农产品重金属检测论文

浅谈重金属检测传感器技术的应用论文

摘要： 随着经济的迅猛发展和社会的日新月异, 人们对重金属的开采及加工越来越频繁, 这使得不少重金属存在于大气水以及土壤中, 在很大程度上加重了环境污染, 科学技术的迅猛发展为重金属检测传感器技术的研究提供了很好的途径。针对上述背景下, 对重金属检测传感器技术研究与应用进行合理性阐述, 以促进重金属检测传感器技术的进一步发展。

关键词： 重金属检测; 传感器技术; 环境污染;

重金属污染是环境污染的一个重要组成部分, 重金属在自然界中广泛存在, 随着人类的开采、冶炼、加工活动而使得重金属转变成化学状态或化学形态广泛分布于大气、水、土壤中, 随着时间的积累而不断留存、迁移, 从而引发严重的环境污染问题;重金属甚至还会随着废水的排出而流入海洋中, 对鱼和贝类造成严重的危害;重金属还会附着在人类的鼻腔和食物上, 造成人类呼吸道感染和重金属中毒[1]。重金属具有沉积性和不可降解性, 是一种非常危险的污染源, 因此对于重金属的研究与检测是十分关键的。通过调查与研究, 发现重金属检测传感器技术主要分为离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术四个方面, 本文通过对这四种传感器技术在重金属检测中的研究与应用作简要分析, 以推动重金属检测传感器技术的发展。

1 离子选择性电极传感器技术。

离子选择性电极传感器技术是一种操作简单、性价比高、准确有效的重金属检测传感器技术。离子选择性电极传感器技术因为不需要提前对样品进行操作而被广泛应用于重金属的在线检测中。目前, 国内外学者对离子选择性电极传感器技术进行了大量的研究, 发现选择性高、经济简单的离子选择性电极主要分为基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极和基于流系玻璃膜的离子选择性电极两种[2]。

基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极。

目前在对基于聚氯乙烯膜的离子选择性电极的研究中, 主要是对离子选择性电极的重金属离子的识别以及聚氯乙烯膜的结构和性能进行研究, 同时, 对不同的载体和膜增塑剂对离子选择性电极性能的影响作简要分析, 从而提高对重金属的识别能力。

基于流系玻璃膜的离子选择性电极。

基于硫系玻璃膜的离子选择性电极良好的红外线透过性是其他离子选择性电极无法相提并论的。许多发达国家都通过购买硫系玻璃膜的离子选择性电极来用于重金属检测工作。

2 光纤化学传感器技术。

对于光纤化学传感器技术的研究比离子选择性电极传感器技术的研究还要早, 光纤化学传感器技术的研究始于美国研究所, 从那以后, 许多国家都在实验室中对光纤化学传感器技术进行研究, 并应用到重金属检测中。陈雷等人对基于聚氯乙烯膜的光纤传感器进行研究并应用到铜离子的检测中, 取得了良好的效果[3]。李学强等人将注册分析法和激光激发荧光光谱技术应用到对金属离子传感器的研制中, 使我国饮用水中的重金属检测工作取得了很大的进展。

3 生物传感器技术。

第一个生物传感器始于Red String仪器公司。之后, 又在多个公司相继推出, 这些生物传感器主要是对人类血糖和尿糖中的重金属物质进行检测。重金属物质在人体中的留存和迁移会对人体的健康造成极大的威胁, 生物传感器可以与人体生物识别因素相互影响, 以达到对人体中的重金属含量进行检测, 从而预防重金属中毒的目的。通过研究发现, 生物传感器主要分为蛋白质为基础的'生物传感器以及整个细胞为基础的重金属传感器两种。

蛋白质为基础的生物传感器。

生物识别因素主要是促进消化的酶、防止病毒入侵的抗体、增强体质的金属键键合蛋白以及脱辅基酶蛋白质。以这几种生物识别因素为基础制作蛋白质为基础的生物传感器, 用来检测铜离子、锌离子、汞离子以及铅离子等金属离子。传统的生物传感器存在灵敏度低、选择性差等一系列缺点, 因此必须研制出选择性高的新型传感器来实现对重金属离子的检测, 这种新型传感器被称为蛋白质为基础的生物传感器。

