孔雀石綠的污染治理及樣品中殘留物的分離檢測方法

1、孔雀石綠的污染治理及樣品中殘留物的分離檢測方法王邃、陳丹峰、李海龍（寧波市新型功能材料及制備科學國家重點實驗室培育基地，寧波大學材料科學與化學工程學院 浙江 寧波 315211）摘要：孔雀石綠是一種三苯甲烷類化合物，作為一種重要的化工原料、堿性染料、殺真菌劑、生物染色劑得到了廣泛的應用。由于其毒性和可致癌性已經(jīng)被禁止用于水產(chǎn)品生產(chǎn)和運輸過程中。本文綜述了孔雀石綠污染物的治理和樣品中孔雀石綠殘留物的分離檢測方法。關鍵詞：孔雀石綠，毒害物，處理，分離，測定The treatment of malachite green and the methods of separation and deter

2、minationCHEN Dan-feng、LI Hai-long、WANG Mei-li、WANG Sui*(State Key Laboratory Base of Novel Functional Materials and Preparation Science, Faculty of Materials Science and Chemical Engineering Ningbo University, Ningbo 315211)Abstract：Malachite green is a triphenylmathane compound which is widely used

3、 as an important chemical raw materials, basic dye, fungicide, colouringsubstance. Because of its toxicity and carcinogenicity ，it has been banned for aquatic production and transport. In this paper the treatment of malachite green and the methods of separation and determination are introduced.Keywo

4、rds: malachite green, hazardous material, treatment, separation, determination作者簡介：王邃（1971），男，副教授，從事富集分離高分子材料的合成及其在分析化學和環(huán)境領域的應用。E-mail: wangsui?；鹬С郑簩幉ㄊ凶匀豢茖W基金（2007A610032）浙江省新苗人才計劃（2007R40G2070022）寧波大學人才基金（2005414）和寧波大學學科基金（XK200571）孔雀石綠（malachite green，MG）是一種合成的三芳基甲烷工業(yè)染料，分子式為C23H25N2Cl（結構式見圖一），分子量為

5、365，易溶于水和乙醇，呈弱堿性，為深綠色結晶狀固體，因外觀顏色為孔雀的綠色而得名。它有幾個常見的商品名稱，即堿性綠、鹽基塊綠、孔雀綠等?？兹甘G過去常被用于制陶業(yè)、紡織業(yè)、皮革業(yè)、食品顏色劑和細胞化學染色劑，1933年起其作為驅蟲劑、殺蟲劑、防腐劑在水產(chǎn)中使用，被廣泛用于預防與治療各類水產(chǎn)動物的水霉病、鰓霉病和小瓜蟲病。除此之外，孔雀石綠還被用于水產(chǎn)品的運輸、暫養(yǎng)、銷售、保鮮、防腐等。孔雀石綠在水生生物體中的主要代謝產(chǎn)物為無色孔雀石綠（也稱隱形孔雀石綠）（leucomalachite green，LMG）（結構式見圖二），無色孔雀石綠由于其不溶于水，殘留毒性比孔雀石綠更強。圖一 孔雀石綠（m

6、alachite green，MG）結構圖二 無色孔雀石綠（leucomalachite green，LMG）結構從上世紀90年代開始，國內外學者陸續(xù)發(fā)現(xiàn)，孔雀石綠及其代謝產(chǎn)物無色孔雀石綠具有高毒素、高殘留、高致癌和高致畸、致突變等副作用。鑒于此，美國、加拿大、日本、歐盟等許多國家都將其列為水產(chǎn)養(yǎng)殖禁用藥物。我國也于2002年5月將孔雀石綠列入食品動物禁用的獸藥及其化合物清單中，但是由于孔雀石綠抗菌效果好、價格低廉、對其毒副作用的宣傳力度不夠等原因，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中仍有違規(guī)使用的情況。2005年6月5日在英國超市出售的鮭魚體內檢出孔雀石綠后，許多國家和地區(qū)也相繼在水生動物中發(fā)現(xiàn)其殘留，并迅速做出反

