試紙法在重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用

王錦鵬，韓寧，李衛(wèi)東，毛志平

1.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620；

2.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200040

述評(píng)

試紙法在重金屬檢測(cè)中的應(yīng)用

王錦鵬1，韓寧2，李衛(wèi)東2，毛志平1

1.東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院，生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 201620；

2.上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，上海 200040

重金屬在自然環(huán)境中不能被生物降解，卻能在食物鏈的生物放大作用下富集，一旦進(jìn)入人體對(duì)人體傷害極大。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外與紡織品相關(guān)的生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重金屬的控制越來(lái)越嚴(yán)格。傳統(tǒng)的重金屬檢測(cè)方法步驟繁瑣，耗時(shí)較長(zhǎng)，檢測(cè)成本偏高。重金屬檢測(cè)試紙可大大簡(jiǎn)化重金屬的檢測(cè)步驟，節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)重金屬的快速檢測(cè)。本文詳細(xì)介紹了重金屬快速檢測(cè)試紙的研究進(jìn)展，并對(duì)試紙檢測(cè)法在紡織品重金屬快速檢測(cè)方面的應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

重金屬；紡織品；快速檢測(cè)；試紙

0　引言

重金屬原指比重大于5的金屬，包括金、銀、銅、鐵、鉛等，環(huán)境污染領(lǐng)域涉及的重金屬主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類(lèi)金屬砷等生物毒性顯著的元素。重金屬不能被生物降解，在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強(qiáng)烈的相互作用，使其失去活性，也可能在人體的某些器官中累積引發(fā)慢性中毒。紡織品在生產(chǎn)加工過(guò)程中，由于各種金屬絡(luò)合染料、媒介染料、酞菁結(jié)構(gòu)染料、固色劑等的使用，可能導(dǎo)致紡織品會(huì)含有對(duì)人體具有嚴(yán)重累積毒性的重金屬。所以紡織品中重金屬含量的檢測(cè)一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一，在紡織品檢測(cè)中常涉及的重金屬有汞、鉛、鉻、銅、鎘、鈷和類(lèi)金屬砷等生物毒性顯著的重金屬［1］。

1　我國(guó)紡織品重金屬含量檢測(cè)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)有多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紡織品中重金屬的含量做出了明確的規(guī)定，其中FZ/T 81014—2008《嬰幼兒服裝紡織行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》、FZ/T 73025—2013《嬰幼兒針織服飾行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》和GB 31701—2015《嬰幼兒及兒童紡織產(chǎn)品安全技術(shù)規(guī)范》規(guī)定的常見(jiàn)重金屬的合格限量值見(jiàn)表1和表2。

目前國(guó)內(nèi)常用的重金屬檢測(cè)方法有GB/T 17593.1—2006《紡織品重金屬的測(cè)定第1部分：原子吸收分光光度法》、GB/T 17593.2—2006《紡織品重金屬的測(cè)定第2部分：電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》、GB/T 17593.3—2006《紡織品重金屬的測(cè)定 第3部分：六價(jià)鉻分光光度法》、GB/T 17593.4—2006《紡織品重金屬的測(cè)定第4部分：砷、汞原子熒光光度法》和GB/T 30157—2013《紡織品總鉛和總鎘含量的測(cè)定》，但是上述檢測(cè)方法操作復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)、費(fèi)用高、試劑種類(lèi)和用量大，難以用于重金屬的快速檢測(cè)。

表1　FZ/T 81014—2008和FZ/T 73025—2013要求

表2　GB 31701—2015要求

2　國(guó)內(nèi)外試紙檢測(cè)法現(xiàn)狀

試紙分析法主要通過(guò)重金屬離子與顯色劑發(fā)生顯色反應(yīng)對(duì)重金屬進(jìn)行定性和半定量檢測(cè)。同時(shí)試紙分析法應(yīng)用范圍廣，基本涵蓋了大多數(shù)重金屬離子，具有快速檢測(cè)和操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

2.1汞試紙

目前常用的汞離子快速檢測(cè)方法有化學(xué)顯色法、生物酶抑制法和離子交換法。汞離子的快速檢測(cè)原理如下：（1）汞離子可與二苯碳酰二肼［2-3］、碘化亞銅［4］、結(jié)晶紫［5］等顯色劑反應(yīng)產(chǎn)生有顏色的產(chǎn)物，通過(guò)目視比色法即可快速測(cè)定其含量；（2）汞離子可特異性抑制葡萄糖氧化酶［6］和脲酶［7］等的活性，因此相應(yīng)底物的分解過(guò)程得到抑制；（3）利用離子交換［8］使汞離子在670 nm處有最大吸收，此時(shí)試紙由藍(lán)色變?yōu)榧t色。