整个细胞为基础的重金属传感器。

整个细胞为基础的重金属传感器可以实现对微型有机体生物标识的检测, 它具有所受干扰因素少、反应速度快等一系列优点, 可以实现对苔藓、海藻、酵母等海洋生物中的重金属的检测。随着生物医学和环境工程的蓬勃发展, 可以通过改进主传感器的途径来解决重金属检测过程中的干扰问题, 即在基因层次上设计细胞器。

4 结语。

综上所述, 本文通过对重金属检测传感器技术研究与应用进行分析, 主要从离子选择性电极传感器技术、光纤化学传感器技术、生物传感器技术以及微电极矩阵传感器技术这四个方面作简要分析, 为传感器检测技术在重金属中的研究与应用提供理论支持, 以减少重金属污染现象的发生。

参考文献

[1]张涛, 苏倡, 刘艳, 等.泥蚶 (Tegillarca granosa) 重组铁蛋白富集重金属离子的特性及化学传感器的研究[J].海洋与湖沼, 2017, 48 (4) :870-876.

[2]吕攀攀, 肖芳兰, 严锡娟, 等.构建一种基于双启动子模型的特异性检测镉离子的大肠杆菌传感器[J].生物工程学报, 2015, 31 (11) :1601-1611.

[3]贾朔.边超, 佟建华, 等.基于纳米金Core-satellites等离子体耦合增强效应的汞离子光纤传感器的研究[J].分析化学, 2017, 45 (6) :785-790.

关于重金属对蔬菜的污染问题研究与治理方法论文

摘要:近些年,随着全球经济化的迅速发展,含有重金属的污染物通过各种途径进入农业生态环境中,使土壤和水体受到污染。文章就重金属对蔬菜污染及治理方法做一浅谈。

关键词:重金属;污染;研究;治理方法

1 蔬菜是人们日常生活中必不可少的食物,蔬菜质量的优劣直接关系到人们的身体健康

影响蔬菜质量的最大危害是重金属污染。蔬菜中重金属污染主要来自工业“三废”,城镇生活垃圾、污水及农业生产本身。按蔬菜被污染的途径,可有以下几个方面的来源。

污水的灌溉

城市工业的发展和城市化进程的加快,水资源逐渐匮乏,污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分,工业废水中往往含有重金属。大量的不加处理的工业废水和废渣排放江河、湖中,使水资源受到不同程度的污染,蔬菜生产和增产主要靠灌溉。城市工矿区,郊区菜田不得不大量使用工业废水和生活污水灌溉菜田。所以,我国主要的土壤重金属污染区都是由于污水灌溉引起的。

工业废渣

据不完全统计;全国75个城市历年积累的工业废渣和尾矿达亿t,1980年统计78个省市工业废渣共亿t。这些废渣不仅占用了大片土地,而且造成更多的土壤污染。特别是城市近郊区和工矿企业附近的蔬菜地受重金属污染愈来愈严重。

农业生产活动

(1)在农业生产活动中人们为了片面的追求高产,增加效益,大量的施用含有Hg、Cd、Pb、As等不合格的化肥,城市垃圾不经任何处理直接当作肥料施用,导致土壤有机质和作物必需的营养元素含量降低,重金属含量超标,从而影响蔬菜的;(2)农业生产活动中,农用塑料薄膜,生产应用的稳定剂等都含有重金属Cd和As,在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可能造成土壤重金属的污染,从而对蔬菜等农作物的生长、产量、品质均有较大的危害。

其他方面来源

随着汽车工业的迅速发展,含Pb汽油的大量使用、汽车尾气的排放、汽车轮胎磨损产生的大量重金属、有毒有害气体、粉尘等,都会引起交通干线附近土壤和蔬菜等作物的重金属污染。还有润滑油中的Cd、镀Cd的工艺等生产或排放过程均将含有Cd废物排入土壤造成污染。此外,还有微生物的污染。

