水中重金屬檢測(cè)方法的研究進(jìn)展

關(guān)明銘

摘 要：隨著國(guó)家科技實(shí)力的進(jìn)步，水環(huán)境中重金屬的檢測(cè)效率和質(zhì)量得到了明顯的提高。相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)不僅對(duì)環(huán)境中重金屬的檢測(cè)方法進(jìn)行了深入的研究與探討，還將很多先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際工作中，為水環(huán)境質(zhì)量提升以及檢測(cè)工作的開展提供可諸多便利條件。但是也有一些重金屬檢測(cè)方法在實(shí)際應(yīng)用中存在難度，需要相關(guān)檢測(cè)團(tuán)隊(duì)能對(duì)檢測(cè)方法的應(yīng)用原理進(jìn)行進(jìn)一步的探討。本篇文章就水中重金屬檢測(cè)方法方面的內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單的論述，希望能對(duì)相關(guān)人士的研究有所幫助。

關(guān)鍵詞：重金屬；檢測(cè)；水環(huán)境

水環(huán)境重金屬檢測(cè)工作是國(guó)家發(fā)展中重要的內(nèi)容，它不僅對(duì)水污染的防控和管理有著重要的作用，還與人們的生命健康有著密切的聯(lián)系。在近幾年的發(fā)展中，很多科研團(tuán)隊(duì)逐漸提高了對(duì)水環(huán)境重金屬檢測(cè)方法的研究與重視。一方面是由于傳統(tǒng)的檢測(cè)方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段水環(huán)境重金屬檢測(cè)的需要，如果不能對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)方法進(jìn)行創(chuàng)新與完善，那么就會(huì)在很大程度上影響重金屬檢測(cè)效率和質(zhì)量。另一方面是檢測(cè)方法的應(yīng)用效果會(huì)受到某些因素的影響，需要相關(guān)檢測(cè)團(tuán)隊(duì)制定科學(xué)的控制方案，提高檢測(cè)方法的應(yīng)用價(jià)值。

一、重金屬危害與檢測(cè)方法概述

重金屬是指原子密度大于5 g/cm3的金屬元素，在自然界的85種金屬元素中占有45種。其主要來(lái)源于重金屬的開采、加工，印刷產(chǎn)品的使用以及汽車廢棄物的排放，隨著雨水作用匯集在江河中或者滲人地下在土壤中，進(jìn)而由植物吸收并富集。人類主要通過(guò)攝人污染的水或者食物而導(dǎo)致重金屬在體內(nèi)聚集而引發(fā)各種疾病。其中通過(guò)水的攝人對(duì)人的影響最為直接。因此環(huán)境中水的重金屬檢測(cè)顯得尤為重要。

目前傳統(tǒng)方法如原子吸收光譜法、原子熒光光譜法和電感耦合等離子體法的準(zhǔn)確度和精確度均能夠達(dá)到要求且技術(shù)成熟，但是所需檢測(cè)耗時(shí)，同時(shí)樣品還需經(jīng)特殊處理減少信號(hào)干擾，所需要的大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制了其僅僅在科研單位的使用。而近些年發(fā)展的快速檢測(cè)方法的確改善了檢測(cè)條件，耗時(shí)短，處理樣品簡(jiǎn)單，但檢測(cè)的重復(fù)性相對(duì)于傳統(tǒng)方法，有待提高。

二、水中重金屬檢測(cè)方法分析

1、電化學(xué)法

電化學(xué)法是水環(huán)境重金屬檢測(cè)方法中的一種，也是檢測(cè)團(tuán)隊(duì)經(jīng)常使用的方法，要想有效的提高電化學(xué)法的應(yīng)用效果，那么檢測(cè)團(tuán)隊(duì)就要對(duì)其應(yīng)用原則和注意事項(xiàng)等進(jìn)行全面的了解和掌握，主要應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