7、應，孔雀石綠成為繼“蘇丹紅1號”之后食品安全的又一熱點問題，造成我國水產(chǎn)品出口損失巨大。因此，對孔雀石綠污染進行治理以及對其殘留物的檢測勢在必行。1. 在孔雀石綠生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生的含有孔雀石綠廢水的處理孔雀石綠作為一種重要的化工原料、堿性染料、殺真菌劑、生物染色劑，廣泛地被引用于工、農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)和使用，對環(huán)境造成了很大的污染。國內外，許多專家、教授也對孔雀石綠廢水的處理進行了研究，并取得了一定的成果。張彤晴等1對孔雀石綠水溶液自然降解進行了初步研究，研究結果表明：孔雀石綠水溶液自然降解受溫度、光照的影響，溫度升高、紫外線強度增強有利于孔雀石綠的分解。聞瑞梅等2通過改變污染物初始濃度、體積、流

8、量、pH值以及添加無機離子來討論185nm紫外光對孔雀石綠的降解效果，探討了降解的最佳條件，用這種方法降解水中二苯甲酮和孔雀石綠，去除率能夠達到99. 9%以上，是一種非常有效的治理污染方法。光催化降解孔雀石綠也被國內外專家們關注著。夏金虹等3將SiO2負載TiO2膜應用于光催化降解亞甲基藍、孔雀石綠，實驗結果表明：在光催化劑的用量為10 g/L、光照時間為2 h、pH = 7 時，亞甲基藍、孔雀石綠脫色率可以達到90 %以上。Sayilkan H4在紫外線和可見光下也對Sn4+負載TiO2薄膜應用于光催化降解孔雀石綠進行了研究。這些TiO2膜具有較高的光催化活性，并易回收和重復利用。鄭懷禮等

9、5還對光助Fenton催化氧化反應降解孔雀石綠進行了試驗研究，通過研究獲得了降解孔雀石綠染料溶液的優(yōu)化實驗條件。研究表明：太陽光照能夠有效地促進孔雀石綠染料的降解脫色，且大大縮短反應時間；在引入陽離子交換樹脂后，可增強Fenton試劑氧化反應的活性，降解效果更好。同時，國內外很多專家也在利用碳基吸附劑對孔雀石綠進行吸附的實驗，而且取得了一定的成果。Gupta V K6等就利用熱電廠廢品“底灰”對孔雀石綠廢水處理條件進行了初步研究。謝復青等7利用吸附微波輻照的方法對孔雀石綠染料廢水進行降解處理實驗，實驗結果表明：鋼渣對孔雀石綠有很強的吸附能力，吸附量可高達1128g/g；染料的微波降解快速，吸附

10、劑的再生效率高。Mendez A等8使用造紙工業(yè)中的廢原料和樹皮分別做成碳基吸附劑在650對孔雀石綠溶液進行吸附實驗，攪拌吸附1小時后，孔雀石綠的吸附率分別達到接近90%和69.3-94.5%。這些方法簡單有效，廢物利用，成本低廉，對孔雀石綠污染的治理具有良好的應用前景。還有，生物吸附、降解的方法處理孔雀石綠污染也在不斷研究中。Jadhav J P等9對利用微生物降解方法處理孔雀石綠溶液進行了研究，研究得到了幾種主要的生化酶對孔雀石綠生物降解的影響，表明了生物降解方法處理孔雀石綠廢水的可行性。Godbole P T等10對利用酵母細胞來吸附孔雀綠水溶液的方法進行了研究，實驗表明該吸附過程符合L

11、angmuir和Freundlich吸附等溫線，且R2分別達到了0.9993和0.9998，最大吸附量可以達到17mg/g。Vasanth K K等11利用淡水藻作為生物吸附劑，對孔雀石綠水溶液進行吸附實驗，通過實驗證實了淡水藻能吸附水中的孔雀石綠，吸附過程符合Freundlich吸附等溫線，該吸附過程中被認為是表面擴散，有效的擴散系數(shù)為0.011361cm2/s?？梢?，利用生物吸附、降解處理孔雀石綠廢水仍將是以后處理孔雀石綠污染的一項重要課題方向?？傮w來講，光催化降解孔雀石綠、利用碳基吸附劑吸附孔雀石綠以及生物吸附降解孔雀石綠是目前孔雀石綠治理研究的主要方向。2. 孔雀石綠的常規(guī)測定方法對于