2 重金属对人体健康最直接的影响之一就是对食品安全造成威胁

大多数消费者的食品安全观念仅仅在农药残留和食品变质上,对土壤重金属污染影响食品安全的问题知之甚少。而且重金属污染具有潜在性,普通消费者无法从外观上判断农产品是否受重金属污染而避开它。

(1)不同重金属对身体危害不同,对人体危害最大的是有机汞,它不仅毒性高,能伤害大脑,而且比较稳定,在人体内停留的半寿命长达70d之久,所以即使剂量很少也可累积致毒。可见,重金属给人类带来的危害是无法估量的,因此,无污染蔬菜的生产正日益受到人们的重视。

(2)目前,菜地和蔬菜遭受到污染是十分严重的,已经暴露出来的重金属和硝酸盐的污染必须给以足够的重视。土壤污染对蔬菜影响较大的'重金属有Cd、Hg、Cr、As等。

3 治理土壤中重金属的方法

我们通过对各种蔬菜做实验找到不同蔬菜超标时的土壤临界浓度,通过控制和治理土壤中的重金属含量来控制蔬菜中重金属的含量。由于蔬菜重金属的主要来源是土壤,我们可以通过以下几个方面对土壤中的重金属进行治理。

土壤污染的防治

土壤污染可采用工程措施,它包括:(1)客土法:就是在污染土壤上加入净土。但客人的土应尽量选择比较粘重或有机质含量高的土壤,以增加土壤容量,减少客土量。本法适应于浅根植物和移动性较差的污染物。(2)换土法:就是将已污染的土壤移去,换上新土;而换土法对小面积严重污染且污染物是有放射性或易扩散难分解的土壤是必须的,以防止扩大范围,危害人畜健康。

加强对工业“三废”的治理和综合利用

(1)禁止使用未经处理的工业污水灌溉农田。在积极慎重地推广污水灌溉的同时,对灌溉农田的污水,必须进行严格的监测和控制。(2)减少工业废水和生活污水的排放量,发展区域性污染防治系统,包括制定区域性水质管理规划,合理利用自然净化能力,实行排放污染物的总量控制,调整工业布局,改变产品结构,除此之外,还应有完善的管理措施。工业布局要合理,改变燃料的燃烧方法,绿化造林,采用高烟囱和高效除尘设备,采取集中供热,减少交通废气污染,施用低毒、低残留的农药等。(3)选择未受工业废水、废渣、废气污染的农田,在远离城市的工矿企业、医院、生活垃圾、生活用水等污染源的地区建立蔬菜生产基地。

对粪便、垃圾和生活污水进行无公害化处理

对禽畜粪便须经堆肥化处理,其目的都是利用微生物分解有机物过程中产生的高温(70℃)消灭病菌,虫卵和病毒等,不致对蔬菜造成生物污染。近几年来绿色食品蔬菜生产的新型肥料即生物肥有生物菌剂与生物有机肥,施入土壤后,释放土壤中的迟效养分,供蔬菜吸收利用,减少农药残留、重金属污染,不但有利于提高蔬菜品质,还有利于生态环境的保护。

要提高对蔬菜的质量意识,必须保护农业生态环境。水源、土壤、空气、生态是人类世世代代赖以生存的环境及食物链的资源基础。我们必须痛下决心,加强立法,重视农业生态环境的综合整治。一方面防治城市工业和乡镇企业环境的污染;另一方面要广泛宣传蔬菜科学用药,标准化生产,无公害农产品生产技术规程等,提高菜农和市民的质量意识,农产品安全意识和农产品标准化意识。发展绿色食品,开展生态工程建设,保护和改善农业生态环境。

