水中汞离子(Ⅱ)的纳米生物传感器检测法
电感耦合等离子体质谱检测水中的汞
电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）是一种高灵敏度、高选择性的分析技术，被广泛应用于环境监测和地质研究等领域。
其中，ICP-MS在水中汞元素的检测方面表现出色，成为了水质监测的重要手段之一。
本文将从ICP-MS原理、水中汞元素的危害性、ICP-MS在水质监测中的应用以及未来发展方向等几个方面探讨电感耦合等离子体质谱检测水中的汞的相关内容。
一、ICP-MS原理及优势1. ICP-MS的工作原理ICP-MS利用高温等离子体将样品中的元素转化成离子，再利用质谱仪进行分离和检测。
其高灵敏度、多元素检测能力以及低检测限等优点，使其成为了汞元素检测的首选技术之一。
2. ICP-MS的优势ICP-MS技术具有高分辨率、高灵敏度、多元素检测能力和低检测限等优势，尤其适用于微量元素的检测和分析。
在水中汞元素的检测中，ICP-MS可以快速、准确地确定其浓度，为水质监测和环境保护提供了可靠的数据支持。
二、水中汞元素的危害性1. 水中汞元素的来源水中汞元素主要来自工业废水、农药残留、矿山废水等，其主要形式包括有机汞和无机汞两种。
2. 水中汞元素的危害水中汞元素对人体健康和环境造成严重威胁，长期摄入会导致神经系统、免疫系统和生殖系统等多个系统的损害，对人体健康和生态环境造成潜在风险。
三、ICP-MS在水质监测中的应用1. 水中汞元素的检测方法ICP-MS技术具有高灵敏度和高选择性，对水中微量汞元素的检测具有明显优势，能够准确、快速地测定水样中的汞元素含量。
2. 水质监测案例分析ICP-MS技术在实际水质监测中取得了显著成果，通过对不同水体样品的检测分析，能够确定汞元素的来源、分布规律以及汞元素的污染程度，为水质治理和环境保护提供了有力支持。
四、未来发展方向1. 技术改进和创新随着科学技术的不断进步，ICP-MS技术还将不断改进和创新，进一步提高其检测灵敏度和分辨率，降低其检测成本和仪器体积，使其在水质监测中得到更广泛的应用。
汞离子的鉴定及应用研究
汞离子的鉴定及应用研究汞离子是一种常见的金属离子，其鉴定及应用研究具有重要的科学意义和实际应用价值。
首先，汞离子的鉴定方法多种多样，主要包括物理方法和化学方法。
物理方法主要有光谱分析法和电化学分析法。
光谱分析法包括原子吸收光谱、原子荧光光谱、原子发射光谱等，通过对汞离子吸收或发射特定波长的光线进行分析，可以确定汞离子的存在与浓度。
电化学分析法主要有电位滴定法、阳极溶出法等，通过汞离子对电极的氧化还原反应进行电位、电流的变化，可以定量测定汞离子的含量。
化学方法主要包括沉淀法、络合滴定法等，通过引入适当试剂，使汞离子发生沉淀或络合反应产生特定沉淀物或络合物，从而进行定性或定量分析。
其次，汞离子在各个领域的应用研究也十分广泛。
在环境领域，汞离子被广泛应用于水、土壤等环境样品中的监测与评价。
汞离子污染是目前环境问题中比较严重的一种，具有较高的毒性和生物蓄积性，因此对汞离子的及时准确测定对于环境保护与治理具有重要意义。