12、常量和微量、不需要進行特殊的富集分離和使用大型分析儀器的孔雀石綠檢測物檢測，一般有薄層層析法9、分光光度法分析12, 13等。采用薄層層析法分離檢測孔雀石綠，主要用于孔雀石綠藥物的鑒定和具有高殘留量基質中孔雀石綠的定性測定。該方法靈敏度低、定量誤差范圍大,要求被檢樣液中的目標化合物濃度較高,不適于動物源性食品中孔雀石綠殘留量的檢測要求。采用分光光度法分離檢測孔雀石綠，主要應用于水樣的檢測。該方法靈敏度低，且沒有對目標化合物進行分離定量的功能，在低濃度水平的復雜基質中，檢測結果假陽性概率高。3. 樣品中痕量孔雀石綠殘留物的富集分離和測定對于樣品中痕量的孔雀石綠殘留物的測定，一般先要進行富集分離預

13、處理，再進行測定。預處理一般采用采用萃取方法，如液液萃取、固相萃取等。目前，液液萃取仍然是最通用的方法，詳見參考文獻14, 15。固相萃取（SPE）是一種用途廣泛而且越來越受歡迎的樣品前處理技術，它建立在傳統(tǒng)的液-液萃取基礎之上，結合物質相互作用的相似相溶機理和目前廣泛應用的HPLC、GC中的固定相基本知識逐漸發(fā)展起來的。SPE具有有機溶劑用量少、便捷、安全、高效等特點。SPE根據(jù)其相似相溶機理可分為四種：反相SPE、正相SPE、離子交換SPE、吸附SPE。對于固相萃取，由于它具有的有機溶劑用量少、便捷、安全、高效等優(yōu)點，也正在不斷地被國內外專家應用于痕量孔雀石綠樣品的預處理中。Mitrows

14、ka K16等就利用SCX陽離子固相整體小柱濃縮孔雀石綠應用于痕量孔雀石綠的測定。目前，有更多的固相萃取柱17, 18也不斷的應用于樣品中痕量孔雀石綠的預處理。3.1 光譜分析法 孔雀石綠在620nm處有吸收峰，可采用紫外可見檢測器檢測。無色孔雀石綠的吸收峰在267nm，同時也有熒光特性（激發(fā)265nm、發(fā)射360nm）15?；诳兹甘G和無色孔雀石綠的這種光學特性，Mitrowska K16等采用紫外或熒光檢測器成功地檢測了孔雀石綠和隱形孔雀石綠?？兹甘G和隱形孔雀石綠的檢測限（CC ）分別達到了0.15g/kg和0.13g/kg，而檢測能力（CC）分別為0.37 g/kg 和0.32g/k

15、g。 孔雀石綠不具有熒光特性。根據(jù)它的這種這種光學特性，Tsai等19采用毛細管電泳拉曼光譜法，以532nm，300mW的釔鋁石榴石激光作為光源，檢測孔雀石綠。這種檢測手段的最低檢測限度達到了1.6105到1.1105mol/L，改進后更能達到3.4107 到5.3109mol/L。此外，共振瑞利散射法20也被應用于孔雀石綠的檢測。3.2 色譜分析法孔雀石綠的沸點高，不易揮發(fā)，其色譜分析法多采用液相色譜法。據(jù)Hajee21研究，采用正相的CN柱或反相的C8、C18 柱都可以實現(xiàn)分離，反相柱的柱效和分離度較好。目前，大多采用C18反相柱分離。此外，電色譜法22, 23也有被研究應用于孔雀石綠及其

16、殘留物的檢測，不過最低檢測線都還是偏高。目前，液相色譜檢測仍然是最常用的色譜分析法，也是最理想的色譜分析法，具體詳見參考文獻18, 24。3.3 聯(lián)用技術氣質聯(lián)用25曾被研究應用于孔雀石綠的檢測。不過，目前，液質聯(lián)用也是最常見的檢測手段，它是以液相色譜質譜聯(lián)用檢測孔雀石綠, 目標化合物分離與高壓液相色譜法原理相同, 都是應用反相色譜柱分離, 運用質譜檢測的目的是通過質譜的高選擇性, 進一步提高檢測結果定性、定量的準確性和靈敏度; 另外, 以質譜為檢測器, 可以用氘代孔雀石綠和氘代無色孔雀石綠為內標, 應用內標法檢測, 降低由于前處理過程中目標化合物的損失所帶來的定量結果的偏差, 提高定量的準確

