- 廖颖敏;宋逍冲;黄晓佳;
随着工业化进程的加快，重金属污染问题日益凸显，对生态环境和人体健康造成潜在威胁。利用磁固相萃取法（MSPE）对基底复杂、目标物含量低的样品进行有效前处理，对于重金属的检测及形态分析至关重要。近年来，经过优化设计和功能化修饰制备的磁性萃取材料因其高选择性、高吸附能力和高效分离能力等特性而备受关注。本文分类评述了近年来基于离子印迹聚合物、壳聚糖、金属有机框架、离子液体和其它聚合物的磁性复合材料在萃取环境水样、海产品、放射性废物和食品等样品中的重金属离子，以及与其它检测技术联用实现对重金属离子检测及形态分析中的应用研究进展，主要讨论了代表性材料的制备及其对重金属离子的吸附效果，分析了此研究面临的挑战，并展望了其未来的发展趋势。
2024年10期 v.52 1379-1389页 [查看摘要][在线阅读][下载 1143K] [引用频次：2 ] |[阅读次数：8 ] |[下载次数：198 ] |[网刊下载次数：0 ] - 詹小贞;张清源;底浩楠;颜晓梅;
细胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）是由细胞分泌并释放到细胞外基质的具有膜结构的纳米小泡，携带有来源于母细胞的生物活性分子，是细胞之间信息交流和物质传递的媒介。相较于人工合成的纳米载体，EVs具有更低的免疫原性、更好的生物相容性以及更强的跨越生物屏障能力，是理想的核酸药物递送载体。本文综述了EVs作为核酸药物载体的装载技术，深入分析并讨论了内源性和外源性装载方法的性能及应用进展、核酸装载质量的评估策略以及EVs介导的核酸递送在癌症治疗中的应用，总结了EVs作为核酸递送载体在癌症治疗中的优势与现存挑战，并展望了其未来在临床应用中的发展前景。
2024年10期 v.52 1390-1402页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K] [引用频次：3 ] |[阅读次数：4 ] |[下载次数：336 ] |[网刊下载次数：0 ] - 徐桃;田祥伟;刘艳伟;郭瑛瑛;胡立刚;阴永光;张庆华;蔡勇;江桂斌;
细胞是生物体的基本结构和功能单元，不同细胞的组成成分及其与外源物质的作用行为均存在差异（即细胞异质性）。单细胞电感耦合等离子体质谱技术（Single cell-inductively coupled plasma-mass spectrometry, SC-ICP-MS）通过高通量逐个引入单细胞，可对单个细胞中的元素进行高灵敏检测和定量分析，有效提供细胞异质性信息。本文介绍了不同类型细胞（单细胞体系、易团聚和贴壁细胞体系、动物组织和植物组织）的SC-ICP-MS单细胞样品制备流程，包括分离、洗涤和固定等步骤，以及目前通用的样品引入系统和定量方法的优势和存在的问题，总结了近年来SC-ICP-MS在检测细胞内源物质（内源元素和内源蛋白质）、外源物质（重金属、金属药物和纳米颗粒）和同时检测内外源物质等方面的应用，并对SC-ICP-MS在分析方法和应用领域方面的未来发展进行了展望，包括单细胞样品制备、传输效率和离子化效率评估标准的优化以及多参数细胞分析平台的建立等。
2024年10期 v.52 1403-1421页 [查看摘要][在线阅读][下载 1565K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：8 ] |[下载次数：201 ] |[网刊下载次数：0 ] - 邢国慧;刘丽红;张俊辉;何滨;阴永光;胡立刚;江桂斌;
纳米银（AgNPs）被广泛应用于生物医学、日化用品和食品工业等领域，其暴露引起的潜在健康影响引起了公众的广泛关注。生物基质中AgNPs的准确分析是研究AgNPs生物安全性的基础。在现有的分析检测技术中，单颗粒电感耦合等离子体质谱法（Single particle-inductively coupled plasma-massspectrometry, sp-ICP-MS）具有分析速度快、灵敏度高、操作简单、可同时检测AgNPs与银离子形态等优势。然而，生物基质中的AgNPs具有形态动态变化、基质干扰严重等特点，对其前处理与分析有较高挑战性。目前已有一些关于sp-ICP-MS方法应用于不同场景中金属纳米颗粒检测的综述，但对生物基质中AgNPs的分析仍缺乏参考标准，难以实现准确的定量分析，因此需要对现有方法进行总结和进一步优化。本文从方法应用的角度回顾了近年来基于sp-ICP-MS技术分析生物基质中AgNPs的研究进展，包括颗粒提取方法、技术原理以及数据处理等方面，并探讨了目前sp-ICP-MS应用于生物组织中AgNPs检测存在的问题以及未来的发展趋势。
