细胞氧化代谢紊乱，单纯性骨质疏松，脑组织萎缩，低色素小细胞性贫血等， 4 重金属离了的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测第一章绪论 特别是缺铜造成的血管韧性降低而出现的血管破裂，对中老年人危害很大。再次，对 铁的影响，过量补锌可降低机体内血液、肾和肝内的铁含量，出现小细胞低色素性贫 血，红细胞生存期缩短，肝脏及心脏中超氧化物岐化酶等酶活性下降，有学者提出，高 锌主要竞争性抑制铁与铁蛋白的结合和释放，影响铁蛋白的储铁能力。导致肝铁含量 下降，从而使人体发生顽固性缺铁性贫血，并且在体内高锌情况下，即使使用铁制剂， 也难以治愈贫血。此外，锌与前列腺增生有关，动物的前列腺是锌含量最高的组织之 一，有研究表明锌会刺激前列腺组织增生【1 3 】。 综上所述，无论是本身就有害的还是生命体必需的重金属元素在体内过量都会严 重影响生命体正常的生理活动，它们对人体的危害主要是引起呼吸系统和神经系统疾 病，有些还会致癌。因此对重金属离子快速、有效地检测和分离，对人类的健康以及 环境污染的防治尤其重要。 1 2 重金属离子检测技术 目前检测重金属离子的方法很多，常规方法大致分为光谱法和电化学方法【1 4 】本 节就对这些方法进行简单介绍。 常用的光谱法有分光光度法、原子光谱法和质谱法。原子光谱法又可以分为等离 子体原子发射光谱( i c p - a e s ) 、原予吸收光谱( a a s ) 和原子荧光光谱法。这些方法都 是建立在实验室操作技术基础上，测定之前需要先对样品进行采集，处理，储存，然 后提交到实验室进行测定。实验方法成熟，结果的可性度高。 原子吸收光谱又称原子吸收分光光度法。它是基于将待测样气化后，蒸气相中被 测元素的基态原子对其原子共振辐射线的吸收强度来测定试样中被测元素含量的一 种方法。根据原子化系统不同，可分为火焰原子吸收光谱法( f a a s ) 和石墨炉原子吸 收光谱法( g f - a a s ) ，原子吸收光谱法的特点是检测灵敏度高、分析速度快、测定高 浓度元素时干扰小、信号稳定等。火焰原子吸收光谱法测定碱金属元素具有较高的准 确度和灵敏度、干扰少，消除了火焰原子发射光谱法中产生的光谱干扰，且具有较高 的测定精度【1 5 1 。石墨炉原子吸收光谱法基体干扰严重，不适合做多种元素分析。原子 吸收光谱法尤其自身的缺点比如不能多元素同时进行测定，对于复杂试样的测定干扰 比较严重，有相当一些元素的测定灵敏度还不能令人满意，甚至无法测定。 5 第一章绪论重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测 s a l e s t l 6 】等人利用原子吸收法测定阿拉伯蜂胶中铅的含量。阿拉伯蜂胶闻名世界， 因此经常出口到其他国家，这就要求蜂胶符合出口食物安全的标准。蜂胶中的活性物 质类黄酮会络合重金属离子比如铅，因此对于出口蜂胶中铅含量的测定非常重要。此 文献中还报道不同的方法收集蜂胶也会产生不同浓度的铅。 等离子体原子发射光谱( i c p - a e s ) 是原子发射光谱的一种，因为激发光源是等 离子体而得名。原子发射光谱是利用气态原子( 或离子) 在受到热或电的激发时发射出 的特征辐射进行检测的一种方法。他是基于不同原子结构的各种元素在激发作用下发 射自己特有的特征光谱的谱线强度进行定量分析的。该法灵敏度高，选择性好，时间 分布稳定，线性范围宽( 可达到5 个数量级) ，能同时对多元素进行定性和定量分析。 i c p - a e s 的不足之处是设备昂贵和操作费用较高，且对有些元素检测效果并不是很 理想。c h e w l l 7 】等人用i c p - a e s 法检测健康牙齿中的铜、锌和铅的含量。实验方法 是先将牙齿用丙酮清洗干净，烘干，然后用1 0 的硝酸溶液加热下溶解牙齿，最后 过滤到固体残渣，得到溶液用于i c p - a e s 检测。 原子荧光光谱法( a t o m i cf l u o r e s c e n c es p e c t r o m e t r y ，a f s ) 的原理是原子蒸气吸 收一定波长的光辐射而被激发，受激原子再跃迁回基态时通过激发过程发射出一定波 长的光辐射，即原子荧光，不同元素的荧光波长不同，其荧光强度与分析物的原子浓 度成正比，按荧光波长分布可作定性分析。原子荧光光谱法具有检出限低、灵敏度高、 谱线简单、干扰小、线性范围宽及选择性极佳等优点。缺点是是应用范围还不够广泛， 因其本身不产生荧光，许多物质包括金属要加入某种试剂才能达到荧光分析的目的。 因此对于荧光的产生过程还需要广泛深入地研究。 分光光度法实验室中常用的分光光度法是紫外_ 可见分光光度法。它是基于物质 分子的紫外可见吸收光谱而建立的一种定性、定量分析方法。分子的紫外- 可见吸收 光谱是由其物质分子吸收紫外辐射或可见光后使其外层电子发生跃迁而产生的，又称 分子的电子跃迁光谱。紫外- 可见分光光度法用于重金属离子的检测主要是在样品中 加入各种不同的显色剂与待测定元素作用，形成金属络合物或其他有色产物最后在分 光光度计上测定显色液吸光度。在一定范围内，吸光度与浓度呈线性关系。这就是比 尔一朗伯定律，即透明溶剂中发色团的吸光度随着样品池光程以及发色团浓度的变化 而呈线性变化( a = e b c ) 。这种检测方法价格廉价，应用广泛。当然也存在一定的局限 6 重金属离子的磁富集及基于表面增强拉曼光谱的检测第一章绪论 性，例如选择性不好，需要加入显色剂，且有些显色剂选择性差也导致整个分析方法 的选择性不好，有些金属离子的显色剂不易得到，有时还会带来附带物的干扰。 质谱