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随着工业经济的发展,重金属对环境的危害也日益加剧。在人类生存生活的环境中,重金属广泛存在于空气、泥土甚至是饮用水中,比如空气中的尘埃、汽车尾气、工业污水、化妆品等等,这些都严重危害到人们的生命健康。因此,对关系到人们生产生活的水、土壤、食物以及日用品等中的重金属进行检测,探索重金属污染的防治措施,具有重要意义。
一、重金属概述
目前,对重金属还没有严格的定义,一般情况下重金属是指的是比重大于5的金属,比如金、银、铜、铁、铅、汞等等都属于重金属。在水中,重金属元素不能被分解。一些微生物可与这些重金属元素产生反应,变成毒性更强的金属化合物。这些化合物可通过食物链将金属离子传到人体。在人体内,如果重金属离子达到一定的浓度,会致使人体重金属中毒,对人体机能和生命造成威胁。
二、重金属检测方法
1.原子荧光光度法
原子荧光光度法是利用原子蒸汽在辐射能激发下产生的荧光的发射强度来进行分析的一种方法。原子荧光光度法检测重金属具有灵敏度较高、线性范围大、适用于多元素分析等,但是可以用原子荧光进行测定的金属种类有限。
在对空气中的汞进行测定的实验中,许月辉利用原子荧光光度法测定0-10ng/mL系列共6次,其中r为0.9996,线性范围为0-30ng/mL,方法检出限为0.02ng/mL,回收率达到90%以上,标准差为2.3%-4.5%。另外,栾云霞等研究人员通过原子荧光光度法检测了土壤中的砷和汞的含量,Faouzia等研究人员也用氢化物荧光光度法检测了饮料中的砷含量。总之,荧光光度法对部分重金属含量的检测具有高灵敏和简便的优势。
2.电感耦合等离子体质谱法
电感耦合等离子体质谱法的原理即通过电感耦合等离子体使检测样本汽化并原子化,将检测金属分离出来,与质谱相结合,通过确定待测金属元素的质量进行重金属检测。电感耦合等离子体质谱法能和多种手段结合使用,进行不同重金属离子和同位素的检测、可激光采样、氢化物发生、低压色谱、高校液相色谱、气相色谱等。就目前重金属检测方法来看,电感耦合等离子体质谱法是比较先进、检测结果误差较小的检测方法。但其检测成本高和易受污染限制了该检测方法的普遍应用。
电感耦合等离子体质谱法可用来确定奶粉中铬的浓度,木腐真菌中铜、锌、镉、铅等金属元素的浓度,以及药物、调味品和海带等食物中的重金属的浓度。
3.电感耦合等离子发射光谱法
电感耦合等离子发射光谱法的检测原理是通过高频感应电流产生的高温,使反应气受热、电离,将待测金属元素发射的特征谱线进行检测判断,该金属的量与特征线谱的强度成正比例的关系。电感耦合等离子发射光谱法具有灵敏度高,不易受到外界环境条件的干扰,线性范围宽,可以对多种金属元素同时测量或者依次测量等优点。然而在反应灵敏度方面与电感耦合等离子体质谱法相比较差。
电感耦合等离子发射光谱法在对防腐处理后的木材、土壤、蜂蜜和蔗糖、水以及大气颗粒物中的重金属检测方面都得到了有效应用。
4.高效液相色谱法
高效液相色谱法以液体为流动相,通过高压输液系统,将含有不同极性的溶剂、缓冲液等流动相泵入配置有特定相色的色谱柱,各成分在柱内被分离后进入检测器进行检测。通过高效液相色谱法对样本元素进行分析,可同时对样本中的多种元素进行检测,该检测方法被很多研究者应用到实验研究中。但是由于用于形成稳定有色络合物的络合剂的选择有限,限制了高效液相色谱在重金属检测领域的广泛应用。