2024年10期 v.52 1413-1423页 [查看摘要][在线阅读][下载 947K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] |[下载次数：176 ] |[网刊下载次数：0 ] - 刘双;于永亮;王建华;
开发适于现场分析的小型仪器装置对于常态和应急状态下的环境质量评估、生命健康保障及食品质量控制具有重要意义。微等离子体具有体积小、功耗低等特性，已成为研制小型原子发射光谱（OES）仪器的核心技术。本文综述了以微等离子体为激发源的小型化OES系统的研究进展，阐述了介质阻挡放电（DBD）、尖端放电（PD）和大气压辉光放电（APGD）微等离子体激发源的结构组成和性能，介绍了适用于不同相态样品的高效引入策略，总结了微等离子体OES系统集成及其小型化的研究进展，以及在环境、生物和食品样品现场分析中的应用，讨论了微等离子体OES系统的局限性和未来的发展趋势，提出了小型化OES系统发展亟待解决的相关问题。
2024年10期 v.52 1424-1434页 [查看摘要][在线阅读][下载 1247K] [引用频次：4 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：303 ] |[网刊下载次数：0 ] - 姜文轩;吴俣;许维庆;周莹;朱成周;林跃河;
水解纳米酶作为一种新型人工酶，具有类水解酶催化活性以及独特的物理化学性质，克服了天然酶在实际应用中的限制，被开发出了新的应用领域。仿生催化的兴起，激发了多种水解纳米酶的设计和开发的研究。然而，由于天然酶催化机制复杂，对其中多种辅因子的精确模拟仍然是一个巨大挑战。本文总结了近年来水解纳米酶的类酶催化及传感应用研究概况，介绍了水解纳米酶仿生设计的最新进展，重点介绍了金属位点和氨基酸微环境两个关键辅因子，概述了水解纳米酶在农药检测、离子检测和生物分子检测等方面的应用，并讨论了水解纳米酶目前面临的机遇和挑战。
2024年10期 v.52 1435-1445页 [查看摘要][在线阅读][下载 1353K] [引用频次：2 ] |[阅读次数：4 ] |[下载次数：611 ] |[网刊下载次数：0 ] - 刘琳;杨航;黄姹;刘倩;江桂斌;
磁性颗粒（Magnetic particles, MPs）广泛存在于多种环境介质中，具有环境赋存浓度高和来源复杂等特性。近十年，随着MPs分离技术和检测方法的快速发展，关于人体内存在外源性MPs的报道层出不穷。其中，在人脑和血液中检测出MPs的报道引起了人们对健康风险的高度关注，尤其是MPs的赋存可能与阿尔兹海默病等神经退行性疾病的发生存在潜在关联。因此，对环境和生物介质中的MPs开展全面分析是理解其物理化学性质、了解其生物地球化学循环过程以及评估其环境和健康风险的重要基础。本文系统地总结了MPs在不同环境介质及生物体中的赋存情况，归纳了近年来MPs的分离手段、表征手段、定性及定量分析方法和溯源技术，并对MPs分析技术的未来发展前景进行了展望。
2024年10期 v.52 1446-1460页 [查看摘要][在线阅读][下载 1312K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：3 ] |[下载次数：145 ] |[网刊下载次数：0 ] - 胡悦莉;张程超;李嫣;位艳雪;刘睿;吕弋;
