自來水重金屬元素的檢測手段探索

王瑞海

江蘇省大豐市大豐港水務(wù)發(fā)展有限公司 224100

引言

自來水一般取自江河湖泊等天然水源地，這就避免不了水體被三廢所污染并導(dǎo)致其重金屬離子超過正常的國家標(biāo)準(zhǔn)[1]。雖然自來水出廠檢測時(shí)重金屬含量符合國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但在輸送至每家每戶的過程中，可能會(huì)因?yàn)榻饘俟艿赖睦匣蚨喂┧O(shè)備的老化使重金屬離子游離至自來水中，類似這樣的外在因素的污染就會(huì)造成進(jìn)戶水的重金屬含量超標(biāo)。人體內(nèi)的重金屬離子的長時(shí)間富集就會(huì)造成相關(guān)組織的慢性中毒并最終導(dǎo)致相關(guān)器官的功能性衰竭。這就使得重金屬檢測變得尤為重要。

在科技爆炸的今天，重金屬元素的分析方法不僅包括原子吸收光譜法，還包括電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法和生物化學(xué)傳感器法等。本文將分別的對以上方法進(jìn)行逐一的介紹。

一、原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）

原子吸收光譜法是上世紀(jì)中葉出現(xiàn)并逐漸發(fā)展起來的一種在紫外-可見波長范圍內(nèi)，通過氣態(tài)基態(tài)原子的外層電子對相應(yīng)被測原子共振輻射線吸收的強(qiáng)度來定量檢測被測元素含量的分析方法。不論是在機(jī)械、化工還是在食品、輕工、環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域它都有著相當(dāng)廣的應(yīng)用。該法對待檢物的含量要求很低只需微量或痕量組分就可進(jìn)行分析檢測。

原子吸收光譜法的優(yōu)缺點(diǎn):其適用范圍廣，靈敏度及精密度高，檢測速度快，同時(shí)特異性測試能力強(qiáng)且操作簡便，特別是對重金屬元素如Zn、Cu、Pb、Cd等的檢測。但測試中無法同時(shí)進(jìn)行多元素分析，如難熔元素的檢出結(jié)果較差；測試中一些參數(shù)的變化也會(huì)使其檢測的精密度和檢出限降低。

二、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP—AES)

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法是電感耦合等離子體法的一種；它通過高頻感應(yīng)電流所產(chǎn)生的高溫將反應(yīng)氣加熱同時(shí)進(jìn)行電離，后利用元素所發(fā)出的特征譜線進(jìn)行測定；正因有著較低的檢出限、較小的基體效應(yīng)、線性范圍寬、適用范圍廣以及同時(shí)可進(jìn)行多元素分析等眾多的優(yōu)點(diǎn)而得到眾多科研工作者的青睞，也使得電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀在眾多實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常規(guī)的分析儀器中占有一席之地。

在文獻(xiàn)報(bào)道中，有課題組通過ICP-AES法使用改性殼聚糖中孔硅膠進(jìn)行富集待檢環(huán)境水樣中銅、鉛、鎘和汞等重金屬并進(jìn)行檢測，得到的結(jié)果與水質(zhì)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)樣品數(shù)據(jù)一致。由此證明電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法的檢測準(zhǔn)確性較高。

三、生物化學(xué)傳感器法

近年來，隨著傳感器研究的逐漸深入，出現(xiàn)了很多可以應(yīng)用于環(huán)保、食品、衛(wèi)生等方面的生物或化學(xué)傳感器。

生物傳感器利用的原理是生物識別物質(zhì)與待測物質(zhì)相互結(jié)合；將結(jié)合過程中體系內(nèi)發(fā)生的變化通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為可以輸出的光信號或電信號等。生物傳感器大體上可以分為酶傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、微生物傳感器等。在測定環(huán)境中Hg2+時(shí)，湯琳等[2]使用了一種通過抑制作用進(jìn)行測定的新型抗干擾電流式葡萄糖氧化酶傳感器，其檢出限低（0.49μg/L），并且該傳感器還可以完全的恢復(fù)并重復(fù)使用。

化學(xué)傳感器則是通過化合物與待測物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生特質(zhì)響應(yīng)，并對待測物定量或定性檢測的裝置[3]?；瘜W(xué)傳感器主要有熒光傳感器、電化學(xué)傳感器、光纖化學(xué)傳感器等；其中熒光傳感器以其靈敏度高響應(yīng)速度快，可在復(fù)雜環(huán)境中特異性檢出對應(yīng)待機(jī)物，這就使得它在今后的發(fā)展中有很大的發(fā)展前景。沈睿龍等[4]合成的香豆素類有機(jī)熒光傳感器可以對Hg2+進(jìn)行特異性識別，并且檢測時(shí)無須儀器設(shè)備的輔助，僅憑肉眼便可輕易的進(jìn)行識別，這就大大的減少了檢測所需的時(shí)間降低了人力物力成本的消耗。

結(jié)語

對于自來水中重金屬的檢測，人們經(jīng)歷了從相對傳統(tǒng)的理論分析向現(xiàn)今通過高科技的儀器設(shè)備進(jìn)行分析的過度；也就是從早期的單一方法向現(xiàn)在的多種分析手段相結(jié)合的大跨步邁進(jìn)；而且檢測時(shí)所用的儀器或設(shè)備對待檢重金屬離子的靈敏度與檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性相比于相對落后的昨天都有著大大的飛躍。這樣一來自來水中重金屬這一隱患就能在當(dāng)下高科技的測試手段下無處遁形。本文中所探討的方法都具有其各自的優(yōu)劣之處，如何更有效的改進(jìn)測試技術(shù)以及研究出更好的檢測方法就有待于我們繼續(xù)進(jìn)行更加長遠(yuǎn)深入的研究。

[1]刁維萍,倪吾鐘,倪天華,等.水環(huán)境重金屬污染的現(xiàn)狀及其評價(jià)[J].廣東微量元素科學(xué),2004,11(3):1-5.

[2]湯琳，曾光明，沈國勵(lì)，等.基于抑制作用的新型葡萄糖氧化酶傳感器測定環(huán)境污染物汞離子的研究[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào)，2005,21(2):123-126.

[3]CATTRALL R W.Chemical sensors[M].Oxford:Oxford Uni?versity Press,1997.

[4]Ruilong Sheng,Pengfei Wang a,Weimin Liu etl.A new colori?metric chemosensor for Hg2+based on coumarin azine derivative[J].Sensors and Actuators B 128(2008)507–511.