一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法及应用
技术领域
本发明涉及环境中重金属检测技术领域,具体是一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法及应用。
背景技术
重金属污染指重金属或其化合物造成的环境污染。人类活动会导致环境中的重金属增加,超出正常范围,并导致环境质量恶化。重金属与其他有机化合物的污染不同,具有富集性,很难在环境中降解。重金属在人体内,会与蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用,使它们失去活性,也可能在人体的某些器官中富集,如果超过人体所能耐受的限度,会造成人体急性中毒、慢性中毒等。
某些物质经某波长入射光照射后,分子被激发从Sa到Sb,并在很短时间内去激发从Sb返回Sa,发出波长长于入射光的荧光。荧光现象与物质的分子结构和含量有关,由于物质的分子结构不同,所吸收入射光的波长和发射的荧光波长也不同,利用此性质可以对物质进行定性分析。荧光光谱分析法具有灵敏度高、选择性好、用样量少、工作曲线线性范围宽和可以提供较多的物理参数等优点。木材中荧光物质通过化学溶剂提取后,可通过荧光光谱仪进行分析。重金属离子常为高效的荧光猝灭剂,因此其荧光光谱检测方法多为荧光猝灭法。
现有检测重金属的方法,不够快捷、准确,且灵敏度低。因此,针对以上现状,迫切需要开发一种通过建立红贵宝荧光物质的标准曲线,利用比率荧光强度,检测目标物中重金属含量的方法,以克服当前实际应用中的不足。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法及应用,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法,包括以下步骤:
1)取1~3g红贵宝木材于15ml离心管中,在离心管中加入12-14ml提取溶剂,经过24h提取后,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,红贵宝提取液荧光光谱曲线,得到两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1和F2;
2)重金属标准工作液的配制:分别取100μg/ml的储备液0.5ml、1ml、2ml、5ml和10ml于100ml容量瓶中,用体积百分浓度为2%的HNO3溶液定容至刻度,混匀,得到0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L的标准工作液;
3)分别取0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L标准工作液0.5ml与10ml步骤1)的提取液混合均匀,采用荧光光谱仪分别测定λex激发光下,各重金属元素对应浓度下的荧光光谱曲线,曲线上两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1-n和F2-n,其中n=0.5、1、2、5或10,得到比率荧光强度值F2-n/F1-n;
4)分别将浓度n和对应比率荧光强度值F2-n/F1-n代入下列公式(a)中拟合:
F2-n/F1-n=An+B; (a)
上式(a)中:A为拟合曲线的斜率;B为拟合曲线的截距;
5)取0.5ml含有重金属的目标物与10ml提取液混合均匀,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,比率荧光强度值F2-目/F1-目,将比率荧光强度值F2-目/F1-目代入公式(a)中,得到对应目标物的对应重金属浓度。
作为本发明进一步的方案:在步骤1)中,取2g红贵宝木材于15ml离心管中。
作为本发明进一步的方案:在步骤1)中,在离心管中加入13ml提取溶剂。
作为本发明进一步的方案:在步骤1)中,提取溶剂为乙醇、乙酸乙酯和乙腈中的一种。
作为本发明进一步的方案:在步骤1)中,λex激发光的范围为200nm~400nm。
作为本发明进一步的方案:在步骤5)中,重金属为铅、汞、铬和镉中的一种。
所述的基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法在环境领域重金属检测中的应用。
与现有技术相比,本发明实施例的有益效果是:
1)提取的红贵宝中的荧光物质的荧光稳定性较高,能够提高重金属检测的灵敏性;
2)红贵宝具有两个荧光特征峰,通过比率荧光强度法,提高后期重金属猝灭效应的辨识度。
综上所述,该方法通过对红贵宝荧光物质进行有效提取后,明显提高重金属检测的准确度;本发明成本低,工艺简单,检测快捷,具有较高的经济效益。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法,包括以下步骤:
1)取1g红贵宝木材于15ml离心管中,在离心管中加入12ml提取溶剂,经过24h提取后,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,红贵宝提取液荧光光谱曲线,得到两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1和F2;