在生物医学领域，汞离子的应用主要体现在汞电极的研究，如常见的玻碳电极、普鲁士蓝修饰电极等，通过对汞离子与电极表面的相互作用进行研究，可以用于生物传感器、生物分析等方面的应用。
在材料科学和催化领域，汞离子也被用于合金材料的制备和催化剂的合成等方面的研究。
此外，汞离子还可以应用于电池、电子器件、光电材料等方面。
此外，汞离子的应用研究还存在一些挑战和亟待解决的问题。
首先，汞离子具有一定的毒性，对人体和环境有一定的危害。
因此，在使用汞离子进行研究和应用时，需要加强安全措施，防止对人体和环境造成损害。
其次，汞离子的溶解度和化学活性较强，易于与其他物质发生反应，从而导致一些误差和干扰。
因此，在汞离子的鉴定和应用中，需要选择合适的方法和试剂，进行准确可靠的分析和检测。
综上所述，汞离子的鉴定及应用研究具有重要的科学意义和实际应用价值，通过合理选择和使用适当的鉴定方法和应用途径，可以实现对汞离子的准确测定和合理利用，促进环境保护、生物医学、材料和催化等领域的发展。
用纳米金粒子检测汞离子的方法
02
传统方法与不足
传统的分析方法，如原子吸收光谱、紫外-可见 分度法、电感耦合等离子体质谱、质谱、X-射线荧光 Mobile Office Profile 光谱等，可以很好地痕量检测重金属离子，但这些方 法普遍存在检测过程繁琐，仪器昂贵，运行费用高， 不易携带，要求有经过专门训练的操作人员，并且不 适合现场快速监测和连续在线分析等缺点。 而比色法灵敏度和准确度高，选择性好等优点， 是一种具有发展前景的重金属离子检测方法。
半胱氨基酸的功能化金纳米棒的构建
将0.1ml，1mmol/L的半胱氨基酸溶液加入到5ml的金纳 米棒溶液中（溶液为HAc-NaAc)缓冲溶液体系，浓度为 0.01mol/L，ph=5.0.搅拌1h后，将得到的半胱氨酸修饰的 金纳米棒溶液分为5等分作为后续备用。 2、实际水样分析 取一定量的自来水样，煮沸5min,采用14000pm的转速离心 10min。上清液经过0.45um的滤膜过滤，用处理后的自来 水水样制备出不同浓度的Hg2+标准液，分别加入到cysAuNRs探针溶液中，在紫外可见分光光度计上检测其吸收 光谱。
6.用去离子水做溶剂
镊子型 dsDNA 稳定的纳米金光度法快速检测 汞离子
仪器与试剂
UV-2450紫外 - 可见分光光度计，氯金酸，柠檬酸三钠 Hg(NO3)2 ,DNA，序列DNA3’GAACACTGATCT TTTTTTTT5’/3’-TTTTTTTTTGATCAGTGTTC-5其他试剂均为分析纯， 实验用水为高纯水。
1、晶种的合成：搅拌状态下，向10ml、0.01M的CTAB溶液中 加入0.25ml，0.01M,HAuCl4，的混合液中加入0.6ml,0.01M 冰温的NABH4，强烈搅拌2min，溶液颜色由深黄色变为棕黄 色，表明晶种溶液的生长。 2、金纳米粒子的合成搅拌状态下，向含有95ml， 0.1M,CTAB,600PL，10M AgNO3和5ml,10M,HAuCL4的混合液 中加入600，0.1MAA。 将反应后的金纳米粒子溶液12000pm的转速离心10min，去 除上清液，沉淀用10ml超纯水分散并摇匀，重复离心两到 三次，将提纯后的金纳米棒溶液4摄氏度下保存
