2.3实验条件的优化


缓冲液的pH值、沉积电位以及沉积时间会直接影响CH3Hg+在金微电极表面的沉积过程，进而影响CH3Hg+检测的灵敏度。通过考察以上参数对0.50μg/L CH3Hg+溶出峰电流的影响，最终获得最佳实验参数，如表1.

表1 CH3Hg+检测条件优化


反应条件的优化实验步骤为：①在沉积电位为——1.0 V、沉积时间为500 s、不同pH值（3.0、4.0、5.0和6.0）条件下，研究金微电极对CH3Hg+的响应情况。实验得出，在pH=5.0时，所对应的CH3Hg+溶出峰电流最高为0.306 nA，故选用该pH值进行后续实验。②在缓冲液pH=5.0、沉积时间为500 s条件下，探究在沉积电位为——1.2——0.6 V内金微电极对CH3Hg+的变化。结果发现，当沉积电位为——0.8 V时，CH3Hg+溶出峰电流最高为0.321 nA，因此，将——0.8 V作为最佳沉积电位继续后续实验。③在pH=5.0、沉积电位为——0.8 V时，探究沉积时间为400——1200 s（400、600、800、1000和1200 s）内金微电极对CH3Hg+的相应情况。结果发现，适当延长沉积时间有利于CH3Hg+的有效沉积检测，在沉积时间为800 s时，CH3Hg+溶出峰电流值达到最高值约为0.472 nA.综上，最终选择以pH值为5.0、沉积电位为——0.8 V、沉积时间为800 s为最佳实验条件。


2.4 CH3Hg+在金微电极上的溶出伏安响应


相对其他伏安技术，DPV检测有较高的灵敏度以及较好的分辨率。在优化后的试验参数下：pH值为5.0的0.1 mol/L醋酸缓冲液，在——1.0 V沉积电位下富集800 s，不同质量浓度的CH3Hg+在金微电极中的DPV氧化峰电流响应曲线和金微电极对不同质量浓度CH3Hg+的校准曲线，结果如图3.由图3（a）不难发现，在金微电极上CH3Hg+于0.56 V处有一个显著的响应峰，并且随着CH3Hg+质量浓度的增大而增高。由图3（b）可见，CH3Hg+的溶出峰电流与其浓度在0.05——0.50μg/L内有很好的线性关系，其线性回归方程为I=0.354ρ-0.008，通过线性方程斜率计算得出灵敏度为0.354 nA/（μg·L），相关系数为0.998.按照3倍信噪比算法，得出检测限为0.012μg/L，远低于世界卫生组织给出的关于饮用水中CH3Hg+质量浓度的指导值（1.0μg/L）。表2为不同电极对CH3Hg+检测灵敏度的比较，由表2可见，用于检测CH3Hg+的传感器相比以往检测方法更为敏感简捷，表明金微电极分析检测具有更广泛的应用前景。

表2不同电极对CH3Hg+灵敏度

图3 CH3Hg+在金微电极上的溶出伏安响应


2.5干扰性研究


考虑到实际检测的水环境要比缓冲溶液成分更复杂，重金属离子相互干扰现象可能会对检测结果造成影响。为此，本实验研究了其他重金属离子对CH3Hg+检测的干扰行为，分别加入质量浓度均为40μg/L的两种重金属离子（Cu2+和Hg2+），测量CH3Hg+质量浓度为1.0——8.0μg/L时的响应电流变


化。不同质量浓度下CH3Hg+在醋酸缓冲液中的DPV响应如图4（a）。由图4（a）可见，CH3Hg+、Cu2+和Hg2+的出峰位置相距较远，Cu2+和Hg2+的存在并不会对CH3Hg+的检测产生明显的影响。CH3Hg+的溶出峰位置在0.60 V左右，随着CH3Hg+质量浓度的增加，与溶出峰电流呈良好的线性关系，所构建传感器对CH3Hg+仍保持显著的电化学信号增量，说明该传感器选择性和抗干扰性良好。