5.酶分析法
酶分析法是通过酶和重金属离子产生反应所产生变化来判断金属种类以及检测重金属的含量。一些重金属离子在遇到特定的酶时,会产生相应的反应,使显色剂的颜色、导电性、吸光率以及酸碱程度发生变化,这些反应可通过肉眼观察或者电信号传输、ph值检测等方便的获取实验结果,通过这些变化可以断定重金属元素及其含量。
6.生物传感器
生物传感器检测重金属法即利用重金属和特定的生物识别物质结合,将变化通过信号转换器转化成易于检测到的光信号或者电信号等,通过分析来断定重金属物质。常用的生物传感器有酶生物传感器、DNA传感器、细胞传感器、微生物传感器等。
7.免疫分析法
免疫分析法的工作原理即将重金属离子与合适的化合物结合,获得空间结构,产生反应原性,再将结合了金属离子的化合物连接到载体蛋白上使其产生特异性抗体,通过对抗体的分析确定重金属元素及含量。该方法具有高度特异性和灵敏度的特点,其成功的关键在于选择合适的化合物与金属离子进行结合。
三、重金属检测方法的研究方向
在对传统的检测方法进行不断的改进和研究的同时,现代的高科技技术显然为重金属检测方法提供了新的思路。另外,还可以通过多种检测方法联合运用,优势互补,提高检测的灵敏度和降低检测成本,让金属检测方法更多的运用到切合人们生活的物品检测中,让人们更加放心。
为建立检测抗菌金属材料的抗菌性能的方法。分别用ASTME2149-13a法和ISO22196———2011法对抗菌金属的抗菌性能和适用性进行比对研究,得出这两种方法都不太适合抗菌金属材料的抗菌性能检测。提出适宜于抗菌金属及其制品的抗菌性能检测方法:采用贴膜法,抗菌金属材料与菌液的作用时间为2h。经实验证明:该方法重复性好、再现性佳,3种不同抗菌剂处理的金属材料抗菌率,其重复性分别为5.5%、5.6%和2.5%,同种抗菌剂处理的金属材料抗菌率的再现性为5.5%,说明该方法能应用于抗菌金属及相关材料抗菌性能检测。
关键词:
抗菌性能;金属;检测方法;抗菌材料
随着社会生活资料的不断丰富,人居环境的安全性及材料的抗菌功能日益受到重视;因此,新一代兼有抗菌性能的产品应运而生,在日常家具、厨具及卫生用品方面展示出广阔的市场前景[1]。抗菌材料是指那些具有抑菌和杀菌性能的功能材料,与普通材料相比,抗菌产品具有卫生自洁功能,可免去许多清洁工作,能有效避免细菌传播,减少交叉感染,对改善人们生活质量,保护健康具有重要意义[2]。当前对于“抗菌材料”概念的过度炒作让产品真假难辨,产品是否使用抗菌材料无从判断,技术指标无法统一,技术质量监督和管理很困难,消费者的合法权益难以得到保障,对抗菌制品存在信任危机。所谓的抗菌材料是否真正具有抗菌效果,抗菌性能究竟如何?建立一种抗菌材料的抗菌性能检测方法尤为重要。一方面可以规范市场,提升产品品质,另一方面则防止消费者掉入宣传的套路中[3]。我国虽有SN/T2399———2010《抗菌金属材料评价方法》[4],但该标准内容完全参照JISZ2801———2000《抗菌测试标准》[5]进行,JISZ2801———2000只有纺织品和塑料的抗菌性能检测方法。本研究选择可用于抗菌金属抗菌性能检测的标准ASTME2149-13a[6]和ISO22196———2011[7]进行复现,在此基础上研究建立实验室方法,并对该方法进行方法学考察,得出适合抗菌金属材料的抗菌性能检测方法。
1材料及方法
