用于环境水质分析的重金属检测技术

用于环境水质分析的重金属检测技术

徐才智

关键词：重金属检测水环境污染检测方法

引言

随着现代工业的发展，环境污染越来越严重，而重金属污染是环境污染的一个重要方面。水环境质量检测主要是针对水环境受污染程度进行检测。由于对金属矿藏开采与利用规模的扩大，释放到环境中的重金属越来越多，对人类健康产生严重威胁，因此，分析监测水体等介质中的重金属含量对于保护环境、提高人们的生存质量具有重要意义。由于人们对重金属污染日益关注，使得检测重金属的需要更加迫切。过去，这些检测都在实验室进行，需要耗时的采样、运输和存储步骤。但是在很多情况下需要现场检测。在工业过程控制中，重金属的快速测量也是必要的。所以目前国际上水环境重金属检测的发展方向是现场、快速、实时、在线、连续和自动化测量。本文主要对常规检测方法及一些新型检测方法进行了分析和探讨。

一、我国水环境污染现状

1.1目前我国水环境中重金属污染的现状

我国水环境重金属污染的范围比较广不论是海南的三亚湾、还是广东地区的北江、亦或是武汉的东湖、连云港的排淡河、山东地区的胶州湾、长春的松花江等，都体现出了极为显著的重金属污染特征。对比国家相关的水质标准来看，山东曲阜的大沂河、包头段黄河内，均出现了极为严重的Cu等重金属的污染。Cd污染，则主要出现在香港的四大重点河流之中；就黄浦江上游的饮用水源来看，不论是支流、还是干流，Hg的平均浓度均超过了地表水环境质量标准（GB3838-2002）的Ⅲ类水标准，而对比Ⅲ类水标准后可以发现，不论是干流、还是支流的As浓度相对较低[2]。

1.2水环境中重金属的检测技术方法

因为不论是人体、还是环境，都将因重金属元素受到影响，所以检测重金属工作就显得极为关键。当前，对重金属进行检测的方法主要有：离子色谱法、分光光度计法等。

二、水环境质量检测方法

2.1离子色谱法

离子色谱法作为一种比较先进的测定水质技术，在测定水质中阳阳离子的过程中，具有分辨率好、灵敏度高、工作效率高等诸多优点，尤其是在地表水、废水、降水中的水质测定应用极为广泛。实践表明，离子色谱法是一种行之有效的水质测定技术，可以满足现代分析快速便捷的技术要求，还能同时测定水样中的多种离子，且灵敏度好、准确性优，操作更加简单，即离子色谱法是当前比较先进、理想的一种水质测定分析方法。

1.固定相的选择

测定时，首先要了解待检测化合物的分子结构、性质、样品详情，对于水合能高和疏水性弱的离子而言，最好选用高效离子交换法；对于水合能低和疏水性强的离子而言，最好选用亲水性强的离子交换柱；所以在选择固定相的时候，一定要认真分析待检测对象。

2.水质分析过程中的样品预处理

纯净水中，阴离子测定时，可以直接进样。自来水或地下水中，阴离子测定时，在0.45um滤膜过滤后，再直接进行样品分析。地表水中，阴离子测定时，一旦离心过滤完，再用C18与0.45um滤膜过滤，然后再进行样品分析。工业废水中，当离心过滤完后，可以应用on-GuardH柱与0.45um滤膜过滤，然后再进行样品分析。

2.2紫外－可见分光光度计法

紫外－可见分光光度法的原理是光学实验，它是利用某些物质中价电子能级跃迁对200～800ｎｍ光谱区辐射的吸收，从而产生分子的可见紫外吸收光谱，对物质进行定性、定量及结构分析。它是一种基于物质对光的选择性吸收特性而建立的分析方法，而重金属离子与一些物质结合后，会使物质对特定光的吸收产生变化，重金属的浓度越大，变化越大，定量依据为朗伯－比耳定律。肖锡林［10］在ｐＨ6.10的缓冲溶液中，利用二甲酚橙作显色剂，与铅形成稳定的1︰1红色配合物，用分光光度法在波长580ｎｍ处测定吸光度，吸光度的增强值与铅的加入量为线性关系，从而建立了测定微量铅的新方法。吴丽香［11］以2-5-溴-2-吡啶偶氮）-5二乙氨基苯酚为显色剂，采用分光光度法直接测定了水中的微量镉，镉与其形成的红色稳定络合物，在波长５６0ｎｍ处吸光度与镉含量在0～0.６ｍｇ／Ｌ范围内呈现良好线性，利用这种方法可以测定水体中微量铅的含量。也能对镉离子进行定量测定，准确性、选择性良好，操作简便快捷。

