鉛濃度測定用試劑和鉛濃度測定方法

專利名稱：鉛濃度測定用試劑和鉛濃度測定方法
技術領域：
本發明涉及用于正確地測定鋅離子共存的試樣溶液中鉛濃度的鉛濃度測定用試劑、和使用該試劑的鉛濃度測定方法。

背景技術：
由于鉛是柔軟且易于加工的金屬，所以，在日本直到1970年代，被廣泛用作自來水管的材料。以前認為鉛能夠在表面形成氧化膜，所以很難溶出。但是，在1980年代后其微量溶出的問題受到重視，自來水企業逐步從鉛制自來水管替換為不銹鋼管等。已知即使是微量的鉛對人體也有很強的毒性，表現出神經系統的障礙，或貧血、頭痛、食欲不振、鉛絞痛等中毒癥狀。
另外，鉛也用于鉛蓄電池或玻璃-陶瓷類、焊料等中。在這些物品作為城市垃圾或工業廢棄物被廢棄，用焚燒設備進行焚燒處理時，有時從排出的焚燒灰或飛灰中檢出高濃度的鉛。通常大多對從焚燒設備排出的焚燒灰或飛灰進行填埋處理，但仍然存在在填埋處周邊地域，由于雨水等溶出的鉛離子造成環境污染的問題。因此，在填埋焚燒灰或飛灰前，由行政部門指導進行其中所含的作為有害廢棄物的鉛的處理，對與其相關的用于防止鉛溶出的溶出防止劑的開發和處理方法、溶出液中所含的鉛濃度的測定方法等進行研究。
作為簡便地測定水中鉛濃度的方法，已知采用利用比色試劑顯色的吸光度法的測定。該吸光度法中使用的比色試劑有卟啉化合物(非專利文獻1)和導入卟啉的聚合物(專利文獻1)等卟啉衍生物。已知卟啉衍生物可以用作微量金屬測定試劑，在來自焚燒灰或飛灰的溶出液等堿溶液中也能夠測定鉛濃度。
但是，由于在來自焚燒灰或飛灰的溶出液等試樣溶液中，除鉛外還含有與作為比色試劑的卟啉衍生物發生反應的鋅離子，所以，鋅離子起到作為干擾成分的作用，難以使用卟啉衍生物測定來自焚燒灰或飛灰的溶出液中的正確的鉛濃度。
在采用吸光度法測定含有鋅離子的試樣溶液中的鉛濃度時，作為其前處理，需要分離干擾成分和鉛、或掩蔽干擾成分。
作為分離干擾成分鋅離子和鉛的鉛濃度測定方法，已知下述鉛濃度的定量方法，在離子交換樹脂中通入添加有配合物形成劑并將pH調節為5～9的試樣溶液，使鉛保持在離子交換樹脂中，然后在上述離子交換樹脂中通入在精制水中添加有配合物形成劑并將pH調節為5～9的洗凈溶液，除去干擾成分，接著，在該離子交換樹脂中通入稀鹽酸或稀硝酸，使鉛洗脫，采用吸光光度法測定得到的洗脫液中的鉛濃度 (專利文獻2)。但是，為了分離干擾物質和鉛，試樣溶液通入離子交換樹脂等操作復雜，作為簡易測定不能說是足夠的。
作為掩蔽干擾成分鋅離子的方法，例如，在采用吸光度法測定堿溶液中含有鋅和鉛的試樣溶液中的鉛濃度時，已知氰化物作為鋅的掩蔽劑非常有效。但是，由于氰化物是造成呼吸不全的主要原因等，毒性很強，所以在安全性方面存在問題，從使用到廢棄的處理必須十分注意，不適合在通用的簡易分析中使用。
另外，作為在試樣溶液中含有鈣離子為干擾成分時利用吸光度法測定鉛濃度的方法，報告了在導入卟啉核的聚合物的水溶液中預先添加鈣離子的鉛濃度測定方法(專利文獻3)。該方法對于干擾物質是鈣離子時利用吸光度法測定鉛濃度有用，但不適合于干擾物質是鋅離子的情況。
非專利文獻1《第22版総合カタログ》(《第22版綜合目錄》)株式會社同仁化學研究所，平成12年1月，p268～271 專利文獻1美國專利第6437067號公報 專利文獻2日本特開平9-61416號公報 專利文獻3WO/2006/011549號公報

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種鉛濃度測定用試劑和使用該試劑的鉛濃度測定方法，在使用卟啉衍生物采用吸光度法測定鉛濃度時，即使在試樣溶液中含有鋅離子的情況下，也能夠安全且簡便地測定正確的鉛濃度 本發明人鑒于上述實際情況，對以卟啉衍生物作為比色試劑，采用吸光度法測定鋅離子共存的試樣溶液中的鉛濃度時的鋅離子掩蔽劑進行深入研究，結果，發現在多種的螯合劑中，相比于其它螯合劑，選自乙二胺-N，N′-二丙酸(以下有時簡稱為EDDP)、乙二胺-N，N′-二乙酸(以下有時簡稱為EDDA)和1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸(以下有時簡稱為DAHTA)中的至少一種，對鋅離子的掩蔽效果特別優異，通過添加這些特定的螯合劑，能夠不受存在于試樣溶液中的鋅離子的影響，安全且簡便地測定正確的鉛濃度，從而完成本發明。
即，本發明提供一種鉛濃度測定用試劑，其含有(A)卟啉衍生物和(B)選自乙二胺-N，N′-二丙酸、乙二胺-N，N′-二乙酸和1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸中的至少一種。