1.1试剂、材料和菌株营养肉汤、平板计数琼脂培养基(购自北京陆桥技术有限公司);缓冲液(0.3mmol/LKH2PO4,自制);覆盖膜(聚乙烯薄膜,标准尺寸为(40±2)mm×(40±2)mm、厚度为0.05~0.10mm,用70%乙醇溶液浸泡1min,再用无菌水冲洗,自然干燥);菌种(大肠埃希氏菌Escherichiacoli,ATCC25922)。
1.2仪器和设备培养箱(上海智诚ZSD-1270);高压蒸汽灭菌器(日本TomyES-315);紫外分光光度计(日本岛津UV-1700);漩涡震荡仪(厦门XW-80A);水浴锅(上海精宏DK-8B)。
1.3菌种活化与菌悬液制备将E.coli保藏菌转接到营养琼脂培养基平板上,在(37±1)℃下培养24h,后每天转接1次,不超过2周。试验时应采用连续转接2次后的新鲜细菌培养物(24h内转接的)。用接种环从营养琼脂培养基平板上取少量(刮1~2环)新鲜细菌,加入营养肉汤中培养18h,菌液用磷酸盐缓冲液稀释,直至菌液在475nm的吸光度为0.28±0.02;菌液再用磷酸盐缓冲液稀释1000倍,作为工作菌悬液。
1.4样品金属片:分别采用表面经过抗菌处理(抗菌样品)和未经抗菌处理(对照样)的直径5cm圆形金属片。
1.5抗菌性能检测
1.5.1ASTME2149-13a分别将抗菌表面积约为25.8cm2的抗菌金属样品和对照金属样品,切割成表面积0.5cm2的小片,放入250mL灭菌三角烧瓶中,每个烧瓶加入(50±0.5)mL工作菌悬液。并在另一个空三角烧瓶中加入(50±0.5)mL菌悬液作为菌液空白对照,立即对空白对照的菌液作梯度稀释并利用平板计数法对菌的含量计数,稀释过程不能超过5min。将3个三角烧瓶放入恒温振荡器,用最大的震荡速度震荡(60±5)min,立即对每瓶菌液梯度稀释至1000倍,并用平板计数法对每个梯度做菌落计数,每个梯度做3个平行,(36±1)℃培养24h。选择30~300菌落数的平板进行计数,3个平行菌落数的平均数乘以稀释倍数即为每毫升菌液的菌数。
1.5.2ISO22196———2011用平板计数法对工作菌悬液计数并作为菌液空白,同时分别取菌悬液0.2mL滴加在对照金属片和抗菌金属片上,对照金属片做6个平行,每种抗菌金属片样品做3个平行,用灭菌镊子夹起灭菌覆盖膜分别覆盖在对照金属片和抗菌金属片上,确保铺平,使菌均匀接触样品,且菌液不要超过覆盖膜边缘。立即回收3个对照金属片上的菌,用20mL磷酸缓冲液反复冲洗(最好用镊子夹起薄膜冲洗)并收集液体,将收集液充分摇匀后,作梯度稀释,取适宜稀释的液体倾注平板计数琼脂,在(36±1)℃下培养24h后菌落计数,作为对照样0h的菌落数。将剩余的3片对照金属片和抗菌金属片小心置于灭菌平皿中,在(36±1)℃、相对湿度大于90%条件下培养,培养24h。培养完成后取出培养的样品,采用相同方法冲洗金属片及覆盖膜并对收集液做菌落计数。
1.5.3本文改进方法同1.5.2,对照金属片做9个平行,0,1,2h的各培养3个并作菌落计数;每种抗菌金属片样品做6个平行,3个培养1h,3个培养2h并作菌落计数。
2试验结果及分析