【摘要】 “民以食为天，食以安为先”。食品的安全不仅关系到人的生存和身体健康，而且关系到民族的素质与兴衰，在国际贸易交往中还直接影响到一个国家的声誉，近些年来倍受世人的关注，是一重要的公共卫生问题。但这个问题尚未能够引起许多国家及部门的重视［1］。由于自然环境的变化、人们工作、生活方式的改变、随着食品贸易的全球化、都市化、新的食品生产、利用，自然的和人为的因素，降低了食品的安全性，使食源性疾病的发病、食物中毒时有发生，新的食源性病原体感染不断出现。不管是在发达国家还是发展中国家食源性疾病都严重地损害人类的健康，也给经济造成重大影响。因此，食源性疾病已成为目前国际上最突出的公共卫生问题之一。【关键词】 食品安全；食源性疾病；控制对策 人们为了除虫，大量使用剧毒农药喷洒蔬菜、水果；为了提高瘦肉产量，盲目使用违禁激素(瘦肉精)喂猪；为了增白面粉，随便使用吊白块；为了钱，将稻草沤水兑色勾盐当酱油出售等等［2］；真是举不胜举。随着时代的改革变化，食品生产经营规模的扩大普及和食品贸易国际化，全球不断发生重大食品安全事件，如比利时“二恶英事件”、英国“疯牛病”、日本的大肠杆菌O157：H7食物中毒，以及我国暴光的阜阳劣质奶粉、霉变毒米、苏丹红事件等，都使食品安全成为众人关注的焦点，也再次敲响了食品安全问题的警钟［2］。这一切也清楚地表明，食源性疾病不会随着经济发展和技术水平的提高而减少或消失。无论是在发达国家还是发展中国家，食品污染和食源性疾病都尚未得到有效的控制，依然严重地危害着人们的健康和安全。因此，食品安全和食源性疾病的控制已刻不容缓。 1 食源性疾病的现状食源性疾病是指通过食物进入人体内的致病因子而导致的感染或中毒。大多数食源性疾病是由细菌、病毒、蠕虫和真菌引起的。流行病学监测数据显示，在过去的10年间全球食源性疾病发病率不断上升，且有严重暴发流行。据报道，发达国家每年大约有30%的人患食源性疾病。美国每年约有7600万人发生食源性疾病，其中约5000人死亡。欧洲一些国家的沙门氏菌感染病例增高到5倍。尽管现在还没有关于发展中国家食源性疾病的系统性报道，但发展中国家的问题可能更严重。这些国家食源性疾病的种类较多，常见的有霍乱、空肠弯曲菌、大肠杆菌、沙门菌感染等，腹泻发病率和死亡率较高。世界卫生组织 (WHO)统计报告表明，全球因食物污染而致病者已达数亿人，每年约有几亿腹泻病例，导致约300万5岁以下儿童死亡，其中约70%是因生物性污染的食品所致。在发展中国家，估计每年腹泻及其相关疾病有亿病例，导致240万5岁以下儿童死亡［2］。由于目前世界上只有少数几个国家建立了食源性疾病年度报告制度(即美国、英国、加拿大、日本，其中美国食源性疾病监测系统最完善，资料报告最多最完整)，且漏报率相当高，发达国家的漏报率高达90%，发展中国家在95%以上。所以很难准确估计全球食源性疾病的发病率。据WHO报告，食源性疾病的实际病例数要比报告的病例数多300～500倍，报告的发病率不到实际发病率的10%。因此，所得到的报告病例数仅是“冰山一角”。 我国虽有较健全的食物中毒报告系统，但还没有健全的食源性疾病监测体系，故难以估计食源性疾病的发病情况。据卫生部统计，近几年我国食物中毒例数、人数、死亡人数有较大上升，专家估计，每年食物中毒例数至少20～40万人，但统计报告的约2～4万，尚不到实际1/10，食品安全形势不容乐观，食物中毒事件屡有发生［2］。2002年，卫生部共接到重大食物中毒事件报告128起，7127人中毒，死亡138人；2003年重大食物中毒事件379起， 12876人中毒，323人死亡，与2002年比较，分别增加了、、。