紫外－可见分光光度法具有设备简单、方法可靠、简便快速、应用广泛等优点，已成为测定重金属的重要方法之一，也是普及最广的方法。近年来，有人提出并发展了许多新的吸光光度法，如双波长吸光光度法［１２］、导数吸光光度法、三波长法等。

2.3电感耦合等离子体原子发射光谱法

该项技术也是一种光谱分析方法，是在原子发射光谱法的基础上衍生出来的，电感耦合等离子体原子发射光谱法的特点是：方便、快速、准确地测定水样中的多种金属元素和准金属元素的含量，在此过程中不会产生明显的基体效应。这种方法在常量、微量及痕量元素分析方面效果非常明显，灵敏度高，干扰少，能够同时或者顺序对多种元素进行检测分析。通常情况下，水体中的金属离子含量都不会太高，即使电感耦合等离子体原子发射光谱法的灵敏度较高，但如果仅仅是用该技术来检测痕量元素是比较难实现的，在这种情况下就要结合分离富集技术，可以很大程度上提高分析检测限、精密度和准确度，因此，分离富集技术的应用进一步扩大了电感耦合等离子体原子发射光谱法的使用范围。

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）是以电感耦合等离子炬为激发光源的光谱分析方法，是由原子发射光谱法衍生出来的新型分析技术。它能够方便、快速、准确地测定水样中的多种金属元素和准金属元素，而且没有显著的基体效应。该法作为一种常量、微量及痕量元素分析的有效手段，具有灵敏度高、检出限低、稳定性好、干扰少、可实现多元素同时或顺序测定的特点，成为环境试样中金属元素测定的最有效方法之一。

一般情况下，水中大多数金属离子含量很低，虽然ＩＣＰ－ＡＥＳ有很高的灵敏度，但要直接测定痕量元素也是很困难的，因此，必须将分离富集技术与之相结合。在ＩＣＰ－ＡＥＳ分析中，分离富集技术的采用，可使分析检测限、精密度和准确度获得巨大改善，并使方法的应用范围得到扩大。在水质分析中常用的分离富集法有溶剂萃取法、共沉淀法、离子交换法和色谱法。近年来又出现了许多新的富集分离手段，如流动注射富集、氢化物发生富集、活性炭富集等，都在水质分析中获得了广泛应用。Ａｔａｎａｓｓｏｖａ等［4］用ＩＣＰ－ＡＥＳ法，结合共沉淀与预浓集技术，同时测定了水中硒、铜、铅、锌、铁，钴、镍、锰、铬、镉的含量，其中铜、钴、锰、铬的检出限为0.001mg/L，锌、镉的检出限为0.0007ｍｇ／Ｌ，硒的检出限0.003ｍｇ／Ｌ，铁的检出限为0.004ｍｇ／Ｌ，镍的检出限为0.007ｍｇ／Ｌ，铅的检出限为0.01ｍｇ／Ｌ，富集倍数达40倍。Ｚｏｕｇａｇｈ等［5］基于ＤＰＴＨ（1，5－二（二－2－吡啶基）亚甲基硫代碳酰肼）凝胶微柱和甲基硫代水杨酸TS（甲基硫代水杨酸）凝胶微柱吸附预浓集技术，建立了在线测定水中镉含量的ＩＣＰ－ＡＥＳ法。采用ＤＰＴＨ硅胶微柱时，方法的线性范围为5～100ｎｇ／ｍＬ，相对标准偏差为1.1％，检出限达到1.1ng/mL；富集时间为60ｓ时，分析频率为40样／h。当采用ＴＳ硅胶微柱时，方法的线性范围为10～１00ng/mL，相对标准偏差为2.5％，检出限为4.3ng/mL；富集时间为１２0ｓ时，分析频率可达24样／h。该法可用于海水、废水样品中镉的测定。

结束语

重金属检测是一项长期的经常性工作。随着社会、经济的快速发展，工农业废弃物和城市生活垃圾剧增，重金属污染对当代社会的影响是比较大的，土壤、水体的污染日益加剧，造成生态环境恶化和农产品品质下降，影响人体的健康。因因此，环境监测研究人员要充分利用当前的检测技术，做好对水体的监控和检测，防止水体的进一步恶化。同时还要做好相关的研发工作，不断探索新的检测技术，科学、合理的对水体进行监测。

参考文献：

[1]孙丽婷.水环境中重金属检测方法研究.环境科学与技术，2016.08

[2]姚兴东.重金属检测方法的研究进展.分析测试技术，2015.01

[3]徐雷.我国水环境重金属污染现状及检测技术.环境科学导刊，2015.05

[4]冯建.离子色谱法用于水质分析.中国石油和化工标准与质量.2013.09

[5]韩娜.电感耦合等离子体质谱法测定水中铀、钍.广东化工，2016，07.