ASTME2149-13a方法的抗菌性能检测结果见表1,将抗菌金属片做了各种抗菌处理,但是几乎没有抗菌效果,虽然该方法提出可用于表面有抗菌剂的固体(如金属片,塑料,玻璃,芯片,或类似坚硬表面的材质),但从本研究看来该方法不适合抗菌金属片的检测。ISO22196———2011法的抗菌性能检测结果见表2,样品在培养了24h后,菌液基本干了,因此洗脱液培养后都无菌落生长,只有对照样-3有9CFU,乘以稀释倍数20,计算出该金属片上的菌为180CFU,而其他金属片则是<20CFU。基于此在金属片下垫一个无菌的材料作支撑,再在培养皿上滴5mL灭菌水,以保持平皿内的湿度,培养24h,此时金属片与覆盖膜之间的菌液未干,洗脱后作菌落计数,结果见表3,培养24h后从金属片和覆盖膜上洗脱下来的菌太多,有些甚至无法计数,说明平皿内湿度太高,又造成了菌的迅速增殖。由于ISO22196———2011法培养需要24h,要保证洗脱的回收率(对照样0h的菌落数与菌液空白菌落数的百分比不能低于75%,对照样品接触24h后的菌落计数应不低于0h菌落计数的1/100)和菌液培养24h不干,试验的难度很大。基于此,将培养时间从24h缩短到了1h和2h,考察短时作用下抗菌金属片的抗菌效果;若短时作用下,抗菌金属片仍能达到很好的抗菌效果,则说明该金属片的抗菌性能很好,而且也减少了试验的难度,增加了试验的准确性。由表4可以看出,处理样随着处理时间改为1~2h,抗菌效果有提高。对照样在1h时,菌落数下降不明显,有些还有略微上升,这是因为菌有一定程度的增殖现象,而在2h时菌落数下降很明显,可能是随着时间的增长,水分蒸发,细菌的死亡速度超过了增殖速度。
微生物在相同的条件其生长情况都有可能不同,为满足试验的重复性和再现性,每个样品至少要做3个以上平行,每个数据的相对偏差不能大于15%。本研究中每个样品(对照和抗菌样)都做了3个平行,包括每种接触时间都分别做了3个平行,但ISO22196———2011法的重复性都不好,只有本文改进的方法满足要求,1h的抗菌率相对偏差为7.4%、5.5%和6.0%;2h抗菌率相对偏差为5.5%、5.6%和2.5%;因此对抗菌效果最好的一种处理方法的抗菌材料做了再现性试验。3次独立的试验,1h的抗菌率分别为47%、32%和41%,相对偏差7.55%,未超过15%;2h的抗菌率分别为71%、61%和59%,相对偏差5.48%也未超过15%,说明同种抗菌剂处理的金属材料抗菌率的再现性为5.5%。由上可知,培养2h比1h的抗菌率高,基本能达到70%,而且2h时菌液也未干,因此将2h作为抗菌金属抗菌性能检测之反应时间(即作用时间),既能达到客观评价抗菌制品的抗菌功能的目的,又能节省大量时间。解学魁[8]的研究也证明很多抗菌制品在与菌作用2h后抑菌率不再随着作用时间的延长而明显增加,如果延长作用时间,抑菌率虽可能有一定的提高,但却大大增加了实验时间,同时也为实验的质量控制提高了难度。
3结束语
ASTME2149-13a将抗菌金属片做了各种抗菌处理,但是几乎没有抗菌效果,虽然该标准提出可用于表面有抗菌剂的固体(如金属片,塑料,玻璃,芯片,或类似有坚硬表面的材质)检测,但从本研究看来该方法不适合抗菌金属片,而本文改进方法相比ISO22196———2011法时间缩短至2h,但抗菌率达到60%~70%。说明本文改进方法更适合用于抗菌金属片的抗菌性能检测。
参考文献
[1]季君晖,史维明.抗菌材料[M].北京:化学工业出版社,2003:46-60.
[2]刘秀英,吕斌,郭红莲,等.我国抗菌产品性能检测标准体系现状[J].中国人造板,2009(8):27-30.
[3]张晓,鲁建国,刘皓男.家电产品抗菌、除菌检测方法综述[C]∥2012年中国家用电器技术大会集,2012:621-623.
