采用不同手段对环境中汞进行测定的研究

摘要

汞(Hg)是全球环境包括岩石圈、水圈、大气和生物圈中，最常见的有毒重金属，其毒性早已为人熟知。汞因其易挥发性、迁移性、生物富集性往往造成难以控制的严重污染问题。汞以多种形态存在于环境中，常见的有无机汞、甲基汞、乙基汞、硫柳汞等，其中有机汞毒性更大。针对不同汞形态其检测要求不同。生活中涉及使用到的汞形态也多种多样，样品基质也较复杂，因此研究或针对性或全面性的检测方法都是必要的。另外，汞及其化合物具有生物放大性，即使含量在痕量水平其毒性也不可小觑，这对检测方法的灵敏度、准确度也提出了较高要求，研究检出限低、精确度高的检测方法也是目前的研究重点。
　　本研究针对环境中不同的样品体系开发了两种不同的检测方法。一种是利用纳米金复合材料对环境水样中各种形态的汞全面检测，另一种是利用Fe3+的催化降解作用针对疫苗中硫柳汞的特定检测。研究结果如下:
　　1、利用Fe3O4@PDA-Au NPs磁性固相萃取并检测汞。通过多巴胺的自动聚合在四氧化三铁(Fe3O4)纳米颗粒表面形成具有良好稳定性的聚多巴胺(PDA)层。Au3+扩散到PDA层中，然后被PDA中的邻苯二酚集团将其还原为Au0原子，而邻苯二酚同时被氧化为相应的醌。邻近的Au0原子簇合在一起形成Au NP，进而合成为Fe3O4@PDA-Au NPs。本实验利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和能量色散X射线光谱(EDS)等表征手段，对合成材料的表面形态、内部结构、元素构成、磁性强度等进行了表征。纳米金可将有机汞降解为无机汞，为样品中汞的检测省去了复杂的消解过程。检测方法更简单、环保。本研究对影响萃取效果的实验参数，如pH值、吸附剂的量、萃取时间、洗脱液的类型和浓度、干扰离子进行了一系列的优化。在最优的实验条件下，离子汞(IHg)与甲基汞(MMHg)的检出限均为0.75ng L-1。IHg的线性相关系数为0.9987，MMHg的线性相关系数为0.9980。
　　2、利用Fe3+催化降解作用结合（原子荧光光谱仪）CVAFS对疫苗中硫柳汞的非色谱分离测定。铁离子对硼氢化物与有机汞的反应具有催化效果，通过将Fe3+引入到冷原子荧光光谱仪（CVAFS）中，建立了高效、快速、廉价、环境友好的中汞的形态分析方法。本研究针对影响仪器检测灵敏度的实验参数进行了优化。在最优实验条件下，对于IHg和硫柳汞(THM)，检出限分别为0.02μg L-1和0.03μg L-1。精密度IHg为1.6％，THM为3.9％。
　　以上两种方法分别针对环境水样以及疫苗样品中汞的检测，既有针对性又有全面性，灵敏度较高。实验的操作过程无需复杂的消解过程，简单易行、绿色环保。

目录

声明

摘要

符号说明

1．1 课题背景

1．2 汞及其化合物

1．2．1 汞的形态及应用

1．2．2 汞污染的来源及影响

1．2．3 汞对人类身体健康的危害

1．3 汞测定方法的研究进展

1．3．1 汞样品的前处理研究进展

1．3．2 汞测定的研究进展

1．4 汞富集应用的吸附剂纳米材料

1．5 本论文的选题依据及研究内容

第2章 Fe3O4@PDA-Au NPs磁性固相萃取并检测汞

2．1 实验仪器与试剂

2．1．1 仪器装置

2．1．2 实验试剂及样品

2．2 实验前期准备

2．3 聚多巴胺-纳米金磁性吸附剂的合成与表征

2．3．2 聚多巴胺-纳米金磁性吸附剂的表征

2．4 汞的富集及检测过程

2．5．1 溶液pH的优化

2．5．2 吸附剂负载纳米金量的优化

2．5．3 吸附剂用量的优化

2．5．4 萃取时间的优化

2．5．5 洗脱液类型优化

2．5．6 洗脱液浓度的优化

2．5．7 共存离子对萃取效率影响的探究

2．6 Fe3O4@PDA-Au NPs磁固相萃取检测汞分析方法的性能评价及方法验证

2．6．2 Fe3O4@PDA-Au NPs磁固相萃取检测汞分析方法的方法验证

2．7 实验结论

第3章 利用Fe+催化降解作用结合CVAFS对疫苗中硫柳汞的非色谱分离测定

3．1 实验部分

3．1．1 仪器装置

3．1．2 试剂与样品

3．1．3 溶液的配制

3．2 实验结果与讨论

3．2．1 Fe3+浓度对荧光信号的影响

3．2．2 还原剂KBH4溶液浓度的影响

3．2．3 载流HCl浓度的影响

3．2．4 载气流速的影响

3．2．5 分析方法的性能评价

3．2．6 方法验证

3．3 实验结论

第4章 结论与创新点

4．1 本论文的主要结论

4．2 本论文的主要创新点

第5章 展望

参考文献

致谢

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