CdTe-Al荧光探针痕量检测水体中环丙沙星含量*

符 东 ，龚燕川 ，况利腾 ，刘 帅 ，王 曦

（1.四川文理学院 化学化工学院，四川 达州 635000;2.四川文理学院 国家城市污水处理及资源化工程技术研究中心 川东分中心，四川 达州 635000）

目前，抗生素在水体、土壤、动植物食品等中被广检出，对人体的健康危害巨大。TONG L等人[1]研究发现，湖北省众多地表水和地下水中含有多种喹诺酮类抗生素，众多喹诺酮类抗生素中环丙沙星含量最高[2，3]。环丙沙星是第三代喹诺酮类抗菌药物，具有广谱抗菌活性，广泛应用于各种细菌的感染治疗，特别在畜牧业中广泛应用[4，5]。韩雪[6]研究发现，儿童饮用含环丙沙星的水会引起腹泻、狂躁等症状，RAMIREZ A J等人[7]研究发现，喹诺酮类抗生素会严重损伤人体的消化吸收系统。

环丙沙星常见的检测方法有高效液相色谱法、紫外分光光度法、毛细管电泳法[8，9]，这些检测方法仪器昂贵，检测成本高，络合物易受其他配位离子的干扰，进而产生竞争性的结合反应，造成检测体系的不稳定[10，11]。本论文以CdTe量子点为反应底物，制备成CdTe-Al荧光探针，与环丙沙星结合形成CdTe-Al-环丙沙星体系，增强了环丙沙星的荧光强度，且体系更稳定，不受外界共存物质的影响，对水体中环丙沙星的痕量检测效果较好，灵敏度高、成本低等优点，建立了痕量检测水体中环丙沙星的新方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

759CRT型紫外可见分光光度计（上海菁华科技有限公司）；F-4500型荧光分光光度计（日本日立公司）；PHS-3E型p H计（上海仪电科学仪器股份有限公司）等。

环丙沙星标准品（BR上海阿拉丁试剂有限公司）；AlCl3·6H2O、TeO2、CdCl2、NaAc、乙二胺四乙酸二钠等试剂均为分析纯。

1.2 CdTe-Al荧光探针的制备

CdTe-Al合成参考元晓云等人[12，13]的方法，并进一步改进。把1.0mmol的CdCl2与2.4mmol巯基乙酸加入磁力搅拌中搅拌，先用NaOH把溶液pH值调到11.0，加入一定量的盐酸羟胺后再用氢氧化钠把溶液pH值调到11.0，然后加入0.01mmol的TeO2，在200℃油浴中反应25min冷却，加入乙醇沉降分离后溶于水中，向水溶液中加入0.02mmol的AlCl3·6H2O和适量HAc，在100℃磁力搅拌器中反应30min后即得CdTe-Al配合物，经紫外-可见和荧光光谱鉴定，配合物未出现独立个体的光谱特征，说明制备的CdTe-Al荧光探针符合文献要求。

1.3 环丙沙星的检测

取 1mL 浓度为 1.0×10-4mol·L-1的 CdTe-Al加入到1mL不同浓度的环丙沙星标准溶液中，用pH值为4.5的HAc-NaAc缓冲溶液定容至10mL，室温反应20min后，以激发波长344nm，发射波长447nm测其荧光强度。发现单独的CdTe-Al和环丙沙星的荧光强度很弱，而CdTe-Al与环丙沙星作用后，荧光强度均明显增加，且随浓度增大而增强。考虑到检测灵敏度和线性范围的前提下，实验体系加入CdTe-Al溶液的浓度均为 1.0×10-4mol·L-1。

2 结果与讨论

2.1 pH值的影响

体系分别加入不同的缓冲溶剂进行考察缓冲剂种类和pH值对体系荧光强度和稳定性的影响，体系中分别加入HAc-NaAc缓冲液、磷酸盐缓冲液、NH3·H2O-NH4Cl缓冲液和Tris-HCl缓冲液。结果表明，体系在弱酸环境下荧光强度最大，最优的缓冲溶液为HAc-NaAc。

实验以HAc-NaAc作为体系的缓冲液，进一步考察体系荧光强度最大时的pH值和体系稳定性。结果见图1。

图1 pH值对体系荧光强度的影响Fig.1 Effect of pH on the fluorescence intensity

由图1可见，当pH值在4.1～4.9时，体系荧光强度最强，在3.9～5.0范围内体系荧光强度变化较小，处于最稳定状态，因此，本实验把pH值4.5作为最佳实验条件。

2.2 时间的影响

在室温条件下，考察了反应时间对体系荧光强度的影响，在60min内，以每5min为间隔测定荧光强度，结果见图2。

图2 反应时间对体系荧光强度的影响Fig.2 Effect of reaction time on fluorescence intensity

由图2可见，体系在前15min内荧光强度有所变化，但随着时间推移，特别是20min后荧光强度最大且稳定，并持续到60min不变化。因此，本实验选择在20min对体系进行荧光测定。

2.3 共存物的影响

水体中环丙沙星浓度为5×10-6mol·L-1，在本实验中加入水体中常见的以下离子，浓度均为5×10-4mol·L-1，相对误差不超±5%，结果见图 3。

图3 共存物的影响Fig.3 Effect of coexisting substances

由图 3 可知，Cu2+、Fe3+、Mn2+3 种离子对体系相对其他离子干扰比较大，分别为-4.2%、-4.6%、-4.3%，其原因是3种离子对CdTe-Al荧光效应具有一定的淬灭效应，由于CdTe-Al体系的稳定性，此3种离子对体系的影响在误差范围内。综上，所加入的离子对测定结果影响相对较小，可忽略掉。

2.4 回归方程和检测限

在最佳因素条件下，建立体系的荧光强度对环丙沙星浓度的标准曲线，在 2.0×10-9～1.0×10-8mol·L-1范围内呈良好的线性关系，线性方程为：IF=107.55C-158.5，相关系数R2为0.9993，检测限为4.0×10-10mol·L-1，可看出该体系对环丙沙星检测的灵敏度很高，适合检测水体中环丙沙星。

2.5 样品测定与回收率

2.5.1 样品采集和处理 本研究以州河水体为研究对象，分别在上游郊区到城市中心再到下游郊区3大块区域作为目标取水点进行分析，取水地点依次为：于家坝、罗江口大桥、李家湾、红旗大桥、金南大桥、覃家湾。不同地点的水样用0.22μm微孔滤膜过滤后各取2mL至10mL容量瓶中定容备用。

2.5.2 回收率和精密度测定 按照1.3实验方法测定水体中环丙沙星含量，然后向各样品中分别加入一定量的环丙沙星标准溶液，测定回收率。样品均做5次平行测定，结果见表1。

表1 回收率和环丙沙星的检测结果（μg·L-1）Tab.1 Recovery and detection results of ciprofloxacin

回收率为97.5%～106.0%，可知不同区域的水体中均含有一定的环丙沙星，但上游水体含量相对较低，中下游水体中含量较高，初步考虑可能在中下游周边生活区污水排放有密切关系。

3 结论

本实验以CdTe-Al荧光探针为研究对象，建立了CdTe-Al荧光探针高灵敏检测水体中微量环丙沙星含量的新方法，实现了对水体中微量环丙沙星的可视化检测。与现有的测定方法相比较，该体系更稳定，不受外界共存物质的影响，且该方法具有操作简单、检测灵敏度高、成本低等优点，适用于水体中微量环丙沙星的快速检测分析。