另外，本發明還提供一種混合上述鉛濃度測定用試劑和試樣溶液，測定其吸光度的鉛濃度測定方法。
發明效果 本發明的鉛濃度測定用試劑能夠不受存在于試樣溶液中的鋅離子影響，安全且簡便地測定正確的鉛濃度，能夠有效地用作排水、廢液、焚燒灰、焚燒飛灰、熔融灰、電爐粉塵(鋼鐵粉塵)等環境試樣等的鉛濃度測定用試劑。



圖1是表示添加各種螯合劑時的掩蔽效果的圖。
圖2是表示添加各種螯合劑時的掩蔽效果的圖。
圖3是表示添加EDDA濃度的變化與差示光譜的關系的圖。
圖4是表示掩蔽劑濃度與峰高的關系的圖。
圖5是表示鉛-鋅混合溶液中的鉛濃度測定結果的圖。
圖6是表示添加EDDA濃度的變化與差示光譜的關系的圖。
圖7是表示掩蔽劑濃度與峰高的關系的圖。
圖8是表示鉛-鋅混合溶液中的鉛濃度測定結果的圖。
圖9是表示簡易型鉛濃度計測裝置和原子吸收的測定值的比較的圖。

具體實施例方式 作為本發明所使用的(A)卟啉衍生物，可以列舉具有卟啉骨架、與鉛離子反應、特定波長的光的吸光度發生變化的化合物。在這種卟啉衍生物中，只要與鉛離子反應、特定波長的光的吸光度發生變化即可，包括尿卟啉、糞卟啉、原卟啉等天然卟啉，或在費歇爾序號法中的1～8位和/或α～δ為具有取代基的卟啉衍生物，和具有這些結構的聚合物。并且，也可以是吡咯環部分被還原的卟啉或二氫卟啉、具有取代基的卟啉或二氫卟啉。
作為具體的卟啉衍生物，可以列舉下述卟啉衍生物(A1)使下式(1)或(2)所示的卟啉化合物與亞乙烯基性單體進行自由基共聚而得到的導入卟啉核的聚合物，或者(A2)下式(3)所示的卟啉衍生物或其鹽，
式(1)和式(2)中，R表示氫原子或碳原子數1～6的烷基，
式(3)中，X1～X4中的至少一個相同或不同，表示


或

其余表示氫原子，其中，R2表示碳原子數1～6的烷基或磺烷基，R3和R4表示羥基、羧基、磺酸殘基、磷酸殘基或三烷基銨基。
(A1)上述導入卟啉核的聚合物 本發明的使式(1)或(2)所示的卟啉化合物與亞乙烯基性單體進行自由基共聚而得到的導入卟啉核的聚合物，采用美國專利第6437067號說明書中記載的方法制造。其中，式(1)中的兩個R基可以相同或不同。作為R，可以列舉氫原子、甲基、乙基、正丙基、異丙基等。
作為構成導入卟啉核的聚合物的式(1)或(2)所示的卟啉化合物，例如可以列舉式(1)的R是氫原子的原卟啉IX、式(1)的R是甲基的原卟啉IX二甲酯和式(2)所示的5，10，15，20-四(4-(烯丙氧基)苯基)-21H，23H-卟啉等，這些卟啉化合物可以以市售品得到。
作為卟啉化合物，優選式(1)的R是氫原子的原卟啉IX，在制造導入卟啉核的聚合物時，優選使用其堿金屬鹽，特別優選使用二鈉鹽。
作為構成導入卟啉核的聚合物的亞乙烯基性單體，可以列舉具有1個或2個以上亞乙烯基的單體。作為具有1個亞乙烯基的單體的具體例子，可以列舉丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸、5-己烯酸、烯丙胺、3-丁烯酸、β-甲代烯丙醇、丙烯醇、N，N-二甲基丙烯酰胺、1-乙烯基咪唑、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、氯丙烯、醋酸乙烯酯、巴豆酰胺、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、異巴豆酸、反式-1，2-二氯乙烯、檸康酸、甲基反丁烯二酸、當歸酸、順芷酸、2-甲基-2-丁烯等。作為該亞乙烯基性單體，優選丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺、1-乙烯基咪唑、醋酸乙烯酯等，特別優選丙烯酰胺、N，N-二甲基丙烯酰胺。
使用的卟啉化合物與亞乙烯基性單體的量之比，以卟啉化合物亞乙烯基性單體的質量比計，優選為1∶100～1∶10000，特別優選為1∶200～1∶1000。
通過卟啉化合物和亞乙烯基性單體的自由基共聚而得到的導入卟啉核的聚合物的分子量沒有特別限定，從鉛濃度測定精度的觀點出發，優選采用光散射法測定的平均分子量為5萬～500萬，特別優選為10萬～100萬。
本發明所使用的作為導入卟啉核的聚合物的構成單元的亞乙烯性單體，除具有1個亞乙烯基的亞乙烯性單體之外，如果并用具有2個以上亞乙烯基、起到交聯劑作用的化合物，則由于聚合物鏈被三維交聯，能夠成型為任意的形狀，因此，本發明的鉛濃度測定用試劑能夠制成液體之外的形狀。例如，能夠成型為糊狀、片狀、膜狀、管狀和珠狀等適合設置位置或測定系統的任意形狀。
