一种快速测定水中溶解性铜离子的方法与流程

本发明主要涉及检测水环境中铜离子浓度的方法，特别是涉及一种快速测定水中溶解性铜离子的方法。

背景技术：

铜是人体必须的微量元素之一。铜在酶的合成、血液形成、呼吸和dna转录等生理功能中起着重要作用。但铜是一种广泛存在于水体中的重金属，毒性强，其造成的污染一般难以消除，给环境和人体健康造成许多严重的影响。铜离子在人体内稳态异常会引起神经退化性疾病，如门克斯综合征、阿兹海默症、帕金森氏症、朊病毒等。同时，铜是一种强烈的细胞代谢抑制剂，可毒害水体中的微生物，使水中有机物的分解受到阻碍，影响水体的自净能力，并对水体生态产生不良影响。随着人民生活水平的提高和国家对环境的重视，铜对人体健康的潜在危害和对水体的影响也成为热门的研究内容。

目前，测定铜（ii）离子的方法主有二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法、2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法、原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法，这些方法仪器庞大，操作复杂，测试费用贵，而且需要专业操作人员。荧光法比分光光度法灵敏度更高，测试操作简单，检出限明显低于几种常见的测定方法，然而目前所使用的荧光法多选用荧光有机物，所存在的不足是所采用的有机物需要先合成，合成条件比较苛刻，在合成过程中还会用到强酸强碱甚至有毒有害物质，如三氯甲烷、四氯化碳、高氯酸等有毒或危险化学品，可能会污染环境甚至对人体健康造成影响，因此亟需一种新型荧光试剂来测定水中溶解性铜离子的浓度。

技术实现要素：

本发明为了克服背景技术中的不足提供一种快速、简便、高灵敏度和高选择性的水中溶解性铜离子的测定方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种快速测定水中溶解性铜离子的方法，测量过程中保持温度不变，向含铜离子的水中加入钙黄绿素溶液，混合摇匀静置后，测量激发波长和发射波长分别为320±20nm/515nm、285±20nm/515nm、365±20nm/515nm、490±20nm/515nm的荧光强度，金属铜离子会使钙黄绿素荧光产生猝灭，猝灭导致减少的荧光强度（）与加入同水样体积高纯水的钙黄绿素溶液的荧光强度（f0）之比（记作），

当时，铜离子浓度与和测量温度t存在以下关系：，

相关系数r²为0.99以上。

所述的快速测定水中溶解性铜离子的方法，待测水样和钙黄绿素溶液混合，ph控制在5～8之间。

所述的快速测定水中溶解性铜离子的方法，其测量过程中保持混合液温度在10℃～50℃之间某一温度不变。

所述的快速测定水中溶解性铜离子的方法，当混合液温度为25℃时，铜离子浓度的计算方法为：

相关系数r²为0.99以上。

所述的快速测定水中溶解性铜离子的方法，所述铜离子浓度的线性范围为0.0036µmol/l～1µmol/l。

所述的快速测定水中溶解性铜离子的方法，所述铜离子浓度的检出限为0.891nmol/l。

所述的快速测定水中溶解性铜离子的方法，待测水样和钙黄绿素溶液混合后静置反应5min以上。

所述的方法在测定水中溶解性铜离子的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明的一种快速测定水中溶解性铜离子的方法，运用钙黄绿素荧光猝灭法测定水中溶解性铜离子浓度，由于钙黄绿素荧光强度与温度有较好的线性关系，因此可自主选择测定温度，测定过程只需保持温度不变即可；本方法具有灵敏度高、选择性好和抗干扰能力强等特点，能够成功应用于水环境溶解性铜离子的测定；本方法操作简单，测定误差小、准确度高，测量速度快，成本低廉。

附图说明

图1为本申请测定方法的标准曲线；

图2为本申请测定方法的抗干扰试验结果柱状图；

图3为钙黄绿素溶液的荧光强度随温度变化的关系图。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合具体实施例，对本发明作详细描述。