金属元素探针标记策略是将金属元素标记在生物分子上并作为信号探针，通过生物识别，联用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）实现对生物分子的定量分析。金属元素标记与ICP-MS技术联用的方法具有灵敏度高、分辨率高和基质效应低等独特优势，拓展了生物分子定量分析的研究思路。金属元素标记策略已被广泛应用于生物分析领域，能够实现灵敏分析和多组分同时检测，并克服了生物分子所处复杂环境产生的干扰，具有良好的应用前景。本文从金属元素探针标记策略出发，系统总结了金属离子标记策略、金属纳米颗粒标记策略、DNA模板化金属纳米颗粒的无标记策略的发展概况，分析了其优缺点，综述了金属元素探针标记策略在生物分子高灵敏度分析和多重检测中的应用研究进展，并展望了其未来的发展趋势。
2024年10期 v.52 1457-1464页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：118 ] |[网刊下载次数：0 ] - 杨学舸;陈怀义;潘星宇;杨金磊;唐飞;张四纯;
在过去的几十年里，超临界流体色谱（Supercritical fluid chromatography, SFC）作为液相色谱（Liquid chromatography, LC）分离技术的补充引起了研究者的极大关注，特别是SFC与质谱（Mass spectrometry, MS）联用，在代谢组学和脂质组学等方面展示了广阔的应用前景。与LC-MS的接口相比，SFC-MS的接口存在一些特殊的问题，需要采用专门设计方案才能解决。本文对SFC-MS接口技术进行了归纳、分类和总结，重点介绍了不同接口设计对检测性能的影响，总结了不同类型接口的适用性，评述了SFC-MS在不同领域的应用进展，并对其发展趋势进行了分析和展望。
2024年10期 v.52 1465-1474页 [查看摘要][在线阅读][下载 945K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] |[下载次数：375 ] |[网刊下载次数：0 ] - 郑欣雨;潘建章;方群;
类器官是由干细胞或者肿瘤细胞等体外培养自组装形成的三维细胞复合体，在形态和功能方面较传统二维细胞药物筛选模型具有更高的仿真性。但是，常规的基于培养皿或孔板中基质胶圆顶的类器官培养技术存在通量低和耗时长的问题，限制了高通量类器官药物筛选的应用。针对此问题，近年来发展了一系列微流控高通量类器官培养和药物筛选技术。本文从微流控技术出发，对当前高通量类器官药物筛选应用的类器官培养、给药和结果检测3个环节的研究进展进行了综述。根据类器官培养单元形式的不同，将类器官培养技术分为微流控液滴、微孔和微柱；根据给药系统结构和工作方式不同将给药系统分为微通道网络和药物液滴阵列；根据获得信息的形式不同，将高通量结果检测手段分为酶标仪、显微镜、高内涵成像分析仪和芯片传感器。对基于上述技术对典型类器官药物筛选的研究进展进行了介绍，并对其未来发展前景进行了展望。
2024年10期 v.52 1475-1486页 [查看摘要][在线阅读][下载 1198K] [引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：851 ] |[网刊下载次数：0 ]
- 王蕾;易立;李华敏;陈石;杨利民;严晓文;王秋泉;
电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）因具有灵敏度高、准确度好、抗干扰能力强和多元素检测等优点，近年来在生物分子定量分析中显示出巨大的应用潜力。元素标签通过靶向基团与元素报告基团组装，实现对目标生物分子的特异性标记和信号报告，对基于ICP-MS的生物定量分析的性能具有至关重要的作用。抗体可与细胞表面的抗原高度特异性结合，是最常用的靶向递送载体之一。传统的随机化学偶联方法难以控制抗体的偶联位点和载荷数量，会增加抗体偶联物的异质性，影响抗体与抗原的特异性识别和结合能力，降低元素标签的靶向能力、定量分析的准确性和标签稳定性。针对这些问题，本研究对抗体的定点偶联策略进行了研究，采用多肽亲和标记技术，将一段短链DNA定点偶联到免疫球蛋白G(IgG)抗体K248位，通过DNA碱基互补配对，实现了单克隆抗体与稀土元素Eu修饰的噬菌体MS2衣壳蛋白的精准组装，并基于此制备了高灵敏度和高选择性的元素标签。本方法克服了随机偶联造成的元素标签的异质性问题，确保了元素标签的靶向特异性、亲和力和信号放大能力。研究结果表明，此元素标签与癌细胞表面的表皮生长因子受体（Epidermal growth factor receptor, EGFR）特异性结合，利用单细胞ICP-MS技术成功实现了癌细胞表面抗原的单细胞分析检测。