关键词:防雷技术 高层建筑 铝合金门窗
引言
随着吉林市城市建设的飞速发展,高层建筑也由星星点点发展到如雨后春笋般崛起,增加了城市的品味和现代化程度,但由此引出的雷电防护问题。特别是高层建筑的侧击雷防护问题日益突出,为此我们进行了以高层建筑侧击雷防护技术为题目的专门研究,并在工作实践中总结了检测验收的办法。
一、高层建筑金属门窗防雷设计
我国规定超过十层的住宅的建筑和超过24米高的其他民用建筑为高层建筑,《建筑物防雷规范》GB50057-----94)中规定三类防雷建筑物是以高度为标准、从30M---60M高的建筑物外墙上护栏、门窗等要求与防雷装置连接,所以在高层建筑设计中,我们需要注意:
(一)首先要观察和分析不同建筑物的性质和可能遭受雷击的概率,以及由此带来的影响。从而能够合理判断和划分该建筑所对应的防雷等级,并以此为基础,提出适合实际情况的防雷设计要求。
(二)依照图纸并结合实地考察,对建筑物的特点和具体结构的差异化仔细研究,由此来确定金属门窗应该如何安置才最安全,要注意,对于那些被雷击中可能性较大的地方,一定要多加防范。
二、高层建筑中铝合金门窗等相关防雷施工的技术
(一)依照图纸并结合实地考察,注意门窗周围(附近)的电位体金属引线的位置,并记录下具体的数量以及所采用的材料是什么。
(二)关于电位连接体的引出方式,有两种——外露式和内置式两种。外露式的特点,是使用圆钢与主体引下线主筋焊接,预留金属连接片与金属门窗防雷引线连接,从而实现接地的作用;内置式则不一样,它是于墙体内预埋一些钢件,再将钢件与主体引下线主筋焊接在一起。根据不同的具体情况,采用最适合建筑的连接方式,不必教条死板。
(三)了解好防止雷电击的接地引线的具体情况之后,我们注意要按照表1的具体介绍来选取适合的材料和规格的引线。防雷的具体连接一般采用螺栓连接,而相应的不锈钢螺栓紧固并加垫片等防松装置可见图1。
(四)在安装金属门窗框以及相应的设置之前,需要打磨掉氧化层,涂上导电膏,还要注意防止不锈钢螺栓产生松动。
(五)如果情况复杂,不适合安装,也可以酌情打磨掉非导电层,涂抹导电膏,还要注意防止不锈钢螺栓产生松动。
(六)金属门窗防雷工序完成后,应及时调整各部分导线的位置,如果高出墙体,应预留对应的窗台。
三、金属门窗防雷接地检测实践
(一)同土建施工单位。工程监理部门、质监部门对防雷工程进行外部检测。主要看防雷接地是否导通,防雷工程施工是否遵从第二章所列步骤,外观效果及对隐蔽工程的查验。
(二)表测阻值采用ZC-8型接地电阻表,避开雨天选择土建基础周围2—3处没有水泥砂浆、垃圾、干燥松软土壤做测点。
(三)将仪表放置干稳后,检查检流计是否指在中心线上。沿被测接地极E、使点仪表、电位探测针P和电流探测针C,在同一直线上,并且相互之间的距离为20米,同时,将电位探测针P放置在接地极E和电流探测针C之间。用导线将E、P、C联于仪表相应的端钮。四端钮型P2C2两端柱合并接通为1个线柱,与被测金属门窗连接。
(四)将仪表“倍率标度”调整到最大倍数,转动发电机摇把,同时旋动“测量标度盘”,使检流计指针处于中心线位置,注意观察,等到检流计指针快要到平衡位置时,快速转动发电机摇把,达到120转/分以上,微调“测量标度盘”使指针到中心线上。这是,我们记录“测量标度盘”的刻度。
四、结论
通过我们的实践,证明高层建筑金属门窗的侧击雷防护是可以做的很好,同时为减少高层建筑的雷击灾害,保护人民生命财产安全,各相关部门也要严格按国家标准设计施工监督和验收。
参考文献:
[1]陈一才《建筑电下手册》巾国建筑工业出版社,1996.6
[2]戴瑜兴《民用建筑电气设计手册》
[3]《建筑电气常用数据手册》中国建筑工业出版社1997.7
【关键词】磁性矿物;金属检测;自动除铁;技术;系统;工作原理;结构
在选矿厂的发展中,各种新技术得到了广泛地应用,并取得了显著的成效,特别是对于非磁性矿物中混入的铁件的清除技术日趋成熟,但是对于磁性矿物中的金属检测以及自动除铁成为选矿厂发展的瓶颈,因此需要借助先进的技术对磁性矿物的金属检测以及自动除铁进行研究,进而为选矿厂的发展提供有力的技术支持和保证,进而提高选矿厂的经济效益。在不断的实践中,出现一系列的金属检测和自动除铁的装置,对于除铁起到了积极的促进作用。
1 金属检测和自动除铁装置
