环境空气沉降中重金属分析方法研究

韦美金（深圳市北京大学深圳研究院分析测试中心有限公司，广东 深圳 518000）

环境空气沉降中重金属分析方法研究

韦美金（深圳市北京大学深圳研究院分析测试中心有限公司，广东 深圳 518000）

文章简要介绍了大气干湿沉降的定义和降尘中重金属的危害，并对目前常规的重金属分析检测方法优缺点进行了比较，对新的生物传感器技术、核酸适配体检测技术、卟啉类试剂检测技术进行了介绍，这些技术在检测环境、食品、医药以及其他领域中衡量重金属污染物浓度的一种新型技术环境保护技术领域里具有较好的应用前景。

大气干湿沉降；重金属；分析方法；检测

大气干湿沉降是指在自然环境条件下，依靠重力作用或雨雪冲刷沉降到地面的颗粒物。由于大气颗粒物的粒径不同，沉降区域和影响范围不一样，直径大于100μm的粗颗粒通常在源区附近落到地面，而小于2.5μm的细颗粒物（PM2.5）会随着气流输送到源区1000km远的区域。随着城市化进程的发展，城市降尘量明显增加，如现在的雾霾围城，大气重金属是向生态系统中输入与富集重金属最重要的外源因子之一。据KLOKE的报道，在许多工业发达国家，大气沉降对生态系统中重金属累积贡献率在各种外源输入因子中排列首位。

大气干湿沉降不仅对生态环境产生物理侵害，更严重的是产生化学危害，并可产生二次污染，如土壤中的重金属被植物吸收，进而被动物或人类食用，会对人体造成很大危害。因此有必要对重金属的分析检测方法进行总结分析。

1 目前常规方法进展

目前对重金属的测定方法主要以化学分析法为主，包括分光光度法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体光谱法、激光荧光法等。其中基于激光荧光法的重金属测定方法灵敏度非常高，但是在使用时需加入以磷酸盐为代表的荧光试剂，该试剂易于受多种重金属离子的影响发生沉淀，此外水体中的腐植酸的荧光也与重金属元素的荧光相似，极大的影响了使用的准确性。而电感耦合等离子体法（ICP)为代表的仪器分析方法尽管具有准确度、高灵敏度高、分析速度快、能同时检测多种微量元素的优点，但所用仪器价格昂贵、运行成本高、不易实现现场监测的目的；其余重金属检测方法存在操作繁琐、样本需预处理，难以满足现场检测快速、灵敏、准确的要求[1-2]。

2 新技术发展方向

而利用物理方法，往往需要高温、高压等极限条件，而这极大限制了仪器的应用场合。因此，现有技术不能满足目前多行业、多领域中重金属离子浓度检测的需求。基于现代分子生物技术的生物传感器是检测环境、食品、医药以及其他领域中衡量重金属污染物浓度的一种新型技术。

（1）生物传感器：具有灵敏度高、体积小便于原位测量以及成本低等特点。等采用“turn-off”检测模式检测溶液中的Hg2+：在荧光探针的两边富集上碱基T，探针的中间为连接碱基C，寡核苷酸的两边分别修饰有荧光基团和淬灭基团和荧光基团，当出现Hg2+时，因形成T-Hg2+-T特殊性结构，荧光探针形成发卡结构，导致荧光淬灭，且荧光强度随着Hg2+浓度的增大逐渐降低。由于“turn-off”检测模式溶液出现假信号，因此，该方法在实际使用时不具有准确性。而文献报道了“turn-on”检测模式：在底物17DS的5′端用荧光进行标记，在酶链17E的3′端用对应的淬灭基团进行标记，当出现Pb2+时，底物分裂并释放出荧光基团，产生荧光信号，且荧光信号的强度与Pb2+的浓度成正比线性关系。此方法（一步法）虽然克服了假信号问题，但检测限较高，同时，由于T-Pb2+-T错配反应发生在光纤探头上，DNA中的碱基与重金属离子反应需要克服非常达的结构排斥作用才可以实现完全错配，所以需要非常长的时间，如几个小时，因此，也存在实用性问题[3]。

（2）核酸适配体检测：核酸适配体重金属检测技术由于其分子量较小、可化学合成、稳定性好、没有毒性等优点，从而具有较好的检测稳定性、检测成本低、灵敏度高，具有广泛的应用性。利用核酸适配体检测重金属是近年来研究的热点。而目前将核酸适配体应用于重金属检测中最多的还是在Hg2+和Pb2+的检测，Cu2+、K+的适配体传感器也有一些文献报道，而将核酸适配体应用于Cd2+的检测有待进一步研究。

（3）卟啉类试剂检测：卟啉类试剂是一种高灵敏显色剂，其大环结构中由四个氮原子构成了有一定空间位置和一定配位能力的配位环境。配位能力很强，它几乎可以和元素周期表中所有的金属元素发生配位，形成配合物。卟啉和酞菁分子易于重金属离子发生配位，分子结构发生变化，同时颜色也会发生变化这一特定，而且这个变化在短时间内即可发生，形成的新的分子结构稳定，通过显色剂颜色的变化直观的定性定量检测痕量重金属，因此可以实现痕量重金属的快速成像化检测。

3 结语

大气沉降中带来的重金属对人体的危害是巨大的，但是目前还没有一种快速可靠的分析方法。文章针对目前重金属分析检测方法存在的问题，进行总结评述，有利于后来的研究者进一步深化提升。

[1]张瑞斌,何君,张秋阳,陈晞,张茜.街道沉降物中重金属的含量检测及对策研究[J].陕西农业科学,2010,(01):20-22+30.

[2]张靖.铅冶炼厂周边土壤大气重金属沉降特征分析[J].资源节约与环保,2016,(06):277.

[3]邓昌州,孙广义,杨文,李冶平,张立东,丁继双,符安宗.黑龙江甘南县大气降尘重金属元素沉降通量及来源分析[J].地球与环境,2012,(03):342-348.

韦美金（1989-），女，汉族，本科，主要从事环境检测研究