杜慶鵬［10］利用二苯碳酰二肼在酸性條件下與Hg2+發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)生成紫紅色絡(luò)合物（520 nm）的原理得到重金屬汞快速檢測(cè)試紙，并對(duì)中草藥中重金屬汞的含量進(jìn)行了測(cè)定，最終得到最佳檢測(cè)條件為：反應(yīng)溶液pH為5，12%乳化劑OP 2 mL，慢速定量濾紙，該試紙?jiān)?～10 μg/mL范圍內(nèi)顯色，與Hg2+含量呈良好的線性關(guān)系，其最低檢出限為3 μg/mL。目前該試紙已經(jīng)應(yīng)用于對(duì)中草藥中的重金屬汞進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，但該試紙隨著暴露在空氣中時(shí)間的延長(zhǎng)，顯色越深，色階越不明顯。

商璟［4］利用汞抑制葡萄糖氧化酶體系（即葡萄糖氧化酶—辣根過(guò)氧化物酶—葡萄糖—鄰聯(lián)甲苯胺—偶聯(lián)反應(yīng)體系）生成藍(lán)色產(chǎn)物的原理，將葡萄糖和鄰聯(lián)甲苯胺固化到試紙上制備汞的快速檢測(cè)試紙，并利用光電型傳感器建立汞的快速檢測(cè)體系。試驗(yàn)最終優(yōu)化條件為：最佳孵育時(shí)間1 h，反應(yīng)5 min，pH值為3。該試紙檢測(cè)范圍為0.01～0.05 mmol/L，其最低檢出限為1.0×10-4mmol/L，回收率為89%，準(zhǔn)確率為98%，Cd2+、Cr3+、Pb2+均不干擾測(cè)試結(jié)果。該試紙制作簡(jiǎn)單，靈敏度高，成本低廉，但檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，回收率和準(zhǔn)確率還有待提高。

2.2鎘試紙

鎘離子可與鎘試劑［9-10］、維多利亞藍(lán)B［11］、1-4-（硝基苯）-3-（3-甲基吡啶）三氮烯［12］等顯色劑發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，絡(luò)合后產(chǎn)物的最大吸收波長(zhǎng)發(fā)生較大偏移，因此產(chǎn)物與顯色劑的顏色有較明顯的差異，通過(guò)目視比色法即可快速測(cè)定鎘含量。

郭玉香［11］利用鎘離子可與維多利亞蘭B、碘化鉀形成藍(lán)色三元絡(luò)合產(chǎn)物的原理制備鎘快速檢測(cè)試紙。最終優(yōu)化條件為：溶液pH值為0.4～1.0，抗壞血酸濃度為0.005 mol/L，碘化鉀濃度為0.15 mol/L，顯色時(shí)間120 s。當(dāng)鎘離子含量處于0.1～50 mg/L時(shí)，試紙顏色深淺與鎘離子含量成正比，其最低檢出限為0.1 mg/L，并且常見(jiàn)的重金屬離子對(duì)該試紙顯色沒(méi)有影響，同時(shí)與原子吸收光譜法（AAS）相比，試紙的檢出率為97%。該試紙制作簡(jiǎn)單，耗時(shí)短，檢出限低，檢測(cè)范圍廣，準(zhǔn)確率高。但該試紙需在強(qiáng)酸性環(huán)境下進(jìn)行測(cè)定，限制了試紙的應(yīng)用范圍，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

商璟［12］利用1-4-（硝基苯）-3-（3-甲基吡啶）三氮烯與鎘絡(luò)合顯色的原理，并利用光電型傳感器完成對(duì)水樣中痕量鎘的快速檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)溶液pH值為9時(shí)，將試紙浸入待測(cè)溶液中顯色反應(yīng)120 s后，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線即可測(cè)定鎘含量。當(dāng)鎘濃度在0.017 9～0.285 7 mmol/L時(shí)，試紙顯色反應(yīng)后的反射率與鎘濃度的對(duì)數(shù)成良好的線性關(guān)系，最低檢出限為0.003 48 mmol/L。其他金屬離子（如鉛、銅、汞）對(duì)該法影響很小，與原子吸收法相比，試紙檢測(cè)法的回收率和準(zhǔn)確率分別達(dá)到87%和89%。該試紙制備簡(jiǎn)單，檢測(cè)時(shí)間大大縮短，抗干擾能力強(qiáng)，與光電型傳感器聯(lián)用后其檢出限大大降低，靈敏度明顯提高。