作為該具有2個以上亞乙烯基、起到交聯劑作用的化合物，可以列舉N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N′-雙丙烯酰胱胺、二乙烯基苯、乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯等，優選N，N′-亞甲基雙丙烯酰胺、N，N′-雙丙烯酰胱胺。
該具有2個以上亞乙烯基、起到交聯劑作用的化合物的含量相對于具有1個亞乙烯基的化合物，優選為0.001～0.4質量倍，更優選為0.02～0.2質量倍。并且，具有2個以上亞乙烯基的單體也可以單獨使用。
鉛濃度測定用試劑中的式(1)或(2)所示的導入卟啉核的聚合物的含量，從試樣溶液中微量含有的鉛濃度測定的精度的觀點出發，優選為1～60質量％，更優選為5～50質量％，特別優選為10～30質量％。
(A2)上述式(3)的卟啉衍生物 上述式(3)中，作為R2所示的烷基，可以列舉甲基、乙基、異丙基等，特別優選甲基。另外，作為磺烷基，可以列舉磺乙基、磺丙基等磺基C1-6烷基。
作為R3和R4的具體例子，可以列舉羥基、羧基、磺酸殘基(-SO3H)、磷酸殘基、三甲基銨基。
作為X1～X4的優選例，可以列舉磺苯基、磺基噻吩基(sulfothieny1)、三甲基銨苯基、羥基苯基、羧基苯基、磷酰基苯基、甲基吡啶鎓基、磺丙基吡啶鎓基等。作為更優選的例子，可以列舉4-磺苯基、4-磺基噻吩基-2-基、4-三甲基銨苯基、4-羥基苯基、4-羧基苯基、4-磷酰基苯基、N-甲基吡啶鎓基-4-基、N-甲基吡啶鎓基-3-基、N-磺丙基吡啶鎓基-3-基。
另外，在X1～X4中，優選2個以上具有上述取代基，特別優選4個具有上述取代基。
作為式(3)的化合物的鹽，可以列舉鈉鹽、鉀鹽等堿金屬鹽，鹽酸鹽等酸加成鹽(acid addition salt)。
作為特別優選的式(3)的化合物，可以列舉5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟啉四磺酸(以下有時簡稱為TPPS)。
在本發明的式(3)所示的卟啉衍生物中，更優選水溶性卟啉，這種卟啉化合物作為微量金屬的比色試劑是公知的化合物。該卟啉衍生物例如可以通過使四苯基卟啉的苯基在濃硫酸中磺化而制造，該四苯基卟啉通過吡咯與苯甲醛的脫水縮合、和利用對氯醌進行的氧化而得到(Jonathan S.Lindsey，Irwin C.Schreiman，Henry C.Hsu，Patrick C.Kearney，and Anne M.Marguerettaz，“Rothemund and Adler-Longoreactions revisitedsynthesis of tetraphenylporphyrins underequilibrium conditions”J.Org.Chem.，52,827(1987))。另外，也能夠以市售品得到。
從試樣溶液中微量含有的鉛濃度測定的精度的觀點出發，鉛濃度測定用試劑中的式(3)所示的卟啉衍生物的含量優選為0.01～1000μmol/L，更優選為0.1～500μmol/L，特別優選為1～100μmol/L。
(B)掩蔽劑 在本發明的鉛濃度測定用試劑中，用作鋅離子掩蔽劑的乙二胺-N，N′-二丙酸、乙二胺-N，N′-二乙酸和1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸是作為螯合劑的公知化合物。各化學品制造商生產這些化合物，可以以市售品得到。
包含這些的螯合劑，利用其與各種金屬離子結合形成配合物的性質，可以在各種用途中使用。例如，用于阻礙纖維染色和洗劑洗凈力的金屬離子的螯合、使用水的軟化、排水中的有害金屬離子的除去、有害金屬的溶出防止劑、提高微量必須元素吸收效率的肥料成分、有害金屬離子的無毒化等。這些螯合劑通常在中性溶液中使用，并且在用途方面，由于需要與全部或部分金屬離子形成配合物，所以，大多不重視與各種金屬選擇性的形成配合物。
另外，即使是研究選擇性的螯合物，從單一成分體系得到的信息，也難以預想對灰溶出液那樣的高堿、高鹽濃度環境下共存的金屬的選擇性。上述螯合劑對卟啉衍生物由于鉛離子引起的吸光度變化幾乎沒有影響，選擇性地掩蔽鋅離子完全是出乎意料的。
作為本發明的鉛濃度測定用試劑中的鋅離子的掩蔽劑，特別優選乙二胺-N，N′-二丙酸。
含有導入卟啉核的聚合物的鉛濃度測定用試劑中的乙二胺-N，N′-二丙酸的含量優選為0.1mmol/L～50mmol/L，特別優選為1～20mmol/L。
含有導入卟啉核的聚合物的鉛濃度測定用試劑中的乙二胺-N，N′-二乙酸的含量優選為0.01mmol/L～10mmol/L，特別優選為0.1～2mmol/L。