水污染监测中的重金属测量技术
水污染监测中的重金属测量技术水污染是当今世界面临的一个严重问题，其中重金属污染是其中之一。
重金属是指密度在4-7g/cm³之间，具有高毒性的金属元素，如铅、汞、铬等。
由于其极低的生物降解性和对生命的危害性，重金属的测量对于水污染监测至关重要。
本文将探讨在水污染监测中的重金属测量技术。
首先，传统的重金属测量方法包括原子吸收光谱法（AAS）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。
然而，这些方法存在着一些缺点。
例如，AAS方法需要小心处理样品，而且测试过程较为繁琐。
另外，ICP-MS方法则需要昂贵的设备和高级技术人员来操作，成本较高。
因此，科学家们正在寻找更加简便、快速和准确的方法来测量重金属。
近年来，纳米技术的发展为重金属测量带来了新的机遇。
纳米材料在表面积大、活性高、传感器响应迅速等方面具有优势。
例如，使用纳米颗粒修饰的电极可以增加电化学传感器的灵敏度和选择性。
同时，纳米颗粒的大小和形状也可以调控，以增加测量的准确性。
此外，生物传感技术也成为重金属测量的一种新方法。
生物传感器利用生物分子的特异性与重金属离子相互作用，通过测量其感应信号来确定重金属的浓度。
例如，重金属 DNA酶传感器利用DNA分子对重金属离子的高灵敏度响应，通过电化学或光学信号进行测量。
这些生物传感器在实时监测水体中重金属浓度方面具有较高的敏感性和选择性。
另一个创新的重金属测量方法是利用光谱技术。
光谱技术通过将水样品暴露于特定的光源之下，并根据不同重金属元素的原子结构和电子能级跃迁，观察其吸收、发射或散射光谱的变化来测量其浓度。
例如，紫外-可见吸收光谱（UV-Vis）和拉曼光谱技术可以应用于重金属测量。
这些光谱技术通过测量水中重金属元素吸收或散射光的强度，来计算其浓度。
此外，人工智能（AI）和机器学习也在重金属测量技术中起到重要作用。
通过利用大量已知重金属浓度的数据，将其输入到机器学习算法中进行训练，可以预测未知水样品中的重金属浓度。
水质 汞的测定
污水中汞的测定——冷原子荧光法一、适用范围本标准适用于地表水、地下水及氯离子含量较低的水样中汞的测定。
方法最低检出浓度为0.0015μg/L，测定下限为0.0060μg/L ，测定上限为1.0μg/L。
二、原理水样中的汞离子被还原剂还原为单质汞，形成汞蒸气。
其基态汞原子受到波长253.7nm 的紫外光激发，当激发态汞原子去激发时便辐射出相同波长的荧光。
在给定的条件下和较低的浓度范围内，荧光强度与汞的浓度成正比。
三、试剂本标准所用试剂除另有注明外，均为符合国家标准的分析纯化学试剂，其中汞含量要尽可能少；实验用水为新制备的去离子水。
如使用的试剂导致空白值偏高，应改用级别更高或选择某些工厂生产的汞含量更低的试剂，或自行提纯精制。
配制试剂或试样稀释定容，均使用无汞蒸馏水（1）。
试剂一律盛于磨口玻璃试剂瓶。
1、无汞蒸馏水：二次重蒸馏水或电渗析去离子水通常可达到此纯度。