2024年10期 v.52 1496-1507页 [查看摘要][在线阅读][下载 1361K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[下载次数：115 ] |[网刊下载次数：0 ] - 许全凤;朱煜扬;冷宜昕;胡勇军;杭纬;
激光作为质谱仪器常用的离子源，不仅可用于样品的直接解吸电离，还可用于中性分子的后电离，从而提高电离效率。为了探究单光子电离技术的电离效果，本研究采用515 nm波长的飞秒激光作为解吸源、118 nm波长的纳秒激光作为后电离源，通过实验室自行搭建的激光解吸-激光后电离飞行时间质谱仪（LDPI-TOFMS），对3类有机物质（吖啶类、吩噻嗪类和金属卟啉类化合物）进行分析。结果表明，单光子电离技术产生的碎片少，能保护分子离子不碎裂，特征离子峰和加合离子峰明显，可以实现对这些物质的软电离。同时，本研究采用266 nm波长的纳秒激光作为多光子后电离源进行对比，结果表明，多光子电离技术会使物质碎裂严重，产生较多的碎片离子，导致谱图难以解析，进一步证明了单光子后电离可作为一种软电离技术用于多种有机物的分析。激光解吸单光子后电离质谱法操作简单且无需复杂的样品前处理，有望为表面分析、薄层分析及复杂混合物分析提供一种高灵敏度和高特异性的分析方法。
2024年10期 v.52 1508-1516页 [查看摘要][在线阅读][下载 1268K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[下载次数：127 ] |[网刊下载次数：0 ] - 石庭姣;陈丽建;严丽霞;赵旭;严秀平;
微塑料对环境和人类健康构成严重威胁，但对于微塑料在生物体内的循环分布及转运过程目前尚未得到充分评估。因此，构建可以成像示踪微塑料的探针，对实现微塑料在机体内循环转运的可视化监测具有重要意义。半导体聚合物不含重金属离子，易生物降解，并且不存在放射性污染，在不持续激发光条件下可获得无组织背景荧光的高信噪比余辉成像，在生物成像领域具有良好的应用前景。本研究以聚苯乙烯微球为微塑料模型、苯乙烯为反应单体、聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂、过硫酸钠为引发剂，在反应过程中将半导体聚合物聚[（9,9-二（2-乙基己基）-9H-氟-烯-2,7-亚乙烯）-共-（1-甲氧基-4-(2-乙基己氧基)-2,5-亚苯基-亚乙烯基）]和光敏剂2,3-萘菁硅二（三己基硅氧烷）进行共同掺杂，合成得到了余辉发光时间长达96 h、组织穿透深度可达到1.8 cm的聚苯乙烯复合微球。研究结果表明，导体聚合物和光敏剂的掺杂对微球的粒径和Zeta电势的影响较小，在小鼠活体内的余辉发光信号可以被持续监测24 h。对解剖后的小鼠器官进行成像发现，灌胃48 h后的小鼠胃部仍可观测到余辉信号。本研究为生物活体内微塑料的成像示踪提供了新方法。
2024年10期 v.52 1517-1527页 [查看摘要][在线阅读][下载 1751K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：244 ] |[网刊下载次数：0 ] - 熊彦棋;闫晗;陈家灯;田云飞;侯贤灯;
采用原子发射光谱法测定元素含量时，利用放电等离子体光源通常难以直接分析导电性差的样品。本研究利用石墨作为导电介质，将其与金属盐和二氧化硅混合用于压片制作土壤分析样品，然后采用钨针电极对样品放电，产生的尖端放电微等离子体激发样品中待测元素的原子发射光谱信号，从而实现非导电土壤样品的放电等离子体原子发射光谱分析。通过采用Cu 324.7 nm谱线作为分析线，考察实验条件对其激发的影响，实现对标准样品和实际样品中痕量铜的准确测定。本方法也可用于其它重金属（如锰、铁和锌等）的检测，为非导电样品的放电等离子体原子发射光谱分析提供了制样参考，有望用于土壤样品中重金属的现场快速分析。