在选矿厂的发展中,应用比较广泛的是平行回收式除铁器,该装置的显著优点是将吸铁、分离、回收、弃铁等环节的工作融于一体,进而提高了工作的连续性,并且提高了工作的效率。
1.1 工作原理分析
在平行回收式除铁器的金属探测器是借助传感线圈进行工作,直流电源转换为高频的电流,进而提供了一个高频的磁场。在高频磁场中,一旦有金属通过,就会产生漩涡,进而消耗高频磁场的能量增加了高频电流。与此同时,直流电流也会随着高频电流的增加而增加,并在导致了电阻的压降,压降信号被时间微分,处理电路仅使变化的成份在放大回路中放大,被放大的输出信号送到控制回路,
产生控制信号。控制信号控制驱动电路输出,使本机报警指示输出、外接输出同时动作。
该装置主要是用于选矿厂的金属检测以及自动除铁,因此主要包括金属检测器、自动除铁器以及自卸式弃铁料等组成。
1.2 工作流程分析
在借助平行回收式除铁器的过程中,当有铁件进入时,金属检测器便会发出相应的信号,然后其他除铁装置就会进入运作,进而从事除铁的工作,主要步骤如下:在除铁装置的前方有一个强磁区,可以对材料中混入的钢铁件进行吸附,然后借助外部的循环传动皮带将吸附的铁件和磁性材料带到弱磁区,进而实现磁性物质与铁件的分离,这样导磁性差的物质便会受到弱磁性、振动力以及重力的综合作用下,掉落到传动皮带上。然后钢铁件在传动皮带的带动下,进入到后部的辊筒,铁件在失去磁性的情况下,进入到倾斜的自卸式弃铁料斗,除铁工作完成。从平行回收式除铁器的工作流程来看,每一个环节的工作是环环相扣的,有着很大的连续性,只要是保证铁件存在,便可以进行连续的除铁工作,大大地提供了除铁工作的效率和自动化。
2 磁性矿物金属检测和自动除铁新技术的应用
鉴于磁性矿物金属检测和自动除铁技术对于选矿厂的发展起着不可忽视的作用,因此需要加强对技术的研究,根据选矿厂的实际,按照一定的规范,进行技术的应用,为选矿厂的发展奠定技术支持。
2.1 金属检测和除铁装置的正确安装
对除铁装置的正确安装是选矿厂进行除铁工作的基础和前提,因此需要安装一定的规范进行安装。就金属探测器的安装而言,需要与除铁器保持一定的距离,进而确保金属探测器发出信号到金属块到达除铁器前电磁铁位置时,除铁器前电磁铁达到最大磁场强度,同时保证除铁器能够有足够的磁性对检测到的铁件进行吸附。与此同时,金属探测器还要安装在两个槽型托辊中间,并且将其与前后托辊控制在6米的间距,并保持金属探测器工作过程中的振动影响降到最低,因此需要借助金属探测器的控制箱,最大限度的缩短传感器的信号电缆。对于除铁器的安装,需要控制电磁铁底部和皮带底部的有效距离,同时要结合区磁场的强度来进行合理的设计,因为磁场强度对除铁效果有着较大的影响,必须确保除铁的效率的最大化。
2.2 控制设计和改进
为了提高磁性矿物金属探测以及自动除铁技术的利用率,需要依靠一定的控制系统,即电气连接和控制接口、除铁器控制接口。因此在对控制系统进行设计时,要加强对强度回路控制、手自动切换、漏电检测保护、电磁铁线圈保护等多个系统,同时还要根据磁性矿物的粒度以及其矿物特征,对微处理器的控制软件进行设计,进而对工作环节进行有效的精确度控制。在对技术进行系统控制时,需要加强对除铁器的有效控制,一般而言要根据磁性矿的特征,借助微处理器的单片机进行控制。 其次,要对控制软件进行不断的调试和修正,进而达到修改的目的,这样当金属探测器检测到铁件时,可以对除铁器的运作情况进行全面的把握。在除铁器所携带的矿量最少时,若金属探测器的错误动作增多,控制系统会对系统的运行情况进行警告,这样工作人员就会对金属检测器的灵敏度进行检验,进而对数值进行重新的设定,进而满足矿石除铁的需求。可见,通过借助控制软件的设计,可以对装置的运行情况进行全面的了解,及时对参数进行设定,大大的提高了工作的准确度和效率,在选矿厂得到了广泛的应用,发挥了重要的作用。
3 结束语
在金属探测和自动除铁技术的应用中,已经逐渐形成一个完善的系统,大大地提高了对金属探测的准确性和除铁的效率,因此对选矿厂的发展起到了积极的促进作用。凭借着金属探测和自动除铁技术的优势,特别是应用的合理性、准确性、可靠性和可操作性等优势,进而实现了对除铁设备的保护,这样就大大的降低了除铁和金属检测的成本,提高了工作的效率,同时也使得工人的劳动强度也很大程度的降低,进而推动了选矿厂的可持续发展。
参考文献:
[1]李长利,王博,叶正文,陈海宗.平行回收式除铁系统在炼铁厂的应用[J].冶金设备,2009(03).
