重金属检测技术在水环境检测中的应用

重金属检测技术在水环境检测中的应用

汉瑞梁

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山东晟创检测技术有限责任公司 271400

摘要：重金属污染不仅会对水环境造成影响，也会对人体健康造成威胁，而重金属污染的检测难度相对较大，只有灵活应用先进的检测技术才能够增强检测结果的准确性。国内外很多专家学者都对水环境重金属检测进行了研究，但是研究内容主要针对传统的检测手段，针对传感器检测等先进检测技术的内容相对较少，所以应该在现有研究结果的基础上分析如何应用先进的水环境重金属检测技术实现水环境检测质量的提升。

关键词：水环境检测；重金属检测技术；应用

1水环境检测中重金属污染现状

重金属污染是一种严重的环境问题，尤其是金属及其化合物，如果不采取措施解决这一问题，如不能及时处理工业废水、二次利用被污染的水源，或者将污染的空气排放到大气中，那么重金属污染事件将持续出现，给生态系统带来极大地危害。重金属污染可能会导致严重的人体健康问题，不仅影响人的生理和心理健康，而且长期暴露于这种污染环境中也可能导致更加严重的后果。为了确保水资源的可持续利用，改善人民的生活品质，政府部门正在采取更严格的措施来控制和治理水污染。重金属的浓度对于评估水体健康状况至关重要，大多数重金属元素是以化学形式存在，稳定性较高，不易被水体中的微生物降解，因此，随着环境污染的加剧，这些污染物会变得越来越严重。随着现代饮食文化的发展，重金属元素的毒性作用日益显现，其可以抑制多种酶的活性，并与蛋白质分子巯基结合，降低酶的功能。此外，由于海鲜类食品的普及，重金属元素也可能被人体摄入，从而对健康造成潜在的危害，包括损害造血、神经和肾脏功能。这些污染可能导致蛋白质分子变性并失去活性，进而导致贫血、神经障碍和肾脏问题。随着重金属元素的不断沉淀，可能会给生物带来极其严重的健康风险。因此，监测水环境中重金属污染变得尤为重要，而准确、高效地检测水环境中的重金属含量，对于保护人类的基本生活和社会生产活动具有重要意义。

2水环境检测中重金属检测技术的应用

2.1比色传感器检测技术

在水环境检测中应用比色传感器检测法可以通过金属有机框架化合物等传感介质进行进行重金属离子与阴离子检测。第一，重金属离子检测。水环境中可能会存在铬离子、汞离子等重金属离子，可以利用比色传感器检测这些重金属离子。例如，在检测铬离子时可以将氧化铈纳米棒当作有机配体并判断传感器是否显示蓝色，若显示蓝色就说明存在铬离子；在检测汞离子时可以将复合纳米材料当作传感介质并判断传感器是否显示蓝色或将锆离子基当作传感介质并判断传感器是否为红色。第二，阴离子检测。水环境中有大量的阴离子，例如磷酸根离子、氟离子、硫离子等，其中部分阴离子具有危害型，所以在检测重金属时可以同时检测阴离子。例如，在检测磷酸根离子时可以通过氧化态铈和锆双金属构建复合比色通道，之后根据传感器的颜色判断阴离子的类型，即若传感器显示蓝色就说明是活性磷酸根离子，若显示绿色就说明是抑制磷酸根离子；在检测氟离子时需要将5-二羧基本硼酸当作有机配体，并将比色传感器与化学试剂盒结合起来，判断试剂盒是否为绿色，如果是绿色就说明水环境中含有氟离子；在检测硫离子时需利用苯二甲酸构建比色通道，之后根据传感器的颜色判断硫离子的含量。