2.3鉛試紙

目前常用三苯甲烷類(lèi)堿性染料、玫瑰紅酸鈉等作為鉛離子的顯色劑，鉛離子可與孔雀石綠［5，13-14］、玫瑰紅酸鈉［15］等發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，產(chǎn)生有顏色產(chǎn)物，再通過(guò)肉眼觀察，與標(biāo)準(zhǔn)圖譜比色即可定性、半定量測(cè)定鉛的含量。

祝波［13］采用孔雀石綠作為重金屬鉛的顯色劑制備鉛的快速檢測(cè)試紙，最終優(yōu)化條件為：硝酸、抗壞血酸、碘化鉀濃度分別為0.375 mol/L（相當(dāng)于pH值為0.65）、0.004 4 mol/L、0.176 mol/L時(shí)，顯色時(shí)間480 s。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)鉛濃度為0～40 μg/mL時(shí)，鉛試紙顯色反應(yīng)后的顏色深淺程度與鉛濃度有良好的線性關(guān)系，其最低檢出限為0.5 μg/mL，加標(biāo)回收率為80%～120%，常見(jiàn)重金屬離子對(duì)該試紙的顯色反應(yīng)不影響，但—NO3對(duì)顯色反應(yīng)影響較大。該試紙制備過(guò)程簡(jiǎn)單快速，檢測(cè)成本低廉，檢測(cè)時(shí)間短，靈敏度高，試紙?jiān)?～6個(gè)月內(nèi)性質(zhì)穩(wěn)定，日間重復(fù)性良好。

周煥英［15］用玫瑰紅酸鈉作顯色劑，與小型光電檢測(cè)儀聯(lián)用制備重金屬鉛快速檢測(cè)試紙。優(yōu)化后的檢測(cè)條件為：0.4%玫瑰紅酸鈉、3.0%～4.0%乳化劑OP、調(diào)節(jié)溶液pH值為2.5～3.0、顯色反應(yīng)120 s后用光電檢測(cè)儀檢測(cè)后即可定量檢測(cè)鉛含量。該試紙的檢測(cè)范圍為2.0～40 mg/L，最低檢出限為1 mg/L。該檢測(cè)方法精確度高，重復(fù)性好，操作簡(jiǎn)單，便于現(xiàn)場(chǎng)快速和定量檢測(cè)。

3　展望

相比于儀器檢測(cè)，重金屬試紙檢測(cè)法具有制備簡(jiǎn)單、耗時(shí)短、價(jià)格低廉、操作簡(jiǎn)單和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。目前試紙檢測(cè)法常用于環(huán)境水樣、食品、中藥材［24-25］等領(lǐng)域的重金屬含量檢測(cè)，用于紡織品中重金屬含量檢測(cè)卻很少有報(bào)道。根據(jù)目前紡織品重金屬檢測(cè)要求，如何進(jìn)一步提高試紙分析法的靈敏度、適用性、準(zhǔn)確率，降低最低檢出限將成為以后研究的方向。此外開(kāi)發(fā)多功能快速檢測(cè)試紙同時(shí)對(duì)多種重金屬進(jìn)行檢測(cè)也是研究的重點(diǎn)之一。隨著對(duì)紡織品中重金屬含量關(guān)注和要求的不斷提高，檢測(cè)量將會(huì)不斷增大，重金屬檢測(cè)試紙?jiān)诩徔椘窓z測(cè)領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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Application of the test method in the heavy metals detection

WANG Jinpeng1，HAN Ning2，LI Weidong2，MAO Zhiping1*
1.Donghua University，State Key Laboratory of Ecological Textiles，Shanghai 201620，China；
2.Shanghai Institute of Quality Inspection and Technical Research，Shanghai 200040，China

Heavy metals are harmful to human body for its hard biodegradable properties and enrichment under the biological effect.In recent years，the regulation of the heavy metals content is stricter in the textile ecological standards.To improve the complicated，time-consuming and expensive traditional detection method，the heavy metals test paper method with simple，economic and rapid feature is proposed.The research progress and expectations of the rapid detection of heavy metals are introduced. Key words:heavy metal，textile，rapid determination，test paper

TS107

A

1001-7046（2016）04-0012-03

2016-05-10

王錦鵬（1994-），男，在讀碩士研究生，主要從事生態(tài)紡織品檢測(cè)工作。

Email：zhpmao@dhu.edu.cn