石榴籽中汞离子的荧光猝灭法检测方法研究

石榴籽中汞离子的荧光猝灭法检测方法研究

吴晓

广东中健检测技术有限公司

摘要：在该实验中，通过使用石榴籽作为碳源和核黄素作为钝化剂来制备新型碳点。在碳点溶液中加入一定浓度的Hg2+后，碳点的荧光强度显着降低。在实验过程中，我们优化了测量条件。碳点荧光强度的变化与Hg2+浓度在0.05-7μmol/L范围内呈良好的线性关系。检出限为29nmol/L。该方法用于检测石榴籽中的Hg2+，回收率为99.3-100.7％，相对标准偏差（RSD）为1.2-3.3％。

关键词：碳点；Hg2+；荧光猝灭

汞，俗称水银，在自然界中分布量极小，对人类健康和地球环境造成严重威胁，是最危险和普遍存在的污染物之一[1]。汞具有低熔点的物理性质，是常温和常压下唯一呈液态存在的金属；它是挥发性的，可以在室内变成汞蒸气，造成空气污染。它很容易被皮肤，呼吸道和消化道吸收并积聚在体内；汞离子能被水生生物直接从水中吸收并富集，然后通过食物链进入人体，并逐渐积聚在人体内，无法通过代谢排泄出来。汞在人体聚集会毒害中枢神经系统并造成神经系统的紊乱，最终危害人类的生殖、发育，有致畸、致癌的作用[2-5]。因此，设计并开发一种简便、快速、高效、具有强实用性的Hg2+检测技术具有重要的实际意义[6-7]。目前，Hg2+检测方法包括伏安法，分光光度法，电感耦合等离子体质谱法，高效液相色谱法等[8]。近几年来，在环境科学、生命科学等领域有广泛应用的荧光分子探针技术逐渐成为焦点。荧光探针分析具有选择性高，易于使用，灵敏度高和易于操作的优点，广泛的受到了该领域研究者的关注[9-10]。本实验基于Hg2+猝灭以石榴籽加和核黄素合成的荧光碳点的荧光为探针，为快速测定Hg2+创造了一种新方法。

1试剂与仪器

试剂：石榴籽、核黄素、汞离子，KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液

仪器：AF7500B型原子荧光分光光度计；PHS-3C型pH计；TGL-16C型高速台式离心机；SHZ-D(Ⅲ)型予华牌循环水真空泵；电热恒温鼓风干燥箱；

用品：滴定管、250mL锥形瓶3只，100mL量筒1只、1mL移液枪1把、保鲜膜、10mL容量瓶3只、3只漏斗、一次性滴管、50mL烧杯数只、玻璃棒、移液管、滤纸、铁架台、铁圈、石棉网、0.22μm滤膜。

2荧光碳点的制备

使用石榴籽作为碳源，将1g新鲜的石榴籽、0.1g核黄素以及20mL蒸馏水于50mL烧杯中混合均匀后，放入烘箱中在160℃下反应12h。冷却至室温后，将烧杯内混合物置于离心管中，以10000rpm离心10min。最后将上清液进行抽滤，得到棕黄色溶液。取1mL该溶液于10mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度，制成浓度为0.1mg/mL的碳点溶液，储存于冰箱中备用。

3实验方法

向10mL容量瓶中以此加入1.1mL的碳点原液、一系列浓度的标准溶液和0.8mLpH=7.5的KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液，定容，摇匀。将激发波长设定为468nm，设备调整为中灵敏度，激发和发射狭缝设置为10nm，将该溶液置于荧光光谱仪上进行检测。扫描溶液的发射光谱，在530nm波长处处测定体系的荧光强度表示为F，与此同时测定试剂空白值为F0，计算△F=F0-F。

4结果与讨论

2.1实验条件优化

2.1.1pH选择及缓冲溶液用量

考察了不同种类的缓冲溶液pH值及缓冲液用量对测定体系的影响。实验结果表明当使用pH值为7.5的KH2PO4-Na2HPO4缓冲液时，汞离子对碳点的荧光强度达到最大程度的猝灭，结果如图2.1所示。当缓冲液体积为0.8mL时，碳点荧光强度下降程度最大，结果如图2.2所示。因此，选择使用0.8mLpH为7.5的KH2PO4-Na2HPO4缓冲溶液。

图2.3碳点浓度的优化

2.2标准工作曲线

在最佳条件下，随着Hg2+浓度的增加，猝灭效果有所增强。当Hg2+浓度范围在0.05-7μmol/L之间时，与碳点的荧光强度猝灭值具有良好的线性关系。线性回归方程为△F=39.9c-0.2，相关系数0.9991(n=12)，检出限为29nM（按3σ计算），通过对含有2μM汞离子的溶液进行3次平行测定，获得其相对标准偏差为0.9%。方法具有良好的重现性。

2.3样品的测定

为了验证该方法的可行性，移取一定量的石榴籽进行加标回收实验，结果如表2.1所示。其中回收率为99.3-100.8%，相对标准偏差（RSD）为1.3-3.3%。实验结果表明，本实验能准确检测石榴籽中的Hg2+。

表2.1石榴籽中Hg2+的测定结果

在本文中，石榴籽被用作碳源，核黄素被用作钝化剂合成了荧光碳点。该荧光碳点合成方法快捷、简便；所需的原料环保、经济。基于汞离子对碳点的荧光猝灭，以碳点做荧光探针的使用，成功地建立了检测石榴籽中Hg2+的方法。检测Hg2+的线性范围为0.05-7μmol/L，检出限为29nM。这种方法检测成本低、易操作、效率高，能迅速地检测环境中的Hg2+浓度。对于开发新的分析检测体系具有一定的理论价值和指导意义。

参考文献:

[1]张迪,尹海燕,王红旗,etal.基于荧光探针的汞离子检测方法研究[J].食品安全质量检测学报,2016,7(5):1929-1933.

[2]董哲,李阳,谢立娟,etal.荧光金纳米团簇的制备及其在汞离子检测中的应用[J].分析试验室,2016(12):1398-1401.

[3]汞离子化学传感检测的研究与应用[J].化学传感器,2016,36(2):1-10.

[4]魏胤,杨金玲,张凯.基于纳米石墨和单链脱氧核糖核酸混合物的荧光传感器对溶液中汞离子的检测[J].分析试验室,2018(1):62-65.

[5]徐海燕,王香凤,陈鸾,etal.基于碳点荧光比率探针的构建及在检测汞离子中的应用[J].光谱学与光谱分析,2016(s1):393-394.

[6]王正,王晓伟,薛颖,etal.新型比色法快速测定天然矿泉水中的痕量汞离子[J].卫生研究,2017(4):640-644.

[7]曾立威,廖禄娟,陈政君,etal.快速检测重金属汞离子的糖基罗丹明荧光探针的合成及评价[J].华西药学杂志,2017,32(4):339-342.

[8]杨瑞,郭祥峰,黄凤婷,etal.以OP-10为荧光试剂建立的高选择性Hg2+检测方法[J].高师理科学刊,2016,36(7):42-44.

[9]李玲玲,倪刚,王嘉楠,etal.氮掺杂碳量子点的合成及作为荧光探针对Hg2+的检测[J].光谱学与光谱分析,2016,36(9):2846-2851.

[10]贺建同,傅政.基于高荧光碳量子点的汞离子荧光探针构建[J].实验与检验医学,2018(3).