海参中痕量铅、汞元素的溶出伏安法快速检测研究

发布时间：2020-06-09 13:02

【摘要】：海参是一种具有高营养和医药价值的珍贵补品。海参属底栖生物,在生长过程中易富集重金属,经食物链在人体内蓄积,会对人体健康造成威胁,其中铅和汞是海参中最易超标的两种重金属元素。因此,海参中铅、汞元素的检测对保障其食用安全具有现实意义。电化学检测技术由于其设备便携、操作简单、分析快捷等优势,被广泛应用于重金属的分析检测。本研究首先通过正交设计确定了海参的最佳消解参数,同时制备了β-环糊精(β-CD)/还原氧化石墨烯(RGO)/玻碳电极(GCE)、胸腺嘧啶聚合链(Ploy-T)/纳米多孔金(NPG)/金电极(AuE)两种电化学传感器,结合差分脉冲吸附溶出伏安法,分别建立了海参体内铅、汞的检测方法,并对A、B、C、D四个产地海参体内的铅、汞元素进行了分析检测,结合地图系统,构建海参中重金属可视化系统,主要内容如下:(1)正交设计优化微波消解法测定海参中的铅、汞元素。样品的预处理过程极易引入误差,对其体内金属含量检测的准确性影响很大,因此,本研究以样品加标回收率为指标,对微波消解参数进行优化设计,并检验该方法测定的准确度和精密度。结果表明,微波消解的最佳条件为控制温度190℃、恒温时间25min、消解剂硝酸/过氧化氢体积比6:1和预消解时间10 h;电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测铅、汞的回收率分别为95.40~98.50%、96.00~100.10%,相对标准偏差分别为2.02%、4.60%。(2)基于β-CD/RGO/GCE对海参体内铅的检测研究。去质子化的β-CD在pH值为10.0~11.5时,可以特异性的络合Pb~(2+),增强传感器的选择性,根据这一原理,分别通过循环伏安法将RGO和β-CD修饰在玻碳电极表面,制备了电化学传感器β-CD/RGO/GCE,结合差分脉冲吸附溶出伏安法,对Pb~(2+)进行定量分析,结果表明β-CD/RGO/GCE的线性范围为1~60μg/L,检测限为0.037μg/L。最后将其应用于海参体内铅的测定,所得检测结果与ICP-MS相对误差在5%以内,且其抗干扰性能良好,样品回收率为95.83%~102.79%。(3)基于T-Hg~(2+)-T结构的功能性纳米多孔金对海参中汞的检测研究。胸腺嘧啶与Hg~(2+)可形成稳定的络合物,通过氢气泡模板法制备NPG,将带有巯基的探针Ploy-T自组装在NPG表面,制备了电化学传感器Ploy-T/NPG/AuE;并利用差分脉冲吸附溶出伏安法,对Hg~(2+)进行定量分析。结果表明Ploy-T/NPG/AuE在Hg~(2+)浓度为0.5~30μg/L呈现良好的线性关系,检测限为0.021μg/L。最后将其应用于海参体内汞的测定,所得检测结果与ICP-MS相对误差在5%以内,且其抗干扰性能良好,样品回收率为95.56%~101.73%。(4)基于溶出伏安法对不同产地海参体内铅、汞的检测及可视化数据库开发。将制备的修饰电极结合差分脉冲吸附溶出伏安法对A、B、C、D四个产地海参中铅、汞元素进行了测定,检测结果表明部分样本中铅、汞含量超出国家标准,给海参的食用安全卫生带来了威胁。并在此基础上开发了海参体内重金属含量的可视化数据库,可对不同采集地点的海参样品中元素种类及含量进行可视化显示。综上所述,本研究首先对海参的微波消解参数进行了优化设计,然后制备了β-CD/RGO/GCE、Ploy-T/NPG/AuE两种电化学传感器,分别建立海参体内铅、汞的快速检测方法;最后构建了海参体内铅、汞含量可视化数据库,为水产品中重铅、汞检测提供了新的方法。
【图文】：

海参,产量

图 1.1 2010~2017 年我国海参养殖（a）产量和（b）面积的变化Fig.1.1 Sea cucumber（a）aquaculture output and（b）area in China from 2010 to 2017注：数据来自《中国渔业统计年鉴》（2011~2018）1.1.2 海参中铅、汞污染的主要途径近年来，由于沿海地区经济及旅游业的快速发展，大量的污染物（包括重金属、有机和无机污染物等）流入海中，使得海洋水域受到严重的污染，尤其是近海海域[10-12]，其中最为典型的水质污染是重金属污染[13, 14]。重金属污染物在水体中不易溶解，绝大部分会以悬浮物或沉积物的形式存在，，因此沉积物中的重金属含量往往比水中高，甚至高达几个数量级[15]；而以沉积物为食的水生生物吸收重金属污染物并富集在体内，这些重金属通过食物链最终进到人体，在人体各个器官累积到一定程度时会导致身体机能受损，甚至会威胁人类生命。因此水产品的重金属污染及食用安全问题，引起消费者的普遍关注。

路线图,路线,海参,体内重金属

图 1.2 本研究的技术路线Figure 1.2 The overall idea of this research本章小结本章简述海参及其体内重金属的主要污染途径，以及海参中铅汞的污染考国家标准中对海参中金属含量残留的限定值。阐述重金属检测的前处析现有重金属检测方法的优缺点，突出电化学传感技术在重金属检测。在此基础上，介绍溶出伏安法在重金属检测中的应用。最后，明确了的、主要研究内容及技术路线。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TS254.7;O657.1

【参考文献】