含有導入卟啉核的聚合物的鉛濃度測定用試劑中的1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸的含量優選為0.01mmol/L～10mmol/L，特別優選為0.1～4mmol/L。
含有式(3)的卟啉衍生物的鉛濃度測定用試劑中的乙二胺-N，N′-二丙酸的含量優選為1mmol/L～500mmol/L，特別優選為10～100mmol/L。
含有式(3)的卟啉衍生物的鉛濃度測定用試劑中的乙二胺-N，N′-二乙酸的含量優選為0.1mmol/L～50mmol/L，特別優選為1～20mmol/L。
含有式(3)的卟啉衍生物的鉛濃度測定用試劑中的1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸的含量優選為0.1mmol/L～50mmol/L，特別優選為1～20mmol/L。
在本發明的鉛濃度測定用試劑中，除上述成分和水之外，在不損害本發明效果的范圍內，可以加入通常測定溶液中的重金屬離子所使用的任意成分。作為這種任意成分，可以列舉pH調節劑、表面活性劑、對其它金屬的掩蔽劑等。另外，可以適當地將這些成分以分別或混合的狀態保存。
作為pH調節劑，可以列舉N-壞己基-3-氨基內磺酸、N-環己基-2-羥基-3-氨基丙磺酸、碳酸氫鈉、碳酸鈉、氫氧化鈉等。
作為表面活性劑，可以列舉陽離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑等。
對其它金屬的掩蔽劑，例如，可以列舉銅、鎘、鈣、鐵、鈷、鉻、鎂、錳、鎳等對本發明的鉛測定用試劑與鉛離子的反應產生影響的金屬離子的掩蔽劑。
本發明的鉛濃度測定用試劑的pH優選為6～13，更優選為6～12.5。使用鉛濃度測定用試劑的測定，優選在鉛濃度測定用試劑與試樣溶液的混合液的pH為9～13的條件下進行，更優選在pH為10～12.5(25℃)的條件下進行。其中，在鉛濃度測定用試劑是固體狀態的情況下，指的是試劑成分在試樣溶液中溶出后的pH。該混合液的pH在該范圍外時，優選預先用pH調節劑對鉛濃度測定用試劑的pH進行調節，使其在該范圍內。
本發明的鉛濃度測定用試劑可以為液體、糊狀、片狀、膜狀、管狀、珠狀等形狀，但從容易使用的觀點出發，優選液體和片狀。
本發明的鉛濃度測定方法，通過混合上述鉛濃度測定用試劑和試樣溶液，測定其吸光度而進行。在測定吸光度前，優選充分進行對該試劑和試樣溶液的混合液進行加熱等反應。加熱溫度優選為30～90℃，加熱時間優選為1～60分鐘。其中，從精度和靈敏度以及處理能力的觀點出發，特別優選加熱溫度為60～80℃，加熱時間為3～15分鐘。
使用本發明的鉛濃度測定用試劑，測定試樣溶液中含有的鉛濃度，例如，采用吸光度法，使用用標準試樣的校正曲線進行。
利用吸光度計測定的吸光波長優選為350～700nm，更優選為400～500nm，特別優選為466nm。
在本發明中，測定鉛濃度的試樣沒有特別限定，可以列舉海水、河水、自來水、工廠排水、焚燒灰、焚燒飛灰、熔融灰、電爐粉塵(鋼鐵粉塵)或土壤等的溶出液等環境試樣，食品、飲料、農林水產品、植物、藥劑、人或動物的血液、唾液、精液等體液，腎臟、心臟、腦等臟器、肌肉、皮膚、神經組織、毛發、糞便等生物試樣等。
使用本發明測定的試樣溶液，除了這些試樣的原液以外，也包括用于測定而采用公知的方法對試樣進行適當提取或濃縮-稀釋等的提取液、濃縮-稀釋液等。
在使用本發明的鉛濃度測定用試劑測定鉛濃度時，試樣溶液中的鋅離子濃度優選為10mg/L以下，特別優選為5mg/L以下。
實施例 下面，列舉實施例，進一步詳細地說明本發明，但本發明不限于這些實施例。
參考例1導入卟啉核的聚合物的合成 在二甲亞砜(DMSO)中溶解91.1mg原卟啉IX二鈉鹽、35.6g丙烯酰胺，使總量為490mL。移入三口燒瓶內，添加500mmol/L的偶氮二異丁腈(AIBN)10mL，然后迅速蓋上塞子。一邊在氮氣氣氛下攪拌，一邊將三口燒瓶浸入調整為60℃的水浴中，開始聚合。4小時后，將得到的聚合液一點點地滴加在作為沉淀劑的大量甲醇中。回收凝集、沉淀后的聚合物，離析導入卟啉核的聚合物。在純水中溶解后，再次添加在甲醇中，進行精制。
實施例1 掩蔽劑的選定 在超純水中溶解導入卟啉核的聚合物，使稀釋2倍時的466nm的吸光度(空白為水)在0.7～0.8之間。以64∶1的比例混合該溶液和1mol/L的氯化鈣溶液，得到含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑。
作為檢驗水，準備鉛和鋅的含量均為2.5μmol/L、使用CAPS緩沖液將pH調節為12的鉛-鋅混合溶液。