2.2原子吸收分光光度法（AAS）

基于原子化的差异性，常用的可分为火焰法和石墨炉法。火焰法原子化条件稳定、再现性好、易操作、分析速度快，应用较为普遍，适用于测定易原子化的元素，一般可检测到μg·mL-1，精密度1%左右。但是原子化率低，有10%的试液被原子化，其余都经废液管排出，从而导致灵敏度较低。而石墨炉法进样体积小（2～50μg·L-1）、原子化效率高，灵敏度较火焰法提高10～200倍，适用于难熔元素的测定，可用于痕量分析，有的元素甚至可以分析到pg·mL-1级。但存在背景吸收干扰，精密度稍差，重复性不及火焰法，在测定时需适当添加基体改进剂如硝酸铵、硝酸镁、二氯化钯、抗坏血酸等，提高灰化温度消除干扰，通过与分离富集方法进行联用结合，扩展重金属痕量测定的应用范围。另外，样品的预处理工艺影响着测定的检测效率。进行分析前，需要对样品情况进行评定，必要时按照标准要求采取离心沉淀过滤、消解、萃取等预处理工作，提升重金属检测的精准度和检测稳定性。在进行测定前，保证设备充分预热，根据设备性能和待测元素情况选择合适的测量条件。

2.3电感耦合等离子体质谱检测法

该种方法主要以等离子体为离子源的一种质谱型元素分析方法，在多种相关元素进行同时测定的过程中进行高效应用，同时能够和其他相关色谱分离检测技术进行联合应用，有效检测重金属元素，分析元素状态。该种检测方法和以往无极检测方法进行比较，呈现出高效、精准度高、干扰因素少的特征，但是具有较高的应用成本，在水质重金属元素检测中没有被大范围的推广和应用。

2.4生物化学分析法

生物化学分析法具体包括酶分析法和免疫分析法等，是当前水环境中重金属检测时较为前沿的检测方法之一，在相关领域中有着较高的研究热度。其中酶分析法的检测原理为，若水中存在重金属离子，其对于酶活性中心的巯基或甲巯基具有较好的亲和力，二者结合后使酶活性中心结构、性质均发生不同程度的变化，对酶活性产生抑制，导致底物显色剂的酸碱度、电导率及颜色等指标均发生变化，通过定量分析可识别水中重金属物质，目前常用于酶分析法中的活性酶包括葡萄糖氧化酶、脲酶、异柠檬酸脱氢酶及过氧化物酶等。有学者利用乙醇生成乙醛的反应中配合醇脱氢酶催化时，重金属镉离子能够对酶活性产生抑制，进而明确酶促反应和镉离子浓度间的关系，实现样本中镉离子浓度的有效测定。相比于传统的检测技术，其优势体现在经济性、便捷性，能够实现现场检测，但只能实现定性分析，检测准确性不够理想。

2.5其它新型检测方法

激光诱导击穿光谱法(LIBS)，又称为激光诱导等离子体光谱技术，是发射光谱分析法的一种。该方法的检测过程是首先通过高能激光聚焦到目标表面将其烧蚀成等离子体，然后在等离子体冷却膨胀过程中发射出各个元素电离形成的一系列谱线，最后通过采集这些谱线并对其数据进行分析，得出所含的元素及其相应的浓度。激光诱导击穿光谱法较前面几种常见的光学检测法具有很多优势，首先，该方法可以实现实时测量，不需要取样、制备等复杂的预处理便可以直接检测；其次，因为该方法属于原子发射技术，所以可以同时检测几乎所有的元素；再次，因为测量过程是采用激光来激发样品，同时检测过程中也是检测等离子体的光信号，因此理论上可以检测较远位置的样品，实现远距离检测。

结束语

相比其他污染，水环境重金属污染的污染源相对较多，恢复难度也较大，若不及时检测和治理就会造成严重后果。而比色传感器检测、电感耦合等离子体质谱检测法、生物化学分析法等检测手段在水环境重金属检测中发挥着重要作用，所以需要灵活应用这些检测技术并根据检测结果采取合适的改善措施，从而优化水环境。

参考文献

[1]张梅花.环境水质分析中重金属检测的重要性[J].中国金属通报,2022(6):133-135.

[2]孙峰.重金属检测技术在环境水质分析中的应用探讨[J].全面腐蚀控制,2021,35(8):123-125.