2、硫酸(H2SO4)：ρ20＝l.84g/mL，优级纯。
3、硝酸(HNO3)：ρ20＝l.42g/mL，优级纯。
4、盐酸(HCl)：ρ20＝1.18g/mL，优级纯。
5、洗涤溶液：将2g高锰酸钾（KMnO4，优级纯）溶解于950mL水中，加入50mL硫酸（2）。
6、固定溶液：将0.5g重铬酸钾（K2Cr2O7，优级纯）溶解于950mL水中，加入50mL硝酸（3）。
7、50g/L高锰酸钾溶液：将50g 高锰酸钾（KMnO4，优级纯，必要时重结晶精制）用蒸馏水（1）溶解，稀释至1000mL。
8、100g/L盐酸羟胺溶液：将10g 盐酸羟胺（NH2OH·HCl）用蒸馏水（1）溶解，稀释至100mL。
将此溶液每次加入10mL含双硫腙（C13H12N4S）20mg/L 的苯（C6H6）溶液萃取3-5 次。
9、100g/L氯化亚锡溶液：将l0g氯化亚锡（SnC l2·2H2O），在无汞污染的通风橱内加入20mL盐酸（4），微微加热助溶，溶后继续加热几分钟除汞。
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主堡堑垄里！里！￡堑垄查垫！！生！旦箜！！堂篁！塑！！也』！趔盟瑾堡！唑Ｑ喳出兰：：ｉ！：坠：！水中汞离子（Ⅱ）的纳米生物传感器检测法吴文鹤洪，Ｊ、兰项序武姚小艳泮婷婷熊隽吕建新
·监测与检验技术·
【摘要１目的运用汞离子特异性寡核营酸探针和纳米金，构建一种能快速比色检测水中Ｈｆ＋的纳米生物传感器。方法对已有的汞离子特异性核行酸探针进行优化设计，并吸附刨纳米金颗粒表面，实现生物传感器的组装。利用汞离子特异性稳定Ｔ．Ｔ错配和纳米金颗粒在高盐条件下的颜色变化，从而实现对Ｈ矿的定量分析。结果制备的纳米金粒径为１５ｎｍ．浓度为２．９７ｎｍｎｌ／Ｌ；成功获得２条截短的汞离子特异性核苷酸探针（９ｂｐ）；构建的汞离子纳米生物传感器．最佳盐浓度为Ｏ．５ｍｏｌ／Ｌ．检测Ｈ矿仅需数分钟，检｝Ｈ限为１０Ｉ．Ｌｍｏｌ／Ｌ，特异性为１００％。结论本研究构建的纳米生物传感器，不需要标记探针或者修饰纳米金，在不使用任何特殊条件下就可以实现对汞离子可视化便捷分析，具有操作简便、检测时间短．灵敏度较高、特异性强等优点，易于推，“使用。【关键词】汞；特异性寡核苷酸探针；纳米生物传感器
Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｍｅｒｃｕｒｙ（Ｉｔ）ｉｏｎｓ（Ｈｇ“）ｉｎｗａｔｅｒｂｙａｎａｎｏｂｉｏｓｅｎｓｏｒＷＵＷｅｎ．ｈｅ．ⅣＤ们Ｘｉａｏ—Ｉｎｎ，ＸＩＡＮＧ
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【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ】Ｍｅｒｃｕｒｙ；Ｎａｎｏｂｉｏｓｅｆｌｓｏｒ