2024年10期 v.52 1528-1535页 [查看摘要][在线阅读][下载 939K] [引用频次：2 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：226 ] |[网刊下载次数：0 ] - 韩适;孙广义;李欣宇;冯新斌;
锑（Sb）是一种有毒的金属元素，不同价态的锑在环境中的迁移、转化及行为模式也不同。为了深入研究锑及其化合物在地球表生生态环境中的地球化学循环，准确测定不同价态的同位素组成至关重要。本研究建立了一种通过色谱分离并结合多接收电感耦合等离子体质谱测定水体样品中不同价态同位素组成的前处理方法，并成功用于天然雨水样品和晴隆矿区地下水样品中Sb的测定。在前处理过程中，采用5 mmol/L乙二胺四乙酸二钾盐（EDTA）和2 mmol/L邻苯二甲酸氢钾（KHP）的混合溶液（pH 4.5）作为流动相，通过Hamilton PRP-X100阴离子交换色谱柱分离水体样品中的Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ），利用一系列单因素实验确定最佳分离条件为：柱温40℃，高效液相泵流速1.5 m L/min。结果表明，色谱柱分离前后，Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）溶液以及混合价态标准溶液中的Sb（Ⅲ）和Sb（Ⅴ）的回收率分别为99%±1%、103%±1%以及106%±1%、101%±1%，并且不同价态的同位素组成在通过色谱柱前后保持不变。此外，在天然雨水样品中添加不同价态的锑标准溶液，验证了本方法的可靠性。本研究为深入研究锑及其化合物在地球表生生态环境中的地球化学循环提供了重要的技术支撑。
2024年10期 v.52 1536-1543页 [查看摘要][在线阅读][下载 953K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[下载次数：221 ] |[网刊下载次数：0 ] - 饶宇;代渐雄;陈莎;杨燕婷;樊庆文;段忆翔;
基于激光诱导击穿光谱（Laser induced-breakdown spectroscopy, LIBS）的元素成像分析可为油气勘探活动提供重要的参考，提升LIBS元素成像分析仪器的扫描速度和空间分辨率有助于提高矿物表面元素分析的效率，对实现原位、实时和快速的LIBS分析具有重要意义。本研究基于扫描振镜装置开发了一种高速扫描LIBS元素成像分析仪，实现了100 Hz的扫描速度和50μm的空间分辨率。采用元素分布均匀的铝合金标准样品考察了此仪器的光谱数据稳定性，结果表明，利用此仪器采集4处不同位置的光谱数据，其相对标准偏差（RSD）分别为2.76%、2.79%、2.35%和2.55%，满足分析需求。同时优化了光谱采集通道，最终选择337～595 nm的光谱范围。采用此仪器对基质复杂的陨石矿物样品表面的主要元素进行成像分析，结合多元素成像算法可在同一图像上对4种主要元素进行可视化分析，揭示了元素分布的高度细节和复杂性。此仪器结合多元素成像分析算法可从微观尺度角度为地质研究过程中矿物中元素分布快速成像提供技术支持。
2024年10期 v.52 1544-1552页 [查看摘要][在线阅读][下载 1161K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：3 ] |[下载次数：288 ] |[网刊下载次数：0 ] - 刘畅;徐明;
