隨著人口的增加、工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展、人類生活水平的提高,人類活動導(dǎo)致的環(huán)境污染急劇增加,環(huán)境問題越來越引起關(guān)注:由于大量的局部和全球環(huán)境問題都直接或間接與化學(xué)物質(zhì)有關(guān),因此認(rèn)識與解決環(huán)境問題必須弄清環(huán)境中的化學(xué)問題,必須對化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)、來源、含量及其形態(tài)進(jìn)行細(xì)致的分析和監(jiān)測。
摘要:元素的形態(tài)分析目前是環(huán)境分析研究中的熱點(diǎn)之一,通過對元素形態(tài)的分析,可有助我們認(rèn)識各有毒元素的毒理特性及其在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化行為,而硒元素基于自身“雙重性”的特點(diǎn)已備受關(guān)注,對其形態(tài)的分析亦成為諸多學(xué)者的研究課題。本文針對硒元素的形態(tài)分析,介紹了環(huán)境分析的發(fā)展趨勢及硒元素形態(tài)分析的必要性,并綜述了近幾年硒元素形態(tài)分析的樣品前處理方法、分離方法及檢測方法。
關(guān)鍵詞:硒,形態(tài),提取,分離,檢測
一、前言
1.環(huán)境分析的發(fā)展趨勢
環(huán)境分析所提供的環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)種類、含量、形態(tài)等信息為評價環(huán)境質(zhì)量、污染控制和治理的成效、制定環(huán)境保護(hù)政策以及解決環(huán)境問題等提供了科學(xué)依據(jù)。而目前環(huán)境分析發(fā)展的趨勢主要包括以下五個方面[1]:
。1)高效預(yù)富集、分離方法的研究;
。2)環(huán)境分析監(jiān)測技術(shù)的連續(xù)自動化;
(3)開發(fā)新的用于環(huán)境分析化學(xué)的計算機(jī)軟件;
。4)各種方法和儀器的聯(lián)用;
(5)提出新原理,發(fā)展新方法。
其中,各種方法和儀器的聯(lián)用技術(shù)可將不同的儀器、不同的方法聯(lián)用,取長補(bǔ)短,有效的發(fā)揮各種技術(shù)的特長,可解決重大的、復(fù)雜的環(huán)境分析問題(如復(fù)雜體系中越痕量元素分析、形態(tài)分析等),是目前環(huán)境分析研究的熱點(diǎn)。
2.硒元素形態(tài)分析的必要性
目前很多學(xué)者均對對環(huán)境中的汞、砷、硒等元素的形態(tài)分析進(jìn)行了一定的研究。其中,硒是一種重要的微量元素,它被世界衛(wèi)生組織列為人和動物所必需的14中微量元素之一[2]。硒在自然界中以多種結(jié)合形態(tài)存在,可分為無機(jī)硒和有機(jī)硒,其中無機(jī)硒主要有單質(zhì)硒、硒化物、亞硒酸鹽、硒酸鹽等;有機(jī)硒主要有:硒代半胱氨酸、硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸、硒乙硫基氨基酪酸、硒甲基硒代半胱氨酸、硒甲基硒代蛋氨酸、硒脲、硒胱胺、二甲基硒、二甲基二硒、三甲基硒、二乙基硒、甲基亞硒酸脂、甲基硒砜、硒蛋白等。缺硒會導(dǎo)致多種疾病,然而攝入硒元素過多則會引起中毒。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)硒的毒性和生物可利用度在很大程度上取決于硒的化學(xué)形態(tài),如硒化氫的毒性最大,亞硒酸鈉的毒性略大于硒酸鈉,而以氨基酸和蛋白質(zhì)結(jié)合的有機(jī)硒的毒性低于無機(jī)硒,硒代氨基酸、植物中的硒化合物以及水溶性硒酸鈉和亞硒酸鈉的生物利用度較高,所以對生物和環(huán)境中硒元素的形態(tài)的研究具有非常重要的意義。
二、樣品的前處理
在分析樣品中的硒之前,一般都需要利用消化、分離、富集等手段對樣品進(jìn)行處理,以保證準(zhǔn)確的定量分析。