將用純水稀釋10倍的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑250μL、鉛-鋅混合溶液250μL和表1所示的各種濃度(100mM以下)的各種螯合劑溶液25μL混合。混合后溶液的pH均為10～12.5。在75℃加熱5分鐘后，使用紫外可見分光光度計測定吸收光譜。同樣也測定以相同比例混合稀釋后的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑、鉛-鋅混合溶液和純水并進行加熱后的溶液的吸收光譜。分別取其與參照光譜(不含金屬時的光譜)的差，從而得到由于卟啉與鉛和鋅形成配合物而引起的吸收光譜的變化(差示光譜)。在含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑時，與鉛形成配合物的卟啉在466nm附近具有差示光譜的峰，與鋅形成配合物的卟啉在415nm附近具有差示光譜的峰。因此，在使鉛-鋅混合溶液反應時，在415nm和466nm兩處出現峰，但由于被一起混合的螯合劑掩蔽的金屬不與卟啉反應，所以峰高不會減小。因此，通過調查哪一個峰減小，就能夠評價螯合劑掩蔽效果的選擇性。
另外，對于使用水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑也進行同樣的評價。在pH調節為12的CAPS緩沖液中溶解10μM作為水溶性卟啉的5，10，15，20-四苯基-21H，23H-卟啉四磺酸·2硫酸·4H2O(以下稱為TPPS)和4.4mM氯化鈣，得到含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑。混合250μL含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑、250μL鉛-鋅混合溶液和25μL表1所示的各種濃度(100mM以下)的各種螯合劑溶液。混合后的溶液的pH均為10～12.5。在75℃加熱5分鐘后，使用紫外可見分光光度計測定吸收光譜。同樣也測定以相同比例混合含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑、鉛-鋅混合溶液和純水并加熱后的溶液的吸收光譜。分別取其與參照光譜(不含金屬時的光譜)的差，得到由于卟啉與鉛和鋅形成配合物而引起的吸收光譜的變化(差示光譜)。在含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑時，與鉛形成配合物的卟啉在465nm附近具有差示光譜的峰，與鋅形成配合物的卟啉在423nm附近具有差示光譜的峰。與含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑的情況同樣地調查哪一個峰減小，從而評價螯合劑掩蔽效果的選擇性。
[表1] 圖1表示在含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑中添加純水時和添加各種螯合劑時的差示光譜。表現出掩蔽效果的濃度因螯合劑而異，所以，表示鋅或鉛的峰產生變化時的差示光譜。冠醚類(15Crown5和18Crown6)被認為是具有選擇性的金屬捕捉劑，但在水體系中溶解度不足，不能確認其掩蔽效果。已知鄰菲咯啉是中性區域中的鋅掩蔽劑，但在堿性區域不能確認掩蔽效果，無助于鋅的峰的增加。除DAHTA、EDDA、EDDP以外的其它螯合劑，不僅是鋅的峰減小、鉛的峰也減小，將鋅和鉛兩者掩蔽，相反，添加DAHTA、EDDA、EDDP時，僅鋅的峰大幅度減少，表示能夠選擇性地掩蔽鋅。
圖2表示在含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑中添加純水時和添加各種螯合劑時的差示光譜。冠醚類和NTP不能確認掩蔽效果。鄰菲咯啉、咪唑有助于鋅的峰的增加，不能確認作為掩蔽劑的效果。除DAHTA、EDDA、EDDP以外的其它螯合劑，不僅是鋅的峰減小、鉛的峰也減小，將鋅和鉛兩者掩蔽，相反，添加DAHTA、EDDA、EDDP時，僅鋅的峰大幅度減少，表示能夠選擇性地掩蔽鋅。
實施例2 含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑的鋅掩蔽劑最佳濃度的研討 DAHTA、EDDA、EDDP在鉛-鋅混合溶液中選擇性地與鋅結合，但添加極高濃度的情況或測定對象為只含有鉛的溶液的情況，預想不僅鋅被掩蔽，鉛也會被掩蔽。因此，準備含有改變了濃度的DAHTA、EDDA、EDDP的本發明含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑，使用簡易型鉛濃度計測裝置，進行只含有鉛的溶液的測定。