第一，在應(yīng)用電化學(xué)法之前，相關(guān)工作人員需要先對(duì)檢測(cè)工作中涉及到的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查，確保設(shè)備的安全與穩(wěn)定性，為電化學(xué)檢測(cè)的開展奠定良好的基礎(chǔ)。第二，使用電化學(xué)法的時(shí)候，水環(huán)境中的待測(cè)元素會(huì)受到電極之間的影響而出現(xiàn)電沉積現(xiàn)象。當(dāng)待測(cè)元素沉積到一定程度的時(shí)候，檢測(cè)人員會(huì)通過(guò)反向電壓，在對(duì)電極表面附有的重金屬進(jìn)行溶解。這個(gè)時(shí)候，重金屬離子的濃度會(huì)與電流的大小呈一定的比例，檢測(cè)人員會(huì)對(duì)比例來(lái)對(duì)水環(huán)境中的重金屬進(jìn)行進(jìn)一步的判斷與研究。

2、原子熒光光譜法

原子熒光光譜法也是水環(huán)境重金屬的檢測(cè)方法，這種檢測(cè)方法主要以熒光強(qiáng)度的大小為判斷依據(jù)，是一種專業(yè)性很強(qiáng)的檢測(cè)技術(shù)。當(dāng)相關(guān)檢測(cè)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用這種方法進(jìn)行水環(huán)境重金屬檢測(cè)的時(shí)候，檢測(cè)人員會(huì)檢測(cè)原子進(jìn)行輻射能的激發(fā)，使其發(fā)出熒光。這種方法不僅具有較強(qiáng)的靈敏性，還對(duì)多元素檢測(cè)工作的開展有著重要的意義和影響。但是在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，這種方法還是會(huì)受到某種因素的影響而出現(xiàn)問題。比如原子熒光效果會(huì)受到散射光以及不穩(wěn)定因素的影響而出現(xiàn)猝滅現(xiàn)象，這對(duì)檢測(cè)工作的開展有著嚴(yán)重的阻礙，需要相關(guān)檢測(cè)團(tuán)隊(duì)對(duì)其進(jìn)行有效的控制。

利用分子篩層析有效分離不同狀態(tài)的汞，紫外光輻射氧化，在酸性條件下被氯化亞錫還原成原子化用于熒光檢測(cè)。該分離方法高效，解決了傳統(tǒng)高效液相色譜法流動(dòng)相和固定相之間傳質(zhì)慢以及反壓不斷上升的問題，符合并提高了環(huán)境檢測(cè)的要求并提高了檢測(cè)效率。

3、酶抑制法

重金屬離子和酶活中心的活性部位結(jié)合，占據(jù)部分活性位點(diǎn)，引發(fā)酶活力的降低，從而影響酶和底物的反應(yīng)。反應(yīng)變化和重金屬的含量具有相關(guān)性，可達(dá)到良好的檢測(cè)效果，檢測(cè)限比光譜法和電化學(xué)法偏低，但其能夠達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)要求。目前已有過(guò)氧化氫酶、葡萄糖氧化酶、脈酶、磷酸酯酶用于重金屬的檢測(cè)，但是酶的種類仍需要開發(fā)。

利用Cu2+對(duì)醇氧化酶活性的抑制作用，結(jié)合甲醇被醇氧化酶催化產(chǎn)生的過(guò)氧化氫能夠碲化鎘量子點(diǎn)熒光信號(hào)降低，實(shí)現(xiàn)Cu2+的檢測(cè)。檢測(cè)限為0.176 μg/L。在實(shí)際應(yīng)用中比較該法和ICP法對(duì)廢水、農(nóng)業(yè)灌溉用水、湖水中的銅的檢測(cè)，回收率均在93. 3%一103.6%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差均<5%。因此該法可作為環(huán)境水樣中Cu的一種快速檢測(cè)的可靠方法。

4、核酸適配體檢測(cè)法

核酸適配體檢測(cè)重金屬具有較好的檢測(cè)穩(wěn)定性、檢測(cè)成本低、適配體序列自行設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用性。利用修飾有熒光基團(tuán)的適配體與Ag+發(fā)生特異性的結(jié)合，生成C-Ag-C的雙鏈結(jié)構(gòu)，避免了石墨烯對(duì)單鏈DNA上熒光基團(tuán)的猝滅作用，提高了熒光信號(hào)噪比，對(duì)Ag+的檢測(cè)限可達(dá)2. 5 μg/L。

