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山东烟台研发针形传感器检测海水 并可分析重金属含量

2017-04-18 13:36:37  来源:中国科学院烟台海岸带研究所 浏览量:8871次
【导读】重金属污染物在海洋中的化学过程主要是指重金属元素在富氧和缺氧条件下发生电子得失的氧化还原反应,及其化学价态,活性及毒性等变化过程。

       海水中的痕量重金属是对人类健康和生态环境有很大危害的污染物,而重金属的毒性并不取决于其总浓度,而是和其在海水环境中的存在形态密切相关。作为我国海洋检测规范(GB 17378-2007)和美国EPA重金属检测标准方法,阳极溶出伏安法(ASV)是用于金属元素形态分析Z简单有效的技术。鉴于目前传感器在灵敏度方面的限制,构建高灵敏度的新型传感器实现海水中痕量活性重金属的形态分析具有非常重要的意义。

  中国科学院烟台海岸带研究所“海岸带营养元素监测及应用”团队,从针灸这一中国传统治疗方法中得到启发,以不锈钢针灸针为基体,结合功能纳米材料,经过绝缘、密封、功能化等流程,制备了一种新型针形传感器。并以重金属铜(Cu)作为模板,应用所制备的针形传感器实现了海水中活性重金属的检测分析。针形传感器在结合针电极特殊的形貌、尺寸及功能纳米材料的电化学催化、富集性能后,对Cu的溶出伏安法检测展现出了优异的性能以及超高的灵敏度(检出限15.4 pM)。并通过不同的样品前处理过程,采用阳极溶出伏安法结合针形传感器,实现了对海水中三种不同形态Cu(dissolved active Cu、dissolved acid extractable Cu、total acid extractable Cu)的检测分析。同时,对针形传感器的构建方法进行了改进研究,采用自组装的方法在针灸针表面上进行纳米材料的功能化修饰,制备的传感器稳定性更高。采用不锈钢针灸针构建的新型针形传感器,硬度高、可穿刺,易于传感器集成。

  相关研究结果分别发表在Electrochimica Acta和Analytical Methods期刊上。上述研究工作得到了中科院青年创新促进会、山东省和烟台市重点研发计划等项目资助。

  延伸阅读:海洋重金属污染

  重金属污染物在海洋中的化学过程主要是指重金属元素在富氧和缺氧条件下发生电子得失的氧化还原反应,及其化学价态,活性及毒性等变化过程。重金属在海水中能与无机和有机配位体作用生成络合物和螯合物,使重金属在海水中的溶解度增大。已经进入底质的重金属在此过程中可能重新进入水体,造成二次污染。此外,重金属在海水中经水解反应生成氢氧化物,或被水中胶体吸附而易在河口或排污口附近沉积,故在这些海区的底质中,常蓄积着较多的重金属。

  海洋重金属污染的危害

  某些微量金属元素是生物体必需元素,但是,超过一定含量就会产生危害作用。海洋中的重金属一般是通过食用海产品的途径进入人体。汞(甲基汞)引起水俣病(见水俣湾汞污染事件);镉、铅、铬等亦能引起机体中毒,或有致癌、致畸等作用;其他的重金属剂量超过一定限度时,对人和其他生物都会产生危害。


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2017-04-18 13:36:37
标签:针形传感器 , 检测海水 , 重金属污染
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