2)重金属标准工作液的配制:分别取100μg/ml的储备液0.5ml、1ml、2ml、5ml和10ml于100ml容量瓶中,用体积百分浓度为2%的HNO3溶液定容至刻度,混匀,得到0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L的标准工作液;
3)分别取0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L标准工作液0.5ml与10ml步骤1)的提取液混合均匀,采用荧光光谱仪分别测定λex激发光下,各重金属元素对应浓度下的荧光光谱曲线,曲线上两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1-n和F2-n,其中n=0.5、1、2、5或10,得到比率荧光强度值F2-n/F1-n;
4)分别将浓度n和对应比率荧光强度值F2-n/F1-n代入下列公式(a)中拟合:
F2-n/F1-n=An+B; (a)
上式(a)中:A为拟合曲线的斜率;B为拟合曲线的截距;
5)取0.5ml含有重金属的目标物与10ml提取液混合均匀,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,比率荧光强度值F2-目/F1-目,将比率荧光强度值F2-目/F1-目代入公式(a)中,得到对应目标物的对应重金属浓度。
其中,在步骤1)中,提取溶剂为乙醇,λex激发光的范围为200nm;在步骤5)中,重金属为铅。
实施例2
一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法,包括以下步骤:
1)取3g红贵宝木材于15ml离心管中,在离心管中加入14ml提取溶剂,经过24h提取后,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,红贵宝提取液荧光光谱曲线,得到两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1和F2;
2)重金属标准工作液的配制:分别取100μg/ml的储备液0.5ml、1ml、2ml、5ml和10ml于100ml容量瓶中,用体积百分浓度为2%的HNO3溶液定容至刻度,混匀,得到0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L的标准工作液;
3)分别取0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L标准工作液0.5ml与10ml步骤1)的提取液混合均匀,采用荧光光谱仪分别测定λex激发光下,各重金属元素对应浓度下的荧光光谱曲线,曲线上两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1-n和F2-n,其中n=0.5、1、2、5或10,得到比率荧光强度值F2-n/F1-n;
4)分别将浓度n和对应比率荧光强度值F2-n/F1-n代入下列公式(a)中拟合:
F2-n/F1-n=An+B; (a)
上式(a)中:A为拟合曲线的斜率;B为拟合曲线的截距;
5)取0.5ml含有重金属的目标物与10ml提取液混合均匀,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,比率荧光强度值F2-目/F1-目,将比率荧光强度值F2-目/F1-目代入公式(a)中,得到对应目标物的对应重金属浓度。
其中,在步骤1)中,提取溶剂为乙酸乙酯,λex激发光的范围为400nm;在步骤5)中,重金属为汞。
实施例3
一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法,包括以下步骤:
1)取2g红贵宝木材于15ml离心管中,在离心管中加入13ml提取溶剂,经过24h提取后,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,红贵宝提取液荧光光谱曲线,得到两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1和F2;
2)重金属标准工作液的配制:分别取100μg/ml的储备液0.5ml、1ml、2ml、5ml和10ml于100ml容量瓶中,用体积百分浓度为2%的HNO3溶液定容至刻度,混匀,得到0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L的标准工作液;
3)分别取0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L标准工作液0.5ml与10ml步骤1)的提取液混合均匀,采用荧光光谱仪分别测定λex激发光下,各重金属元素对应浓度下的荧光光谱曲线,曲线上两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1-n和F2-n,其中n=0.5、1、2、5或10,得到比率荧光强度值F2-n/F1-n;
4)分别将浓度n和对应比率荧光强度值F2-n/F1-n代入下列公式(a)中拟合:
F2-n/F1-n=An+B; (a)
上式(a)中:A为拟合曲线的斜率;B为拟合曲线的截距;
5)取0.5ml含有重金属的目标物与10ml提取液混合均匀,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,比率荧光强度值F2-目/F1-目,将比率荧光强度值F2-目/F1-目代入公式(a)中,得到对应目标物的对应重金属浓度。
其中,在步骤1)中,提取溶剂为乙腈,λex激发光的范围为300nm;在步骤5)中,重金属为铬。
实施例4
一种基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法,包括以下步骤:
1)取2g红贵宝木材于15ml离心管中,在离心管中加入13ml提取溶剂,经过24h提取后,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,红贵宝提取液荧光光谱曲线,得到两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1和F2;
2)重金属标准工作液的配制:分别取100μg/ml的储备液0.5ml、1ml、2ml、5ml和10ml于100ml容量瓶中,用体积百分浓度为2%的HNO3溶液定容至刻度,混匀,得到0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L的标准工作液;
3)分别取0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L标准工作液0.5ml与10ml步骤1)的提取液混合均匀,采用荧光光谱仪分别测定λex激发光下,各重金属元素对应浓度下的荧光光谱曲线,曲线上两处发射峰λ1和λ2对应强度分别为F1-n和F2-n,其中n=0.5、1、2、5或10,得到比率荧光强度值F2-n/F1-n;
4)分别将浓度n和对应比率荧光强度值F2-n/F1-n代入下列公式(a)中拟合:
F2-n/F1-n=An+B; (a)
上式(a)中:A为拟合曲线的斜率;B为拟合曲线的截距;
5)取0.5ml含有重金属的目标物与10ml提取液混合均匀,采用荧光光谱仪测定λex激发光下,比率荧光强度值F2-目/F1-目,将比率荧光强度值F2-目/F1-目代入公式(a)中,得到对应目标物的对应重金属浓度。
其中,在步骤1)中,提取溶剂为乙腈,λex激发光的范围为300nm;在步骤5)中,重金属为镉。
实验例
1)取3g红贵宝木材于15ml离心管中,在离心管中加入14ml提取溶剂乙酸乙酯,经过24h提取后,采用荧光光谱仪测定λex=365nm激发光下,红贵宝提取液荧光光谱曲线,得到两处发射峰λ1=469nm和λ2=527.5nm对应强度分别为15644.6553和18400.9199;
2)铅标准工作液的配制:分别取100μg/ml的铅储备液0.5ml、1ml、2ml、5ml和10ml于100ml容量瓶中,用体积百分浓度为2%的HNO3溶液定容至刻度,混匀,得到0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L的铅标准工作液;
3)分别取0.5mg/L、1mg/L、2mg/L、5mg/L和10mg/L铅标准工作液0.5ml与10ml步骤1)的提取液混合均匀,采用荧光光谱仪分别测定λex=365nm激发光下,铅元素对应浓度下的荧光光谱曲线,曲线上两处发射峰λ1=469nm和λ2=527.5nm对应强度分别为F1-n和F2-n(n=0.5、1、2、5或10),得到比率荧光强度值F2-n/F1-n,具体数据见表1。
表1 铅元素对应浓度下的荧光比率强度
浓度 |
F<sub>2-n</sub>/F<sub>1-n</sub> |
0 |
1.176179 |
0.5 |
1.189345 |
1 |
1.203934 |
2 |
1.222146 |
5 |
1.292654 |
10 |
1.405339 |
4)分别将浓度n和对应比率荧光强度值F2-n/F1-n代入下列公式中拟合:
F2-n/F1-n=0.0228n+1.1781;
上式中:0.0228为拟合曲线的斜率;1.1781为拟合曲线的截距;
5)取0.5ml含有重金属铅的目标物与10ml提取液混合均匀,采用荧光光谱仪测定λex=365nm激发光下,比率荧光强度值1.235634,将比率荧光强度值1.235634代入公式(F2-n/F1-n=0.0228n+1.1781)中,得到目标物对应的重金属浓度为2.5mg/L。
该基于红贵宝荧光猝灭的检测重金属的方法,在应用时,具有以下突出效果:
1)提取的红贵宝中的荧光物质的荧光稳定性较高,能够提高重金属检测的灵敏性;
2)红贵宝具有两个荧光特征峰,通过比率荧光强度法,提高后期重金属猝灭效应的辨识度。
综上所述,该方法通过对红贵宝荧光物质进行有效提取后,明显提高重金属检测的准确度;本发明成本低,工艺简单,检测快捷,具有较高的经济效益。
以上的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些也应该视为本发明的保护范围,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。