將富含G堿基和T堿基的DNA序列固定在納米金表面上，檢測(cè)體液中Pb2+和Hg2+。該法較好的固定游離在水溶液中的DNA，從而有效的降低DNA的降解，并且在較寬的波長(zhǎng)范圍里納米金顆粒具有較優(yōu)的熒光猝滅效率。結(jié)果表明，即使在DNA酶存在的條件下，能夠同時(shí)檢測(cè)水溶液中的Pb2+、Hg2+。

5、原子吸收光譜法

原子吸收光譜法是基于氣態(tài)的原子外層電子對(duì)紫外光和可見光進(jìn)行吸收為基礎(chǔ)的分析方法。因此樣品需要原子化，即通過(guò)原子化器提供合適的能量將試樣中的被測(cè)元素轉(zhuǎn)變?yōu)樘幱诨鶓B(tài)的原子。根據(jù)原子化器的作用不同將原子吸收光譜法分為火焰原子吸收光譜法、石墨爐原子吸收光譜法、冷原子吸收光譜法和電熱原子吸收光譜法。而原子吸收光譜法的技術(shù)和分析方法成熟，幾乎涵蓋了所有元素分析的領(lǐng)域。

但是多種元素必須用相應(yīng)的光源進(jìn)行原子激發(fā)，而環(huán)境中的水含有大量不同種類的離子，分析物離子含量往往較低。給檢測(cè)帶來(lái)一定的困難。因此樣品需要預(yù)處理，提高靈敏度和準(zhǔn)確度，例如溶劑萃取、濁點(diǎn)萃取、固相萃取、電沉積、協(xié)同沉淀、膜過(guò)濾方法。固相萃取操作方便，且相比較液液萃取，有機(jī)試劑用量大為減少。納米顆粒突出的原子基團(tuán)易和金屬離子鰲合，利用材料的磁性，分離和濃縮比其他的固相萃取方法簡(jiǎn)單、方便、快捷。但是這種裸露的納米材料沒有特異性，易受干擾離子的影響。所以需要改性，即對(duì)其表面進(jìn)行修飾。

6、電感耦合等離子體法

電感耦合等離子體法測(cè)定水中的重金屬主要包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法法和電感耦合等離子發(fā)射光譜法。前者是利用電感耦合等離子體使樣品原子化，待測(cè)金屬元素進(jìn)入質(zhì)譜，通過(guò)測(cè)定荷質(zhì)比進(jìn)行定性和定量分析；后者是利用高頻電流產(chǎn)生的高溫將反應(yīng)氣加熱并電離，利用元素發(fā)出的特征譜線進(jìn)行測(cè)定。

三、結(jié)束語(yǔ)

如今，很多水環(huán)境重金屬檢測(cè)團(tuán)隊(duì)在實(shí)際工作中，都能有效的掌握相應(yīng)檢測(cè)方法的應(yīng)用原理和技巧。對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中存在的難點(diǎn)問題，相關(guān)工作人員也能對(duì)其進(jìn)行及時(shí)的分析與處理，并制定合理的優(yōu)化方案，有效的控制檢測(cè)方法的應(yīng)用效果。但是部分重金屬檢測(cè)團(tuán)隊(duì)在工作中，會(huì)受到外界環(huán)境因素以及人為因素的影響而出現(xiàn)各種各樣的問題。這個(gè)時(shí)候就會(huì)嚴(yán)重影響水環(huán)境重金屬檢測(cè)的準(zhǔn)確性，影響檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。所以在日后的工作中，重金屬檢測(cè)團(tuán)隊(duì)除了要對(duì)水環(huán)境的特點(diǎn)進(jìn)行全面的分析和了解，同時(shí)還要提高檢測(cè)方法及技術(shù)的研究，掌握便捷的檢測(cè)方式，這樣才能進(jìn)一步提高重金屬檢測(cè)的水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫迎迎. 水中重金屬鎘的檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J]. 大科技， 2016（11）.

[2]楊燁. 水中重金屬檢測(cè)方法研究進(jìn)展[J]. 化工管理， 2016（35）：72-73.

[3]曹丹， 徐波. 水中重金屬監(jiān)測(cè)方法研究進(jìn)展[J]. 工程技術(shù)：全文版， 2017（2）：00306-00306.