肾脏是无机汞（Hg（Ⅱ））的主要累积与损伤器官之一。然而，目前研究Hg（Ⅱ）致肾脏毒性的机制仍局限于常规的生化指标与组织病理分析方法，无法全面反映肾脏的损伤特征及其空间异质性。为了探究因Hg（Ⅱ）暴露致肾脏损伤的主要特征与作用机理，本研究采用空气动力辅助解吸电喷雾质谱成像（AFADESI-MSI）技术探究了BALB/c小鼠经饮用水中Hg（Ⅱ）暴露后造成的肾脏损伤特征及典型代谢物的变化规律。组织病理分析结果显示，经3 mg/L Hg（Ⅱ）暴露28 d后，小鼠肾小球结构未见明显异常，但肾小管的管腔轻微扩张，上皮细胞扁平，间质中度扩张充血，同时出现淋巴细胞浸润，说明Hg（Ⅱ）造成了肾小管损伤，并诱发了肾小管间质炎症。与常用于肾功能评价的血生化分析法相比，质谱成像（MSI）法可更灵敏地检出Hg（Ⅱ）暴露后肾脏损伤的生物标志物变化，如肌酐。实验结果表明，与对照组相比，Hg（Ⅱ）暴露会导致皮质、髓质和肾盂区域的亚精胺、精氨酸、肌酸和肌酐水平增加，呈现出空间异质性。此外，Hg（Ⅱ）暴露还引起髓质、皮质和肾盂区域的还原型谷胱甘肽、氧化型谷胱甘肽和半胱氨酸水平升高，说明Hg（Ⅱ）可通过干扰氧化还原稳态，引起氧化应激损伤，干扰正常尿素循环，导致肾脏功能异常。MSI技术可为原位解析重金属的人体健康危害和毒性机理提供新的视角。
2024年10期 v.52 1553-1565页 [查看摘要][在线阅读][下载 1477K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：4 ] |[下载次数：197 ] |[网刊下载次数：0 ] - 曹玉嫔;陈海平;梁洁;邓必阳;
卵巢癌是致命的妇科恶性肿瘤之一，其生物标志物的含量是一个重要的临床诊断依据。联合检测人血清中糖类抗原125(Carbohydrate antigen 125, CA125)和人附睾分泌蛋白4(Human epididymis protein 4,HE4)可提高卵巢癌的临床诊断准确率。本研究建立了一种氨基功能化的氧化锌量子点（ZnO QD）和二氧化锡量子点（SnO_2 QD）标记抗体结合磁免疫单颗粒电感耦合等离子体质谱法分析人血清中卵巢癌生物标志物CA125和HE4的新方法。本方法将氨基功能化的四氧化三铁磁性纳米粒子与CA125和HE4一抗结合，用于捕获CA125和HE4抗原；利用自行合成的ZnO QD和SnO_2 QD分别标记CA125和HE4二抗，通过ICP-MS测定Zn和Sn的信号频数从而实现对CA125和HE4的定量分析。在最佳实验条件下，CA125和HE4的线性范围分别为0.02～200 U/mL和0.02～100 ng/mL，检出限（3σ）分别为0.004 U/mL和0.006 ng/mL，相对标准偏差（RSD）分别为2.2%和3.5%(n=6)。本方法具有灵敏度高、选择性好和试剂消耗少等优点，已成功用于人血清中CA125和HE4含量的测定。
2024年10期 v.52 1562-1572页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K] [引用频次：3 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：306 ] |[网刊下载次数：0 ] - 蔡朝晴;黄雯静;汪正;
采用液体阴极辉光放电发射光谱（SCGD-OES）技术测定溶液中的重金属银（Ag）、铅（Pb）和铊（Tl）时尚存在灵敏度不足的问题。为了提高SCGD-OES对Ag、Pb和Tl元素的分析性能，本研究采用石英室引入放电气氛的封闭式结构，对比分析了空气、纯氩气、纯氦气和氢氦混合气4种气氛下SCGD-OES的光谱特征和元素信号强度。研究结果表明，惰性气氛能够有效改善SCGD等离子体的激发能力，进而提升元素信号，同时由于隔绝了空气，显著降低了背景辐射。相比于空气放电SCGD-OES，以纯氦气为放电气体的封闭式SCGD-OES将Ag、Pb和Tl的信号强度提升2.6～3.8倍，检出限分别由2.5、112.1和14.8μg/L降低至0.7、28.0和1.9μg/L。
2024年10期 v.52 1573-1580页 [查看摘要][在线阅读][下载 946K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] - 丁建明;王鑫;张容玲;周利园;张天龙;汤宏胜;李华;