簡易型鉛濃度計測裝置，內置有小型分光光度計和對單元(cell)進行加熱的加熱器，得到將單元安裝在裝置中后立即測定的吸收光譜和通過加熱5分鐘(75℃)促進單元內溶液中的反應后的吸收光譜。在該時間差示光譜中，在466nm處觀察到與鉛濃度相對應的峰，與使濃度已知的鉛溶液反應時的時間差示光譜進行比較，從而算出鉛濃度。其中，這些計算，采用專用軟件，對吸收光譜進行適當的標準化處理而實行。
混合500μL改變了掩蔽劑種類和濃度的本發明的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑(pH6～12.5)和500μL溶解在CAPS緩沖液(pH12)中的0.3mg/L鉛水溶液。混合后溶液的pH均為10～12.5。安裝在簡易型鉛濃度計測裝置中進行測定。
圖3中表示作為例子改變EDDA濃度而得到的差示光譜。隨著EDDA濃度的增加，來自鉛的峰高減小。圖4表示改變DAHTA、EDDA、EDDP濃度時峰高的變化。均顯示對應于掩蔽劑濃度峰高減小。由此顯示，不能不必要地添加高濃度的掩蔽劑，需要考慮能夠容許的測定靈敏度添加適當量的掩蔽劑。并且也可知即使添加高濃度的EDDP，峰高的減小也很少。此時，判斷能夠添加的上限濃度是DAHTA為2mM、EDDA為4mM、EDDP為10mM左右。另外，在明確已知樣品中含有鋅的情況下，可以含有更高濃度的掩蔽劑，以適應這種情況。
實施例3 使用含掩蔽劑的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑的鉛-鋅混合溶液中的鉛濃度的測定 (1)鉛濃度測定用試劑的配制 在超純水中溶解導入卟啉核的聚合物，使稀釋2倍時466nm的吸光度(空白為水)在0.7～0.8之間。以65∶1的比例混合該溶液和1mol/L氯化鈣溶液。再以10∶1(容量比)混合該溶液和15mmol/L的DAHTA水溶液，配制本發明的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑(pH10)。同樣，也配制以10∶1(容量比)混合有6mmol/L的EDDA水溶液的本發明的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑(pH10)。同樣地配制以10∶1(容量比)混合有50mmol/L的EDDP水溶液的本發明的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑(pH8)。另外，也準備以10∶1(容量比)混合有純水的比較用的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑(pH5.4)。
(2)鉛-鋅混合溶液的配制 在含有CAPS緩沖液的堿水溶液(pH12)中溶解硫酸鋅，準備濃度不同的鋅水溶液。通過在該鋅水溶液中添加總量的1質量％的約50mg/L的鉛水溶液，配制鉛濃度相同(0.52mg/L)、鋅濃度(0～約10mg/L)不同的堿性鉛-鋅混合溶液，作為檢驗水。
(3)測定 在使用本發明的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑測定檢驗水中的鉛濃度時，與實施例2同樣使用簡易型鉛濃度計測裝置。混合500μL本發明的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑和500μL檢驗水。混合后溶液的pH均為10～12.5。安裝在簡易型鉛濃度計測裝置中，測定鉛濃度。同時，使用原子吸收光度計測定相同檢驗水中的鉛和鋅濃度。
(4)結果 圖5表示鉛-鋅混合溶液的利用簡易型鉛濃度計測裝置的測定結果。橫軸為利用原子吸收光度計測定的共存的鋅濃度。在使用不含掩蔽劑的比較用含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑時，隨著共存的鋅濃度增加，算出的鉛濃度急劇下降。因此，即使共存的鋅為低濃度，也不能正確地測定鉛濃度。另一方面，在使用含有DAHTA、EDDA、EDDP等掩蔽劑的鉛濃度測定用試劑時，即使鋅共存，也表現出算出的鉛濃度保持本來值的趨勢。假設如果可以允許算出的測定值有10％的降低，在使用比較用卟啉聚合物鉛濃度測定用試劑時，可以允許共存的鋅濃度為約1mg/L以下；而使用含有掩蔽劑的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑時，即使共存的鋅達到5mg/L左右，也能夠測定鉛濃度。