汞离子的检测长期以来一直受到研究人员的高度关注。由于汞在生产生活广泛使用，环境中的汞含量不断增长，扩大了汞污染范围。据统计，汞存全球水体中的含量比数年前已增加了３倍．丁业区附近汞含量则董高。由于汞污染具有高迁移性和持久性．可通过甲基化、生物富集以及食物链放大作用。对环境以及人类健康造成极大的危害川。传统的汞离子检测方法包括原子吸收光谱、质谱法等，往往需要大型仪Ｄ０１：１０．３７６０／ｃｍａ．ｊ．ｉｓｓｎ．１００１．９３９１．２０１２．０７．０２２基金项一：国家自然科学基金项同（８１１０１１４８）；浙汀省科技计划面上科研项目１２００９Ｃ３３０３６）；浙江省自然科学基金项目（Ｙ２０８１０７２）：温州市科技计划重大项目（Ｙ２００８００８０）；温州医学院２０１１年学生科研苞顼课毯Ｃｔｗｙｘ２０１｜０１０３３）；温州ｌ｛ｉ科技计划项目（Ｙ２０１１００２１）作者单位：３２５０３５温州医学院检验医学教育部霞点实验室，浙托省医学遗ｆ擘警重点实验室通讯作者：｛ｊ建新．Ｅ．ｍａｉｌ：ｉｘｌｕ３１３＠１６３．ｃｏｌｎ器。成本高、操作复杂耗时，且需要熟练人员操作闭。近年来。国内外已发展了许多汞离子检测方法．其中利用汞离子可使胸腺嘧啶（ｔｈｙｍｉｎｅ，Ｔ）之『ＨＪ形成特异的错配结合（Ｔ－Ｈｆ＋－Ｔ）这一特性构建的一系列纳米金方法尤为突出。２００７年初．Ｍｉｒｋｉｎ课题组阱没计了两段寡核苷酸探针。序列分别为５’Ｈｓ．Ｃ，Ａ，，■Ａ，０３’和５’ＨＳ．Ｃ１０－Ｔ，，Ｔ－Ｔ，０３’。丽当溶液中有Ｈ矛＋存在时，Ｔ－Ｔ错西ａ之间因Ｈ矿ｆ｝ｌｉ彤成特异的键合，使得两探针之问的Ｔｍ值明显升高，从而定量分析Ｈ矿。但该方法需要严格的温度控制，不易于推广使用。Ｘｕｅ等【４嗵过改良组装到纳米金表面的寡核苷酸探针。并引入了第ｉ段序列ｌｉｎｋｅｒＤＮＡ，
使ｌｉｎｋｅｒＤＮＡ篚与２个探针序列同时杂交。该检测方法在室温Ｆ即日ｆ进行旭需要３条寡核瞽酸探针。其中２条仍需要
经过巯基修饰．繁琐耗时且价格昂贵。Ｗａｎｇ等ＩＳｌ报道利用一条聚Ｔ寡核苷酸探针．通过Ｈ矿＋特异性稳定’ｒ．Ｔ错配形成茎环结构，使与聚Ｔ寡核骨酸探针结合的纳米金失去保护而在
万方数据生堡董麴里垒里！些丛茎查垫！！笙！旦里垫鲞笙！塑！！也』！型丛强堡型ｅＱｉ！！』：垫：塑！：！高盐条件下聚集。并产牛红色一蓝色的颜色变化。实现对Ｈｇ＋的快速便捷分析．但灵敏度有待提高。因此．我们继续优化探针设计。通过试验建立了可在水相中自接测定Ｈ一＋的纳米生物传感器法．其操作步骤更简便。寡核苷酸探针序列更短、无需标记．且灵敏度高、特异性好。一、材料与方法１．原理：对已有的汞离子寡核苷酸探针（ｍｅｒｃｕｒｙ—ｓｐｅｃｉｆｉｃｏｌｉｇｏｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ．ＭＳＯ）进行优化设计．并通过范德华力吸附到纳米金表面．实现纳米生物传感器的组装。如果溶液巾不存在汞离子．在高盐条件下，ＭＳＯ可以稳定溶液中的纳米金而不会发生聚集；如果溶液中存在汞离子，ＭＳＯ与汞离子特异性结合所形成的稳定的Ｔ－Ｈ９２＂－Ｔ配位化合物（类似双链的结构）。从而冈静电斥力不能吸附到纳米金颗粒表面，导致纳米金颗粒相互聚集．表面等离子吸收峰发生红移，通过颜色变化和Ａ。以。改变即可定性或定量检测溶液中的汞离子。２．