尽管各级卫生部门在预防和控制食物中毒方面采取了一系列有效措施，积极开展食品安全专项整治工作，严厉打击产销假冒伪劣和有毒有害食品的违法犯罪行为，取得了一定效果。但从整体上看，各种生物性和化学污染尚未得到根本控制，食品安全和食源性疾病预防控制工作仍非常艰巨。食源性疾病不但严重危害人们的健康，而且造成重大经济损失。美国每年约有7，600万例食源性疾病病例，造成的经济负担高达1，100 亿元。澳大利亚估计每年因食源性疾病带来的经济损失可达26亿澳元。英格兰和威尔士每年约有2，366，000例病人，每年的医疗费和损失约为3～7亿英镑。1986年引起全球恐慌的“疯牛病”，共宰杀1100多万头病牛，经济损失达数百亿英镑。1996年日本的大肠杆菌O157：H7食物中毒事件，约 9000多人中毒，经济损失惨重。近几年我国在这方面也造成了上千万元的经济损失和严重影响了食品企业的声誉。2 食源性疾病发生的因素 环境变化 由于开放改革，大量农村人口无计划地向城市地区流动，导致城市人口拥挤，居住条件变差，饮用水供应和废弃物处理都处于重大压力之下，增加了食源性病原体传播的机会。人口不断增长，农用化学物质和工业废弃物的排放量不断增加，水体中有机物污染，重金属在农畜水产品中富集，使污染加重(如农药、化肥、生长调节剂、兽药残留和持久性有机污染物的污染)。目前，我国有850条河、130多个湖泊和近海受到不同程度的污染，其中51个程度严重。这些有毒化学物质可进入人类的食物链，通过食物进入人体而损害人体健康，降低人体抗病力。2000年农业部对14个经济发达的省会城市的2110个样品检测，结果蔬菜中重金属超标的占23%；种植业与养殖业造成源头污染，我国每年氮肥用量2500万t，农药130万t，单位面积使用量分别是世界平均水平的 3倍和2倍。二恶英污染又是一个环境污染主要案例(焚烧废弃物、汽车尾气)直接或间接污染肉、乳及水产，使致癌致畸，直接致死量为砒霜的900倍［2］。 食品生产加工过程中的问题 超量使用、滥用添加剂或非法添加物；生产工艺流程未能严格执行，微生物杀灭不全；生产储存运输过程微生物引起腐败；应用新原料、新技术、新工艺带来的食品安全问题(如转基因辐射食品已引起学术界的普遍关注)［2］。这些均可明显增高食源性疾病的危险性。 社会因素 贫穷和落后是引起疾病的主要因素。贫穷曾经被称作世界上最致命的疾病。贫困导致食品生产设备简陋，知识落后，可影响食品良好卫生规范的实施。虽然食源性疾病在富裕和贫穷这两种人群中均有流行，但富裕阶层的人一般患长期存在的轻微疾病较多，而贫穷人群发生严重危及生命的疾病较多，如婴儿腹泻、霍乱、伤寒、甲肝等疾病，且死亡率较高。 生活方式的改变 生活方式与食源性疾病关系密切。由于生活节奏加快，消费者对快餐的需求量增大，在外就餐机会增多，就餐注重口味，以鲜为快，喜吃生食 (如喜欢食刺参，生食贝类和鱼虾等)，另外，一些食品安全管理措施也不完备，食品制作不规范，这些因素都增高了食品污染病原体和食源性疾病发生的危险。现已确定，许多鲜果和蔬菜都是大肠杆菌O157：H7和单核细胞增生性利斯特菌的载体，这两种病原体引起的感染是近10年发现的最严重的食源性疾病之一。 其他因素 除上述这些因素外，尚有许多因素与食源性疾病流行有关，如食品贸易国际化可引起食源性疾病跨国传播；病原微生物适应性改变(沙门菌已对多种抗生素产生耐药性等)；新食源性病原体不断出现，近20年先后发现数十种与食源性疾病有关的新病原体，如弯曲杆菌、大肠杆菌0157：H7和单核细胞增多性利斯特菌、沙门氏菌抗药菌株、环孢子虫(Cyclospera)、圆孢子(Cyclosporidium)、朊病毒等；消费者食品安全意识薄弱。因此，食品安全还将面临新的挑战。