實施例4 含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑的鋅掩蔽劑最佳濃度的研究 預想與含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑同樣，在含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑中添加過剩的DAHTA、EDDA、EDDP，也會導致鉛被掩蔽。
準備本發明的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑(pH6～12.5)，其在CAPS緩沖液(pH12)中，含有30μM的TPPS、4.4mM的氯化鈣以及改變濃度的掩蔽劑(DAHTA、EDDA、EDDP中的1種)。
將250μL本發明的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑和250μL溶解在CAPS緩沖液(pH12)中的0.3mg/L的鉛水溶液混合。混合后的pH均為10～12.5。使用紫外-可見分光光度計測定在75℃加熱5分鐘后的吸收光譜。也測定將不含金屬的溶液作為檢驗水時的吸收光譜，得到差示光譜。
圖6表示作為例子改變DAHTA濃度而得到的差示光譜。隨著DAHTA濃度的增加，來自鉛的峰高減小。圖7表示改變DAHTA、EDDA、EDDP濃度時峰高的變化。均顯示對應于掩蔽劑的濃度峰高減少。由此顯示，不能不必要地添加高濃度的掩蔽劑，需要考慮能夠容許的測定靈敏度添加適當量的掩蔽劑。并且也可知即使添加高濃度的EDDP，峰高的減小也很少。此時，判斷能夠添加的上限濃度是DAHTA和EDDA為20mM，EDDP為100mM左右。另外，在明確已知樣品中含有鋅的情況下，可以含有更高濃度的掩蔽劑，以適應這種情況。
實施例5 使用含掩蔽劑的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑的鉛-鋅混合溶液中的鉛濃度的測定 (1)水溶性卟啉鉛濃度測定用試劑的配制 準備含有30μM水溶性卟啉TPPS、4.4mM氯化鈣、10mM的DAHTA的CAPS緩沖液(pH12)，作為本發明的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑。同樣準備含有30μM的TPPS、4.4mM氯化鈣、10mM的EDDA的CAPS緩沖液(pH12)，作為本發明的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑。同樣準備含有30μM水溶性卟啉TPPS、4.4mM氯化鈣、40mM的EDDP的CAPS緩沖液(pH12)，作為本發明的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑。并且，也準備不含掩蔽劑的比較用的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑。
(2)鉛-鋅混合溶液的配制 在含有CAPS緩沖液的堿水溶液中溶解硫酸鋅，準備不同濃度的鋅水溶液。通過在該鋅水溶液中添加總量的1質量％的約50mg/L的鉛水溶液，配制鉛濃度相同(0.46mg/L)、鋅濃度(0～約10mg/L)不同的堿性鉛-鋅混合溶液，作為檢驗水。
(3)測定 在取樣管內混合250μL本發明的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑和250μL檢驗水。混合后溶液的pH均為10～12.5。在75℃加熱5分鐘。將混合液移入1cm的各比色皿(cuvette)中，使用分光光度計測定吸收光譜。取該光譜和、與不含金屬的水溶液反應時的吸收光譜的差，得到差示光譜。將466nm的值代入由已知濃度檢驗水得到的校正曲線中，由此算出鉛濃度。同時使用原子吸收光度計測定同一檢驗水中的鉛濃度和鋅濃度。