仪器：ＶａｒｉｏｓｋａｎＦｌａｓｈ多功能读数仪（美围ＴｈｅｒｍｏＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ公司）．透射电子显微镜Ｈ．７５００（日本日立株式会社），加热磁力搅拌器ＤＦ．１０１Ｓ（巩义予华仪器公司），紫外．可见光光谱分光光度计Ｕ－３０１０（日本日立株式会社），５４１７Ｒ小型台式高速冷冻离心机（德围Ｅｐｐｅｎｄｏｆｆ公司），ＰＵＲＥＬＡＢＣｌａｓｓｉｃ超纯水仪（英国ＥＬＧＡＬａｂＷａｔｅｒ公司）。３．试剂：（１）Ｈｇ（Ｎ０３）２标准溶液（１．０ｍｏＬ／Ｌ）：取１６．６８ｇ的Ｈｇ（Ｎ０３）２·１／２Ｈ２０用０．５％ＨＮ０３定容至５０ｍＩ容昔瓶中，保存至棕色瓶。临用前用水稀释至所需浓度。（２）３条ＭＳＯ均由上海柏业贸易有限公司合成。（３）柠檬酸三钠·３Ｈ２０：９９．Ｏ％（上海生丁生物丁程有限公司）。（４）ＨＡｕＣｈ·４Ｈ：Ｏ，Ａｕ含量＞４７．８％（国药集团化学试剂有限公司）。其他所用试剂均为国产分析纯。４．纳米金制备与表征：采用柠檬酸钠还原氯会酸法１６１．将１００ｍｌ０．０１％的氯金酸水溶液加热至剧烈沸腾后．剧烈搅拌下快速加入３．５ｍｌ的Ｉ％柠檬酸三钠溶液．加热搅拌２０ｍｉｎ后停止加热。继续搅拌３０ｍｉｎ后静置，室温自然冷却。用０．２２斗ｍ滤膜过滤。４℃保存。利用透射电子显微镜对纳米金的粒径和形状进行表征。采用紫外一可见光光谱分光光度计对纳米金进行４００～８００ｎｍ波长范围的扫描．表征样品的特征吸收光谱。５．ＭＳＯ优化设计：本次研究选用的ＭＳＯ序列见表１．其中ＭＳＯ。为Ｗａｎｇ等【ｓ暇道的汞离子特异性寡核苷酸探钊（茎环结构）。为了能够提高汞离子检测的灵敏度．并降低ＤＮＡ的合成成本，对ＭＳＯ。进行优化设计，去除非特异的环部分（４ｂｐ），截取两端的茎部分（９ｂＰ），分别标记为ＭＳＯ：和ＭＳＯ。分别取３．５山ＭＳＯ（１０ｐｍｏｌ／ＬＭＳＯｌ，２０ｗｍｏｌ／ＬＭＳ０２、２０ｐｍｏｌ／ＬＭＳ０３或者ＭＳ０２和ＭＳＯ，各１０ｐ．ｍｏｌ／Ｌ混合液），加入３．５ⅢＨ矿（１００ｐ．ｍｏｉ／Ｌ）用超纯水补充至总体积２０一，室温反应５ｒａｉｎ，然后加入１００“ｌ纳米金，摩温反应５ｒａｉｎ．最后加入ｌ３一ＮａＮ０３。观察颜色变化，并用ＶａｒｉｏｓｋａｎＦｌａｓｈ多功能酶标仪记录每孔的，４。和Ａ。，同时每组都以超纯水做空白对照，计算不Ｉ司ＭＳＯ检测Ｈ矿的信噪比（洲）。表ｌ汞离子特异性寡核苷酸（ＭＳＯ）序列５３７６．ＮａＮＯ，浓度优化：分别取１３“ｌ不同浓度（０．２５、０．５０、１．００、２．００ｍｏｌ／ｋ）的ＮａＮＯ，．用上述优化设计的ＭＳＯ进行比色检测，用ＶａｒｉｏｓｋａｎＦｌａｓｈ多功能酶标仪｝己录每孔的Ａ∞和＾。，同时每组都以超纯水做空白对照，计算不同ＮａＮＯ，浓度下检测Ｈ矿的Ｓ／Ｎ。７．比色检测Ｈ矿：分别取３．５叫不同的待检测水溶液，用上述优化的条件进行比色检测Ｈｆ＋。选择Ｈ矿＋浓度为０、ｌＯ、２０、５０、１００、１５０、２００和１０００ｌａ，ｍ０１．／Ｌ对汞离子纳米生物传感器的灵敏度进行评价。选择Ｋ＋、Ｎａ＋、“＋、ｃａ“、Ｍ，＋、Ｂａ“、Ｃｕ“、ｚｎ“、Ｃｄ：＋和Ｈ９２埘汞离子纳米生物传感器的特异性进