关键词:中药;重金属;检测
中草药是一类很重要的药用资源,在我国,中药更是有着悠久的历史,它以其独特的作用效果和较小的副作用而在我国占有着广泛的消费市场。但是近年来,中药中的重金属问题已经越来越受到世界各国的关注。中药中重金属来源有两种:一是药物本身含有的重金属,比如雄黄、朱砂等矿物药;二是和产地环境、炮制加工、储藏环境有关[1]。
一些金属是人体必需的,比如:锌、铁、铜、铬等,但是当它们在体内的浓度过高时会产生毒性;有些金属(尤其是重金属)对人体有害而无益。中药中存在的重金属一般包括铅、汞、镉、铜、锑、锡、铬、镍、锌、钨等。这些金属对人体有不同程度的损害,比如铅对神经系统、消化系统、和骨骼造血功能都有危害;镉能抑制肝细胞线粒体的氧化磷酸化过程,使组织代谢发生障碍,有致畸、致癌、致突变的作用;砷与人体含巯基的酶结合,从而使酶失活,引起神经系统突变,长期接触则引发细胞中毒和毛细管中毒,最终导致全身中毒死亡;汞则严重影响人的中枢神经系统导致听力衰减,语言失控;铬元素则会使人发生肾衰竭,增加癌症的发病率[2-4]。
为了保证中药的安全性,有必要对中药中的重金属进行严格检测和控制。文章将着重介绍中药中重金属元素的检测方法,包括一些常规检测和近年来出现的一些新型检测方法。
1. 常规的检测方法
1.1 比色法
该法是《中国药典》(2005年版二部)中法定的中药重金属检测方法。包括硫代乙酰胺法、砷斑法和银盐比色法。主要用于重金属总量和总砷的测定。王新霞等[5]用比色法对中药龙齿中的砷盐做了限度检测,该法操作简单,仪器简便,不足之处是受多种金属的干扰严重,选择性差,现在多用于中药矿物药中常量元素的分析。
1.2紫外分光光度法
该法是利用重金属元素和某些试剂反应,在紫外光下有吸收的原理来测定中草药中重金属含量的一种方法。本法的特点是易于操作,重现性好,结果可靠稳定,并且能够在一次操作中测出中药中大部分重金属含量。李可等[6]采用高压消解-紫外分光光度法测定了淮红花中重金属含量,该试验证明了该方法的可靠性,并提出,该方法适宜在没有财力购买大型检测仪器的小型中药企业中推广,以对产品进行有效的质量监控。
1.3 原子吸收分光光度法
原子吸收分光光度法原子吸收法。包括冷原子吸收法、火焰原子吸收分光光度法(FAAS)、石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)和氢化物-原子吸收法。其中冷原子吸收法专用于汞(Hg)的测定;GFAAS操作简便,重现性好,但灵敏度不高,故用于含量相对校对较高的元素的测定,如铜、砷、镍、铝、汞、铅、锰、镉等;GFAAS灵敏度高,选择性好,方法简便,分析速度快,可用于除汞之外金属的测定,缺点是石墨耗价昂贵,而且不能同时测定多个元素;氢化物-原子吸收法较石墨原子吸收法有更好的检测限,且干扰低,但是其可以检测的元素较少,可用于铅、砷、汞、锡、锑的测定[7]。
张文清等[8]利用原子吸收光谱法测定了中药黄芪中的重金属含量,所得结果平均回收率在96.1%~111.3%之间,标准偏差RSD≤2.4%,显示出该法的可靠性和科学性。邢旭等[9]采用火焰法和石墨炉法,将样品消解后直接测定中药丹参、白芍中的重金属铅、铜、镉的含量,测定所得的线性范围在0.9956~0.9994之间,均符合药典的规定,除了操作简单,快速,灵敏,该法还显示除了令人满意的结果。
1.4 原子荧光光度法
原子荧光光度法(AFS)的检测限低于原子吸收分光光度法,快速,准确,灵敏,选择性高,谱线简单干扰较少,线性范围较宽,但应用元素有限。包括微波消解-原子荧光光度法和氢化物发生-原子荧光光度法。
曾晓丹等[10]采用了双通道原子荧光光谱法同时测定了蕨麻、红景天中的重金属硒、镉,检出限分别为0.0222 ng/mL和0.00272ng/mL.显示出较高的灵敏度。