图4金微电极在40μg/L Cu2+和40μg/L Hg2+共存，以及仅Hg2+存在时CH3Hg+的电化学响应曲线


CH3Hg+检测的最大干扰离子为无机汞Hg2+，ABOLLINO等采用金纳米粒子改性玻碳电极（AuNPS-GCE）研究Hg2+存在的环境下CH3Hg+的伏安行为，实际检测发现，构筑的电化学传感器未能实现对CH3Hg+的选择性分析，二者溶出峰存在重叠现象，添加SnCl2络合缓冲液中的Hg2+，最终实现了对CH3Hg+的选择性检测。KOROLCZUK等开发出一种全氟磺酸——聚四氟乙烯（nafion）修饰金膜电极研究Hg2+存在下CH3Hg+的灵敏分析，通过引入二乙烯三胺五乙酸与汞离子形成络合物从而减少对CH3Hg+检测的影响。本研究构筑的金微电极可直接实现对仅Hg2+存在下的CH3Hg+选择性分析。如图4（b），随着CH3Hg+的持续加入（ρ（CH3Hg+）为1.0——8.0μg/L），金微电极上的CH3Hg+沉积量增多，溶出电流逐渐增大，峰值电流高于无Hg2+情况下的电流值，呈现较好的线性关系，而Hg2+的溶出峰几乎无明显变化。这是因为金微电极独特的灵敏性以及金具有的超高导电性，致使其能很敏感地检测到CH3Hg+与无机汞离子的氧化性差异，在一定的酸性条件下，能将二者很好的区分出来。研究结果进一步说明用金微电极可以实现CH3Hg+在与单一离子Hg2+共存情况下的无干扰检测。


2.6电极的重现性测试


在电化学分析中，传感器的循环重复性能在实际检测分析中至关重要，将金微电极置于室温下15 d后，对质量浓度为5.0μg/L的CH3Hg+溶液进行5次连续的平行测定，5次监测数据均显示CH3Hg+溶出峰电流无明显变化，其检测结果的相对偏差为4.23%，重现性良好。同时，为测定该传感器的稳定性，将金微电极保存在0.1 mol/L ABS缓冲液中，并置于4℃下15 d后，然后每隔3 d进行DPV测试，结果表明，该电极仍然保留94.3%的初始响应值。因此，该金微电极传感器具有良好的稳定性，可长期使用。


2.7实际样品分析


为评估该CH3Hg+检测方法的适用性和准确性，对取自合肥工业大学斛兵塘的水样以及自来水样进行检测。样品经过简单的过滤处理后，用0.1 mol/L醋酸缓冲液（pH=5.0）以1∶9（体积比）进行稀释，利用传统的玻碳电极对水样进行检测时，未检测出CH3Hg+.而用本研究中的金微电极对水样进行检测时发现，当CH3Hg+初始质量浓度为0.015μg/L时，峰值电流为0.02 nA；当CH3Hg+添加质量浓度为0.20μg/L时，峰值电流为0.34 nA.向水样中滴加CH3Hg+并进行回收率实验，回收率如表3，这表明该方法可以适用于实际水样品的超痕量检测。

表3不同水样中CH3Hg+离子检测


结语


通过对比玻碳电极和金微电极在不加任何修饰剂的情况下对CH3Hg+的伏安响应分析，发现金微电极更为灵敏，最低检测质量浓度低至0.10μg/L.由于金微电极优异的导电性以及微型传感器的灵敏性，实现了对目标物CH3Hg+的超痕量检测，峰值电流与CH3Hg+质量浓度（0.05——0.50μg/L）呈较好的线性关系，检测限为0.012μg/L.金微电极具有良好的稳定性、重现性和抗干扰性。该检测机制具有组合方法简单、响应速度快、检测限低和取样少等优点，更加适用于水环境中重金属离子的痕量检测。研究数据表明，金微电极联合微分脉冲伏安技术是检测水环境中CH3Hg+的有效工具。