重金屬鉛的危害
目前，水體重金屬污染狀況令人擔憂。其中，鉛離子污染也是大家最為關(guān)心的問題。我國地表水體中鉛污染現(xiàn)象仍比較普遍，由長江、珠海、黃河等攜帶入海的重金屬污染物重量約為3.4萬噸，全國近岸海域海水采樣品中鉛的超標率為62.9%，最大值超一類海水標準49倍。
如果長期攝入鉛離子，將會對健康產(chǎn)生潛在的影響。比如，過量攝入的鉛離子可使中樞神經(jīng)系統(tǒng)與周圍神經(jīng)系統(tǒng)受損，引起腦病與周圍神經(jīng)病。對于嬰兒和兒童來說，主要體現(xiàn)在身體或智力發(fā)育遲緩；對于成年人則主要體現(xiàn)在腎臟出問題及高血壓；對于孕婦來說更為嚴重，可能會導(dǎo)致胎兒神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育遲緩，出生后可表現(xiàn)神經(jīng)行為和智能發(fā)育落后，嚴重可致死產(chǎn)。
水中鉛污染物來源多樣，比如說可能源于冶煉、制造和使用鉛制品的工礦企業(yè)、家庭管道腐蝕、天然礦藏侵蝕等。
圖1.Pb(II)的危害及可能含有Pb(II)的物品
如何分析和檢測水中的鉛離子？
對此，科研人員一直在探尋新的方法，包括火焰原子吸收光譜法、雙硫腙比色法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電化學(xué)方法等。其中，近十幾年發(fā)展起來的表面、界面電分析化學(xué)及納米技術(shù)等，使得電分析化學(xué)躋身于高科技領(lǐng)域，這也促進了電分析化學(xué)的發(fā)展和在環(huán)境、食品和醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用。
在環(huán)境中重金屬污染物納米電分析新方法新原理方面，中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院黃行九研究員進行了很多探索和嘗試，他首次將大科學(xué)裝置同步輻射技術(shù)運用到納米環(huán)境電分析化學(xué)中去，并結(jié)合理論模擬計算等，提出了以納米材料的晶面與晶相特性來構(gòu)建電化學(xué)敏感界面的方法，較為系統(tǒng)地開展了有關(guān)導(dǎo)電碳基納米吸附材料和非導(dǎo)電性納米吸附材料電化學(xué)敏感方法研究，揭示了“納米材料選擇性吸附產(chǎn)生選擇性電化學(xué)響應(yīng)”這一規(guī)律，從而提出了利用納米材料對目標物的吸附特性設(shè)計高靈敏、高選擇性電化學(xué)敏感界面的普適方法。
電分析化學(xué)方法中的溶出伏安法是目前比較通用的方法，又稱反向溶出極譜法，這種方法是使被測的物質(zhì)，在待測離子極譜分析產(chǎn)生極限電流的電位下電解一定的時間，然后改變電極的電位，使富集在該電極上的物質(zhì)重新溶出，根據(jù)溶出過程中所得到的伏安曲線，找到水中的鉛離子，并進行定量分析。然而，利用溶出伏安法檢測重金屬離子時，富集過程中不同的重金屬離子之間形成金屬間的化合物及在修飾電極表面產(chǎn)生了競爭吸附，從而使得同時檢測多種重金屬離子時，它們之間的干擾比較嚴重，無法準確的檢測某種特定重金屬離子。
高靈敏的檢測方法
近期，中科院合肥研究院就探索出一種檢測更為靈敏、選擇性更強的方法，來準確檢測水體中的鉛離子污染物。
科研人員選擇了二硫化鉬（MoS2）和還原氧化石墨（RGO）進行了嘗試。他們將MoS2與具有良好導(dǎo)電性的RGO進行復(fù)合，利用MoS2/RGO納米復(fù)合物材料，構(gòu)筑出電化學(xué)敏感界面檢測鉛離子。
在這個過程中，RGO提高了電子的傳遞速率，促進Pb(II)的氧化還原反應(yīng)過程；與此同時，鉛離子吸附到MOS2/RGO納米復(fù)合材料表面，隨后直接在導(dǎo)電性較好的RGO上進行原位催化，發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。
由于被MOS2/RGO納米復(fù)合材料吸附的鉛離子不需要解吸附到電極表面，而是直接被RGO催化，能夠顯著地促進原位還原-再氧化反應(yīng)，從而極大地提升電化學(xué)溶出信號。因此，MOS2與RGO進行復(fù)合大大提高了MOS2/RGO納米復(fù)合材料的電化學(xué)傳感活性，從而實現(xiàn)對Pb(II)的高靈敏檢測。
圖2.MOS2/RGO納米復(fù)合材料電化學(xué)檢測Pb(II)示意圖
新方法的潛在應(yīng)用價值
科研人員提出的方法用來檢測污水處理廠進水口水樣中的鉛離子，獲得了較為準確的檢測結(jié)果與滿意的回收率。這表明該方法具有檢測實際水樣中污染物鉛離子的應(yīng)用潛力。我們知道，生活中不可避免的接觸到含鉛較高的物品，比如說松花蛋、爆米花、薯條、膨化食品等食物，以及一些化妝品等。在將來，或許可以將這種新的檢測方面應(yīng)用于這些物品上面，讓我們能夠更有效地遠離鉛污染。
圖3. 新方法有望用在含鉛較高的物品上
來源：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