2. 新型检测方法
随着仪器分析技术的提高,近年来出现了一些新的检测方法,如电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)技术、电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术、高效液相色谱法等,为中药材中重金属的检测提供了新的方向。章璐幸等[11]主要对这些新的检测技术做了详尽的综述。本文将对就这些新方法的特点做以简要介绍。
2.1 电感耦合等离子体发射光谱技术
电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES,又ICP-AES),该法具有分析速度快,周期短,检测限低,精密度高,线性范围宽等优点。并且能够同时测定多种元素。是一种有效的同时测定多种元素的方法。而且较药典中的化学法和原子法样品用量少,检测成本低,因而在微量和痕量分析中占有优势[7]。钟义华等[12]采用ICP-AES测定了天麻、、三七和西洋参中铅(Pb)、镉(cd)、砷(As)、铜(cu)、汞(Hg)的含量,所得检出限为0.78~2.03mg/mL各元素的加回收率为95.5%~104.5%。苏娟等[13] 采用硝酸-高温灰化对5种止咳类中药材中金属元素进行消解,用电感耦合等离子体-原子发射光谱法测定了试样中Pb、Cu、Cr、Cd、As 5种重金属元素含量该法中加标回收率为93.87%~99.21%,相对标准偏差为o.42%~3.22%(n=6)。该方法测定重金属元素的结果均显示出了良好的精密度和准确度。
2.2 电感耦合等离子体质谱技术
电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术,具有比原子吸收法更低的检测限,是痕量分析中最先进的检测方法,该方法综合了电感耦合等离子体较高的离子化能力和质谱的高分辨、高灵敏度及连续测定多种元素等的优点,只需一次处理样品,一次上机就可以同时给出测试结果,但是价格较为昂贵,易受污染。张弓等[14] 采用微波消解-DRC-e电感耦合等离子体质谱法(DRC-eICP-MS)测定了肠痈II号中药材中8种重金属含量。罗艳等[15] 采用电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)测定5种药材及其水煎液中8种重金属元素Pb、Cd、Cr、Cu、As、Hg、Sb、Sn,方法表明,8种元素的检出限小于等于0.003ug/L,精密度在1.3%~3.0%,药材加标回收率在93.6%~100.2%.药材水煎液加标回收率在94.2%~103.5%,结果表明,该方法具有良好的准确性和重现性,灵敏度高,检出限低,线性关系良好,是一种快速,有效,准确的分析方法。
2.3 高效液相色谱法
高效液相色谱法(HPLC)可同时测定多种重金属元素,具有灵敏度高等优点,其与IPC-MS联用可以综合两者的优势。但是采用的络合试剂有限,不能被广泛使用。
2.4 免疫法
免疫法与传统的检测方法相比,具有操作简便,便于携带,价格低廉,灵敏度高,选择性强等优点,可以用于批量样品快速扫描检验[11]。这种检验方法尚未大量使用,但其为重金属元素的检测又提出了一种新的思路。
2.5展望
中药材中重金属问题是中药材使用和出售中面临的重大问题,重金属超标将严重危害人民的生命健康。随着新的检测技术的不断发展,中药材中重金属限度的检测将会更为灵敏,利用各种金属脱除技术,使中药材的重金属含量维持在不危及生命健康的范围,中药在疾病的预防和治疗方面将会发挥越来越重要的作用。
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