17、性。目前很多魚類的體內的孔雀石綠及其殘留物以及被研究檢測了，具體詳見參考文獻14, 17, 26。4. 其他檢測手段目前，孔雀石綠的免疫學檢測方法27, 28和運用分子印跡整體材料檢測孔雀石綠及其殘留物的方法29, 30也在被國內外專家不斷研究中。酶聯(lián)免疫法（enzyme-link immunosorbentassay，ELISA)：ELISA方法的基本原理是將酶分子與抗體或抗抗體分子共價結合，結合產(chǎn)物不會改變抗體的免疫學特性，也不影響酶的生物學活性?？兹甘G的ELISA檢測主要是采用的是間接競爭抑制法，是用人工抗原包被酶反應板后加入抗血清和待測藥物進行競爭性結合反應，洗滌后板上只留有與包被抗

18、原結合的抗體（一抗），再加酶標記物的二抗與一抗結合，洗滌后加入酶的底物。酶催化反應的產(chǎn)物量與被結合的一抗和二抗量呈正比，與待測樣品中相應的藥物量呈反比。其特點在于一個一抗可結合多個二抗，放大待測物的量, 提高了方法的靈敏度。分子印跡整體材料檢測是采用分子印跡技術，以孔雀石綠為模板，優(yōu)化單體、乳化劑等反應條件，制備分子印跡整體材料，從而對孔雀石綠吸附檢測。制備的分子印跡整體材料對孔雀石綠吸附性強，重復性好，能達到我國國家標準標準方法的水平，同時具有可再生、操作簡便快速，易于推廣等優(yōu)點。結論目前，高殘留、高毒性和高致癌的孔雀石綠對人們的健康構成了潛在的巨大威脅。同時，孔雀石綠污染對我國的水產(chǎn)品出口

19、造成了巨大的損失。針對這些威脅，政府應該加強孔雀石綠市場監(jiān)管力度，控制一些企業(yè)亂排污水的現(xiàn)象，同時大力提倡健康、生態(tài)、安全的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式；積極研制新型、低廉、高效和無毒的漁藥或生物制劑來代替目前市場上有毒的漁藥；同時，針對目前孔雀石綠污水的治理，需要加緊研制其高效的治理方法，減少甚至避免孔雀石綠對人們的潛在危害；利用碳基吸附劑吸附孔雀石綠和生物吸附降解孔雀石綠還將是今后孔雀石綠治理研究發(fā)展的重要方向。 同時還要改進水產(chǎn)品中孔雀石綠及其殘留物檢測手段。目前，液相色譜分析法和液質聯(lián)用是檢測孔雀石綠及其殘留物最理想的檢測手段，也是最常用的檢測手段。但是這類分析方法普遍比較復雜，需要昂貴的分析儀器和受

20、過專門訓練的實驗操作人員，需要消耗大量的時間和經(jīng)費。因此，應采用固相萃取，同時結合分子印跡技術，降低樣品預處理后的溶液中基體干擾物種類和濃度，獲得更好的預處理產(chǎn)品。這樣就降低了檢測難度，提高了檢測效率，從而減少檢測時間和經(jīng)費，可以大大地減少孔雀石綠污染對我國的水產(chǎn)品出口造成的損失。參考文獻: 1 張彤晴, 周剛, 林海. 孔雀石綠溶液水體自然降解初步研究J. 江蘇農(nóng)業(yè)科學. 2007(1): 211-214. 2 聞瑞梅, 葛偉偉. 用185nmUV降解水中二苯甲酮和孔雀石綠J. 環(huán)境科學學報. 2007, 27(4): 587-594. 3 夏金虹, 唐郁生. SiO2負載TiO2膜光催化降

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