(4)結果 圖8表示鉛-鋅混合溶液的測定結果。橫軸為利用原子吸收光度計測定的共存的鋅濃度。在使用不含掩蔽劑的比較用含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑時，隨著共存的鋅濃度的增加，算出的鉛濃度急劇下降。因此，即使共存的鋅為低濃度，也不能正確地測定鉛濃度。另一方面，在使用含有DAHTA、EDDA、EDDP的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑時，即使鋅共存，也表現出算出的鉛濃度保持本來值的趨勢，特別是DAHTA和EDDP的該效果很大。假設如果可以允許算出的測定值有10％的降低，在使用比較用的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑時，可以允許共存的鋅濃度為約1mg/L以下；而使用含有DAHTA或EDDP的含有水溶性卟啉的鉛濃度測定用試劑時，即使共存的鋅達到10mg/L左右，也能夠測定鉛濃度。
實施例6 使用含鋅掩蔽劑的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定的灰溶出液的測定 (1)鉛濃度測定用試劑的配制 準備含有導入卟啉核的聚合物、以及13mM氯化鈣、1.8mM的EDDP的水溶液，得到含鋅掩蔽劑的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑(pH8)。設定導入卟啉核的聚合物的量，使得用純水稀釋2倍時的吸光度在0.7～0.8之間。
(2)試樣的準備 從各地的焚燒場采集焚燒灰，按照環境省公布的第13號試驗方法，以1∶10(重量比)混合灰和蒸餾水，振蕩6小時后，進行過濾，從而得到灰溶出液。在這些灰溶出液中，選擇能夠用簡易型鉛濃度計測裝置原樣測定原液的灰溶出液(鉛濃度為1mg/L以下的溶出液)和pH為12以上的作為高堿溶液的灰溶出液(26個樣品)，作為測定對象。
(3)測定方法 使用本發明的含鋅掩蔽劑的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑和簡易型鉛濃度計測裝置，測定灰溶出液中的鉛濃度。含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑和灰溶出液的混合溶液的pH均為10～12.5。同時，利用原子吸收進行鉛濃度的測定。為了比較，對相同樣品，也使用不含掩蔽劑的含有卟啉聚合物的鉛濃度測定用試劑進行測定。
(4)結果 圖9表示利用簡易型鉛濃度計測裝置得到的測定值與利用原子吸收得到的測定值的關系。全部顯示算出的值低于利用原子吸收的值的趨勢，但顯示與不含掩蔽劑的情況相比，添加了掩蔽劑的情況接近利用原子吸收得到的測定值的趨勢。
權利要求
1.一種鉛濃度測定用試劑，其特征在于
含有(A)卟啉衍生物和(B)選自乙二胺-N，N′-二丙酸、乙二胺-N，N′-二乙酸和1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸中的至少一種。
2.如權利要求1所述的鉛濃度測定用試劑，其特征在于
(A)卟啉衍生物是(A1)使下式(1)或(2)所示的卟啉化合物與亞乙烯基性單體進行自由基共聚而得到的導入卟啉核的聚合物，或者(A2)下式(3)所示的卟啉衍生物或其鹽，
式(1)和式(2)中，R表示氫原子或碳原子數1～6的烷基，
式(3)中，X1～X4中的至少一個相同或不同，表示
或
其余表示氫原子，R2表示碳原子數1～6的烷基或磺烷基，R3和R4表示羥基、羧基、磺酸殘基、磷酸殘基或三烷基銨基。
3.如權利要求1或2所述的鉛濃度測定用試劑，其特征在于
(B)成分含有選自1～100mmol/L的乙二胺-N，N′-二丙酸、0.1～20mmol/L的乙二胺-N，N′-二乙酸和0.1～20mmol/L的1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸中的至少一種。
4.如權利要求1～3中任一項所述的鉛濃度測定用試劑，其特征在于(B)成分是乙二胺-N，N′-二丙酸。
5.如權利要求1～4中任一項所述的鉛濃度測定用試劑，其特征在于pH為6～13.0。
6.一種鉛濃度測定方法，其特征在于
混合權利要求1～5中任一項所述的鉛濃度測定用試劑和試樣溶液，測定混合液的吸光度。
7.如權利要求6所述的鉛濃度測定方法，其特征在于
鉛濃度測定用試劑與試樣溶液的混合液的pH為9～13.0。
全文摘要
本發明提供一種即使在試樣溶液中含有鋅離子也能夠安全且簡便地測定正確的鉛濃度的鉛濃度測定用試劑，以及使用該試劑的鉛濃度測定方法。該鉛濃度測定用試劑含有(A)卟啉衍生物和(B)選自乙二胺-N，N′-二丙酸、乙二胺-N，N′-二乙酸和1，6-己二胺-N，N，N′，N′-四乙酸中的至少一種。
文檔編號G01N31/00GK101506651SQ20078003178
公開日2009年8月12日 申請日期2007年8月27日 優先權日2006年8月28日
發明者淺野貴春, 藪崎克己, 水品惠一 申請人:興和株式會社