实施例，一种快速测定水中溶解性铜离子的方法：

一、测定试剂的配制：

配制10µmol/l的钙黄绿素（色谱纯）溶液，转移至棕色瓶4℃保存；配制10µmol/l的铜离子（分析纯以上）标准溶液。

二、测定方法及原理：

测量过程中保持温度25℃不变，将待测水样和钙黄绿素溶液混合，ph控制在5～8之间，摇匀，静置反应5min以上，测量激发波长和发射波长分别为365nm和515nm（记作365/515nm）荧光强度。金属铜离子会使钙黄绿素荧光产生猝灭，猝灭导致减少的荧光强度（）与加入同水样体积高纯水的钙黄绿素溶液的荧光强度（f0）之比（记作）时，铜离子浓度与和测量温度t存在以下关系：

相关系数r²为0.99以上。在25℃的条件下，测定铜(ⅱ)离子浓度的线性范围为0.0036µmol/l～1µmol/l（0.00023mg/l～0.063mg/l），检出限0.891nmol/l（0.566µg/l）。

三、系数k和b的确定由标准曲线获得

标准曲线的作法是：测定过程中保持温度为25℃不变，ph控制在5～8之间。将铜溶液和钙黄绿素溶液混合，配制混合液的铜浓度分别为0µmol/l，0.1µmol/l，0.2µmol/l，0.4µmol/l，0.6µmol/l，0.8µmol/l，1.0µmol/l，摇匀，静置反应5min以上。测定发射波长和激发波长分别为365nm和515nm附近荧光强度，绘制标准曲线，如图1所示。标准曲线方程：

实际测量数据得：

其中：激发波长/发射波长分别为320/515nm、285/515nm、365/515nm、490/515nm的荧光强度也能用于测量铜离子浓度；在测量选定的发射波长和激发波长下，其±20nm范围内任意波长都可以用于测量铜离子浓度，在365/515nm处荧光强度与铜离子浓度保持较好线性关系，且计算范围要宽些。

实验论证一：本申请测定方法的选择性试验

在实际水样中可能存在不止铜离子一种金属离子，因此本申请测定方法选择性好坏直接影响到测定数据的准确性，将钙黄绿素分别与水中常见金属离子lⁱ⁺、hg²⁺、k⁺、f^e3+、mg²⁺、ba²⁺、cu²⁺、al³⁺、zn²⁺、na⁺和ca²⁺浓度等摩尔比例混合后测定各溶液荧光强度发现，只有与铜离子溶液混合的荧光强度发生明显变化，其它的荧光强度与f0相差无异。说明此方法测定铜离子具有较好的选择性。

实验论证二：本申请测定方法的准确度实验

利用本申请方法测得地表水相对标准偏差为0.00～0.91%，加标回收率为86.13%～111.96%；工业废水相对标准偏差为0.00～0.27%，加标回收率为108.4%～110.8%，准确度好。

实验论证三：本申请测定方法的抗干扰性实验

试验结果如图2所示的测定方法的抗干扰试验结果柱状图，将li⁺、na⁺、k⁺、ca²⁺、mg²⁺、ba²⁺mg²⁺、ba²⁺和fe³⁺溶液分别以已知铜离子浓度的10倍、100倍、1000倍和10000倍加入钙黄绿素-铜离子体系。试验结果表明测定样品中li⁺、na⁺、k⁺、ca²⁺、mg²⁺、ba²⁺对实验结果不产生影响；只需注意mg²⁺、ba²⁺浓度不能超过100µmol/l，fe³⁺浓度不能超过10µmol/l即可。

实验论证四：温度对钙黄绿素荧光强度影响实验

图3所示为浓度为1.0µmol/l的钙黄绿素溶液的荧光强度随温度变化的关系图。可以看出钙黄绿素荧光强度随着温度的升高溶液的荧光强度减小，且钙黄绿素荧光强度与温度有较好的线性关系，可自主选择测定温度，测定过程只需保持温度不变即可，选取20～25℃之间的室温条件下较为适宜，钙黄绿素适宜遮光4℃保存。

此外，ph控制在5～8之间，钙黄绿素溶液的荧光强度变化基本稳定。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，因此本发明的实施例只是针对本发明的一个说明示例，无论从哪一点来看本发明的实施例都不构成对本发明的限制。