微塑料（MPs）作为一种水环境的新兴污染物，具有极性结构、粒径小（通常小于5 mm）、比表面积大、稳定性好和生物降解难等特点，能够对水生生物的正常生理活动产生不利影响，并在包括人类在内的生物体内积聚，因此亟需建立水环境中MPs的快速且准确的定量分析方法。本研究将拉曼光谱结合偏最小二乘（Partial least squares, PLS）法用于实际水样中聚乙烯（Polyethylene, PE）和聚苯乙烯（Polystyrene, PS）的快速准确的定量分析。首先，制备了33个含有不同浓度MPs的模拟水样，并采集其拉曼光谱；其次，考察了6种光谱预处理方法（归一化、多元散射校正、标准正态变换、一阶导数、二阶导数和小波变换）对PLS校正模型预测性能的影响，并分别采用协同区间偏最小二乘算法（Synergy interval partial least squares, Si PLS）、变量重要性投影（Variable importance in projection, VIP）和互信息（Mutual information, MI） 3种变量选择方法对PLS校正模型的输入变量进行选择与优化，采用留一法对PLS校正模型的预测能力进行考察与验证。在最优的光谱预处理、变量选择、输入变量和潜变量等条件下，建立了基于蒸馏水的小波变换-偏最小二乘（WT-PLS）校正模型，并对实际水样中PE和PS的含量进行了预测（PE和PS的预测相关系数（R~2_p）分别为0.9540和0.8472，预测误差（Error_p）分别为0.0690和0.1126）；建立了基于混合水样的MI-PLS校正模型，对实际水样具有最佳的预测性能（PE和PS的R~2_p分别为0.9776和0.9755, Error_p分别为0.0360和0.0392）。本方法为实际水样中MPs以及其它有机污染物的定量分析提供了新思路与新方法。
2024年10期 v.52 1581-1590页 [查看摘要][在线阅读][下载 993K] [引用频次：7 ] |[阅读次数：6 ] |[下载次数：761 ] |[网刊下载次数：0 ] - 邢鹏举;付媛;BELSHAW Nicholas Stanley;董俊航;刘星;郑洪涛;朱振利;
纳米至微米级的颗粒物在环境科学、生命科学与核安全等领域受到高度关注，其元素和同位素特征分析对颗粒物溯源、评估颗粒物对人类健康和环境的潜在风险等研究具有重要意义。针对现有商品化多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）检测系统存在响应速度慢、难以满足单颗粒瞬时信号分析的问题，本研究利用高速数字示波器构建了一套纳秒时间分辨的“事件触发信号捕获”（Event-triggered signal capture, ETSC）系统。将此系统与MC-ICP-MS结合，实现了稀土纳米颗粒内微小质量水平（ag～fg级别）的元素和同位素特征的准确分析。ETSC系统能够在纳秒时间分辨率下准确记录二次电子倍增器（EM）捕获的单个颗粒事件中的离子脉冲，提供单颗粒事件的完整轮廓，显著提高了单颗粒瞬时信号获取的准确度和灵敏度。结果表明，ETSC系统可以实现50 nm稀土掺杂颗粒中ag质量水平的镱（Yb）元素的定量分析，检出限低至38 ag；氧化钇模拟核颗粒的单颗粒同位素比值分析的标准偏差（SD）可达到0.047(~(173/171)Yb)，对多个氧化钇颗粒的~(176/171)Yb和~(173/171)Yb同位素分析的标准误差（SE）达到了2‰～3‰水平。此外，将氧化镱纳米颗粒作为模拟核颗粒添加到江水、湖水、浅层地下水和土壤等环境样品中，通过简单的颗粒提取方法，利用ETSC系统实现了颗粒同位素比值的准确分析。本研究开发的ETSC系统为单个核颗粒中ag～fg质量水平的元素与同位素分析提供了一种灵敏且具有广阔应用前景的新方法。
2024年10期 v.52 1591-1601页 [查看摘要][在线阅读][下载 3226K] [引用频次：1 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：81 ] |[网刊下载次数：0 ] - 马源源;胡晓辉;丁永玉;高祥栋;段太成;