1.總硒的消化
目前,對于固體樣品(如植物)中總硒的檢測主要采用硝酸和高氯酸混合溶液對其進(jìn)行消化[8];而對于水樣中總硒的檢測則不需要硝酸和高氯酸進(jìn)行消化。
2.不同形態(tài)硒的提取
根據(jù)硒元素的結(jié)合形態(tài)可分為無機(jī)態(tài)硒和有機(jī)態(tài)硒兩大類,為了能夠準(zhǔn)確測定樣品中的硒形態(tài),必須用合適的提取液完整高效的把不同形態(tài)的硒提取出來。形態(tài)的提取常常需要一步或多步萃取,一步萃取的方法相對比較簡單,形態(tài)發(fā)生變化較小,但是提取效率較低;而多步萃取方法可以根據(jù)各種硒形態(tài)不同特點(diǎn)采取不同的萃取方法,大大提高了樣品的提取效率,但是很難保證樣品中硒形態(tài)的完整性。用不同的提取方法,其所分的硒的形態(tài)也不同,如表1是對一些樣品中不同形態(tài)硒的提取方法。
三、硒的檢測方法
目前,對硒的檢測方法有很多,其主要的分析方法有紫外-可見分光光度法、熒光光度法、氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法、氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法、氣相色譜-原子吸收光譜聯(lián)用、ICP-MS與多種分析技術(shù)聯(lián)用等。一下重點(diǎn)介紹一下氫化物-原子熒光光譜法和色譜與檢測器聯(lián)用技術(shù)。
1.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HG-AFS)
氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法靈敏度高,操作簡單、快速,儀器價格便宜,一般實驗室都有能力配備,所以廣泛用于氫化物生成元素的分析。表2為原子熒光光譜法測定硒元素的一些應(yīng)用實例。
2.聯(lián)用技術(shù)在硒形態(tài)檢測中的應(yīng)用
與單一的檢測技術(shù)相比,聯(lián)用技術(shù)通常能將高靈敏度的檢測技術(shù)和高選擇性的分離技術(shù)結(jié)合在一起,具有更強(qiáng)的分離能力,并有助于硒形態(tài)分析的靈敏度和準(zhǔn)確度的改善。聯(lián)用技術(shù)主要是利用色譜技術(shù)和檢測器的聯(lián)用,如AAS、AES、AFS、ICP-AES、ICP-MS和ESI-MS等檢測儀器與色譜的聯(lián)用。
邱建華[2]用HPLC-HG-AFS聯(lián)用技術(shù)成功分離并檢測出了富硒酵母中四種主要的硒形態(tài):硒蛋氨酸、硒胱氨酸、Se(Ⅳ)和Se(Ⅵ)。Larsen等用陰陽離子交換色譜與ICP-MS聯(lián)用分離出了12種標(biāo)準(zhǔn)硒樣品,在陽離子交換分離中,以吡啶甲酸鹽為流動相,陰離子交換以水楊酸-Tris為流動相。Feldman等采用反相柱,用甲醇作為流動相,與ICP-MS聯(lián)用,定量的測定了硒代胱氨酸、硒代蛋氨酸和硒代已硫氨酸,并得到了理想的分離效果。
四、結(jié)語
近年來在環(huán)境中硒元素形態(tài)的分析方面已有了較大的進(jìn)展,發(fā)展起來了多種分離檢測的手段,尤其是開始利用聯(lián)用技術(shù)以后。然而,硒元素在化合物中的結(jié)合形式多種多樣,在樣品提取過程中其形態(tài)很容易發(fā)生改變,所以在硒形態(tài)分析過程中其提取方法是一個非常重要的過程。為了能加深入的探索一些未知的硒形態(tài),還有大量的工作需要做。
參考文獻(xiàn)
[1]韋進(jìn)寶,錢沙華.環(huán)境分析化學(xué)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2002.
[2]邱建華.用于高效液相色譜-原子熒光光譜連用的硫脲預(yù)還原氫化物發(fā)生接口技術(shù)及其.
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