環境空氣沉降中重金屬分析方法研究

韋美金（深圳市北京大學深圳研究院分析測試中心有限公司，廣東 深圳 518000）

環境空氣沉降中重金屬分析方法研究

韋美金（深圳市北京大學深圳研究院分析測試中心有限公司，廣東 深圳 518000）

文章簡要介紹了大氣干濕沉降的定義和降塵中重金屬的危害，并對目前常規的重金屬分析檢測方法優缺點進行了比較，對新的生物傳感器技術、核酸適配體檢測技術、卟啉類試劑檢測技術進行了介紹，這些技術在檢測環境、食品、醫藥以及其他領域中衡量重金屬污染物濃度的一種新型技術環境保護技術領域里具有較好的應用前景。

大氣干濕沉降；重金屬；分析方法；檢測

大氣干濕沉降是指在自然環境條件下，依靠重力作用或雨雪沖刷沉降到地面的顆粒物。由于大氣顆粒物的粒徑不同，沉降區域和影響范圍不一樣，直徑大于100μm的粗顆粒通常在源區附近落到地面，而小于2.5μm的細顆粒物（PM2.5）會隨著氣流輸送到源區1000km遠的區域。隨著城市化進程的發展，城市降塵量明顯增加，如現在的霧霾圍城，大氣重金屬是向生態系統中輸入與富集重金屬最重要的外源因子之一。據KLOKE的報道，在許多工業發達國家，大氣沉降對生態系統中重金屬累積貢獻率在各種外源輸入因子中排列首位。

大氣干濕沉降不僅對生態環境產生物理侵害，更嚴重的是產生化學危害，并可產生二次污染，如土壤中的重金屬被植物吸收，進而被動物或人類食用，會對人體造成很大危害。因此有必要對重金屬的分析檢測方法進行總結分析。

1 目前常規方法進展

目前對重金屬的測定方法主要以化學分析法為主，包括分光光度法、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體光譜法、激光熒光法等。其中基于激光熒光法的重金屬測定方法靈敏度非常高，但是在使用時需加入以磷酸鹽為代表的熒光試劑，該試劑易于受多種重金屬離子的影響發生沉淀，此外水體中的腐植酸的熒光也與重金屬元素的熒光相似，極大的影響了使用的準確性。而電感耦合等離子體法（ICP)為代表的儀器分析方法盡管具有準確度、高靈敏度高、分析速度快、能同時檢測多種微量元素的優點，但所用儀器價格昂貴、運行成本高、不易實現現場監測的目的；其余重金屬檢測方法存在操作繁瑣、樣本需預處理，難以滿足現場檢測快速、靈敏、準確的要求[1-2]。

2 新技術發展方向

而利用物理方法，往往需要高溫、高壓等極限條件，而這極大限制了儀器的應用場合。因此，現有技術不能滿足目前多行業、多領域中重金屬離子濃度檢測的需求。基于現代分子生物技術的生物傳感器是檢測環境、食品、醫藥以及其他領域中衡量重金屬污染物濃度的一種新型技術。

（1）生物傳感器：具有靈敏度高、體積小便于原位測量以及成本低等特點。等采用“turn-off”檢測模式檢測溶液中的Hg2+：在熒光探針的兩邊富集上堿基T，探針的中間為連接堿基C，寡核苷酸的兩邊分別修飾有熒光基團和淬滅基團和熒光基團，當出現Hg2+時，因形成T-Hg2+-T特殊性結構，熒光探針形成發卡結構，導致熒光淬滅，且熒光強度隨著Hg2+濃度的增大逐漸降低。由于“turn-off”檢測模式溶液出現假信號，因此，該方法在實際使用時不具有準確性。而文獻報道了“turn-on”檢測模式：在底物17DS的5′端用熒光進行標記，在酶鏈17E的3′端用對應的淬滅基團進行標記，當出現Pb2+時，底物分裂并釋放出熒光基團，產生熒光信號，且熒光信號的強度與Pb2+的濃度成正比線性關系。此方法（一步法）雖然克服了假信號問題，但檢測限較高，同時，由于T-Pb2+-T錯配反應發生在光纖探頭上，DNA中的堿基與重金屬離子反應需要克服非常達的結構排斥作用才可以實現完全錯配，所以需要非常長的時間，如幾個小時，因此，也存在實用性問題[3]。

（2）核酸適配體檢測：核酸適配體重金屬檢測技術由于其分子量較小、可化學合成、穩定性好、沒有毒性等優點，從而具有較好的檢測穩定性、檢測成本低、靈敏度高，具有廣泛的應用性。利用核酸適配體檢測重金屬是近年來研究的熱點。而目前將核酸適配體應用于重金屬檢測中最多的還是在Hg2+和Pb2+的檢測，Cu2+、K+的適配體傳感器也有一些文獻報道，而將核酸適配體應用于Cd2+的檢測有待進一步研究。

（3）卟啉類試劑檢測：卟啉類試劑是一種高靈敏顯色劑，其大環結構中由四個氮原子構成了有一定空間位置和一定配位能力的配位環境。配位能力很強，它幾乎可以和元素周期表中所有的金屬元素發生配位，形成配合物。卟啉和酞菁分子易于重金屬離子發生配位，分子結構發生變化，同時顏色也會發生變化這一特定，而且這個變化在短時間內即可發生，形成的新的分子結構穩定，通過顯色劑顏色的變化直觀的定性定量檢測痕量重金屬，因此可以實現痕量重金屬的快速成像化檢測。

3 結語

大氣沉降中帶來的重金屬對人體的危害是巨大的，但是目前還沒有一種快速可靠的分析方法。文章針對目前重金屬分析檢測方法存在的問題，進行總結評述，有利于后來的研究者進一步深化提升。

[1]張瑞斌,何君,張秋陽,陳晞,張茜.街道沉降物中重金屬的含量檢測及對策研究[J].陜西農業科學,2010,(01):20-22+30.

[2]張靖.鉛冶煉廠周邊土壤大氣重金屬沉降特征分析[J].資源節約與環保,2016,(06):277.

[3]鄧昌州,孫廣義,楊文,李冶平,張立東,丁繼雙,符安宗.黑龍江甘南縣大氣降塵重金屬元素沉降通量及來源分析[J].地球與環境,2012,(03):342-348.

韋美金（1989-），女，漢族，本科，主要從事環境檢測研究