基于有氧燃烧结合氢化物发生原子荧光光谱（HG-AFS）法构建了高通量测定有机质样品中硒（Se）含量的在线样品分解与检测方法。Se有氧燃烧唯一产物SeO_2在开放系统中被定量捕获在燃烧瓶壁上，然后以10%(V/V)HCl载流液与2%(m/V)NaBH_4还原液在燃烧瓶内进行在线洗脱及原位蒸气发生反应。在优化的条件下，对于0.2 g的最大样品处理量，样品分析通量为20 sample/h, Se的检出限（LOD, 3SD）低至0.012 mg/kg，平行测定的相对标准偏差（RSD, n=6）为1.7%。采用本方法对认证参考物质扇贝（GBW10024）和鸡肉（GBW10018）的测试结果与标称值一致，并且实际样品的测试结果与传统湿法消解的测试结果吻合良好，表明本方法的准确性良好。
2024年10期 v.52 1602-1608页 [查看摘要][在线阅读][下载 834K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：98 ] |[网刊下载次数：0 ] - 张鼎文;李会来;李凡;郭伟;靳兰兰;胡圣虹;
随着薄膜沉积工艺技术的进步以及对光伏材料的质量要求不断提高，准确获得多层纳米薄膜材料各薄层的厚度已成为必要条件。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）已成功应用于金属镀层等薄膜材料的深度剖析，但元素信号的混合效应严重影响层界面的判别和薄层厚度测定的准确性。本研究采用具有高深度分辨率的LA-ICP-MS方法测定了PbS胶体量子点（Colloidal quantum dot, CQD）光电器件薄膜的厚度，对比了不同激光参数对剥蚀过程中元素信号混合效应的影响。结果表明，通过优化激光能量密度和斑径等参数，可改善激光与多层纳米薄膜材料的剥蚀行为，减少元素信号的混合。采用自行研制的气溶胶快速洗出小体积管式剥蚀池可有效地提高气溶胶的传输效率，洗出时间低至（1.60±0.6） s，与商用圆柱形剥蚀池相比，多层薄膜样品的深度剖面轮廓更清晰。层交界面的深度剖析轮廓表明，PbS量子点层剥蚀时呈现明显的热熔蚀现象，PbS/ZnO的层界面元素信号混合严重。在激光能量2.5 J/cm~2、斑径32μm和剥蚀频率1 Hz的条件下，PbS CQD光电器件中Au、PbS和ZnO层的平均剥蚀速率分别为（60±2）、（69±5）和（22±2） nm/pulse，深度分辨率分别为（26±2）、（213±11）和（68±6） nm。利用本方法对同一批次的PbS CQD光电器件薄膜厚度进行测定，测定结果与扫描电子显微镜（SEM）测量值具有良好的一致性，相对偏差小于6%。本方法可准确测定纳米级多层薄膜样品的厚度，为提高光伏器件性能和监控产品质量提供了新方法。
2024年10期 v.52 1609-1618页 [查看摘要][在线阅读][下载 2656K] [引用频次：0 ] |[阅读次数：2 ] |[下载次数：115 ] |[网刊下载次数：0 ] - 唐燕花;高英楠;陈江艳;郭心怡;李绍涌;李悦;周振;高伟;
通过改进QuEChERS前处理方法，结合超高效液相色谱-串联三重四极杆质谱技术，建立了一种快速检测茶叶中百草枯和敌草快的方法。4种茶叶粉末经乙腈-0.1%甲酸溶液（3∶7, V/V）超声提取后，以400 mg C_(18)和400 mg PSA作为净化剂对上清液进行净化，采用亲水型HILIC色谱柱（100 mm×2.1 mm,1.8μm）进行分离，0.1%甲酸-水（含5 mmol/L甲酸铵）和乙腈为流动相进行等度洗脱，在电喷雾电离源（ESI+）下，采用多反应监测扫描方式（MRM）进行测定，通过基质匹配标准溶液外标法进行定量分析。结果表明，在4种茶叶基质中，百草枯含量在0.18～200μg/kg范围内、敌草快含量在0.36～200μg/kg范围内线性关系均良好，相关系数（R2）分别在0.9939～0.9976和0.9959～0.9987范围内，方法检出限分别为0.06和0.12μg/kg，定量限分别为0.18和0.36μg/kg，茶叶样品的平均加标回收率为84.4%～128.8%，相对标准偏差（RSD）为0.6%～13.5%。本方法操作简单高效、定量分析准确、检出限低，可用于对茶叶样品中百草枯和敌草快的快速检测。
2024年10期 v.52 1619-1627页 [查看摘要][在线阅读][下载 916K] [引用频次：3 ] |[阅读次数：9 ] |[下载次数：528 ] |[网刊下载次数：0 ] 下载本期数据