水中重金屬應(yīng)急監(jiān)測方法簡述

范莉茹（河北省環(huán)境監(jiān)測中心站）李青峰（石家莊市環(huán)境科學(xué)研究院）

目前，重金屬尚沒有嚴(yán)格的統(tǒng)一定義，一般指比重大于5的金屬，約有45 種，如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金、銀等。

本文通過三種重金屬水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測儀器來簡述檢測水中重金屬的方法，以期為應(yīng)急監(jiān)測選擇靈敏度更高、更準(zhǔn)確、更快速的監(jiān)測儀器提供參考。

一、便攜式重金屬測定儀PDV6000plus

1.工作原理

PDV6000plus便攜式重金屬測定儀采用的是陽極溶出伏安法(ASV)，原理是將還原電勢施加于工作電極，當(dāng)電極電勢超過某種金屬離子的析出電勢時，溶液中被分析的金屬離子還原為金屬電鍍于工作電極表面，電勢施加時間越長，還原出來電鍍于電極表面(被稱為“沉積”或“積累”過程)的金屬越多，當(dāng)足夠的金屬鍍于工作電極表面，向工作電極以恒定速度增加電勢，金屬將在電極上溶出(氧化)。這一過程中儀器根據(jù)溶出峰電位確定被測物質(zhì)的成分，根據(jù)溶出時記錄的氧化波高度確定被測物質(zhì)的含量[1]。

2.儀器及其試劑

在應(yīng)急監(jiān)測中所需要的主要儀器為PDV6000plus便攜式重金屬測定儀和筆記本電腦各1臺；主要試劑為某金屬的標(biāo)準(zhǔn)儲備液(20mg／L)、電解液、電鍍液、屏蔽溶液。

3.操作過程

首先根據(jù)所要監(jiān)測的重金屬選擇電極，將參比電極、玻碳電極、工作電極裝入分析槽并與便攜式重金屬測定儀主機(jī)連接，分析水樣，其次是運(yùn)行PDV6000plus軟件，最后使用電鍍液鍍膜，以上為測試前的準(zhǔn)備工作。按儀器推薦設(shè)定好的各項(xiàng)參數(shù)分別進(jìn)行空白、標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品的測定，通過比對標(biāo)準(zhǔn)樣品和實(shí)際樣品的信號值，軟件將計(jì)算出樣品的實(shí)際濃度。

4.數(shù)據(jù)比對

PDV6000plus便攜式重金屬測定儀的整個過程大約需要50分鐘，單個樣品的測定時間約3-5分鐘，RSD為0.5%～1.0%，加標(biāo)目收率為96.8%～107.0%。

5.結(jié)論

本方法的操作過程較為復(fù)雜，但因其可測量金屬的項(xiàng)目多且測量精度高而入選環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測。

二、Hach DR2800型便攜式分光光度計(jì)

1.工作原理、儀器、試劑及其操作過程

Hach DR2800型便攜式分光光度計(jì)具有優(yōu)良的光學(xué)穩(wěn)定性，內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線程序，也可根據(jù)需要隨時升級。

根據(jù)需要，可以使用粉末包法和標(biāo)有條形碼的小型密閉TNT plusTM 預(yù)制試劑管二種方法。其中粉末包法有其特制的10-25ml比色瓶，根據(jù)需要選擇比色瓶，向其加入一定量（1-25ml）的水樣，同時做空白樣品，根據(jù)項(xiàng)目的不同，測試需1-3種藥劑，藥劑均為獨(dú)立包裝，加入藥品并搖勻，選擇相應(yīng)的程序，啟動計(jì)時器，一般需要等待3-15分鐘，即可啟動Hach DR2800型便攜式分光光度計(jì)比色程序來確定濃度，幾秒就可出數(shù)；使用標(biāo)有條形碼的小型密閉TNT plusTM 預(yù)制試劑管法測量重金屬，可根據(jù)所測量的金屬選擇相應(yīng)濃度的試劑管，試劑管內(nèi)已經(jīng)加好了反應(yīng)所需的藥品，簡化了操作程序，只需加入一定量（0.1-3ml）的水樣后，根據(jù)要求選擇是否放入加熱單元，且加熱器可以在37～165℃的任意一個溫度下，在0～480分鐘范圍的一段時間內(nèi)加熱各種尺寸圓形、管式瓶內(nèi)的各種溶液，其獨(dú)特的條形碼自動識別、自動測定試劑空白、自動讀取功能，大大簡化了實(shí)驗(yàn)操作過程。

2.數(shù)據(jù)比對

以六價(jià)鉻為例，分別試驗(yàn)高、中、低三種不同濃度的質(zhì)控溶液。粉末包法選用10ml比色瓶，將水樣加至10ml的刻度線后，加入1種藥劑搖勻，5分鐘后即可比色讀數(shù)；TNT plusTM 預(yù)制試劑管法只需加入2ml水樣，換上配套的橙色B蓋，搖勻后靜置2分鐘即可比色計(jì)數(shù)。詳細(xì)數(shù)值見表一：

表一 Hach DR2800型便攜式分光光度計(jì)二種方法的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總

由此可知Hach DR2800型便攜式分光光度計(jì)單個樣品的測定時間約2-5分鐘，RSD為0.4%～3.2%。

3.結(jié)論

此方法操作簡便，可測量的種類多，且測量精度高，已成為環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測的首選儀器。

三、日本共立水質(zhì)快速測試包

1.工作原理、試劑及其操作過程

該污水測試劑套件透過測試包表面所顯示的顏色，目視比色對比比色卡，便能測出污水中金屬或化學(xué)品的大致濃度，可廣泛地使用在污水測試、飲用水測試、研究環(huán)境污染等多方面。

試包是利用一支長度約為7公分外徑1公分的PE塑膠制封閉性試管，內(nèi)部裝填了一次測定所需要用量的調(diào)制試藥。使用時先將試管前端的預(yù)埋線拉出，將管內(nèi)空氣擠出后，再吸入欲測定的液體樣本，搖動使水溶液與管內(nèi)藥品反應(yīng)發(fā)色后，于指定時間內(nèi)比對標(biāo)準(zhǔn)色卡，判讀污水中金屬或化學(xué)品的濃度值。通常發(fā)色時間在3-15分鐘，即可讀取濃度范圍。

2.數(shù)據(jù)比對

以六價(jià)鉻為例，顯色時間為2分鐘，使用高、中、低三種不同濃度的質(zhì)控溶液，高濃度樣品估讀的濃度范圍估讀非常準(zhǔn)確，低濃度樣品濃度范圍估讀稍有偏差。

3.結(jié)論

此方法的操作極其簡單，反應(yīng)快速，也無需其它任何輔助設(shè)備，即可確定40多種污染物的種類和大致濃度范圍，是新型和高效的環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測方法。

結(jié)論

以上三種方法具有檢出限基本滿足要求、靈敏度高、分析時間短、攜帶方便、使用場所廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可以在地表水重金屬污染事故應(yīng)急監(jiān)測中推廣使用。

[1]水和廢水監(jiān)測分析方法編委會，水和廢水監(jiān)測分析方法[M]．第4版．北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002．