環(huán)境樣品中痕量鎘的化學(xué)分析方法分析

郭冬雪

摘? ?要：本文主要研究環(huán)境樣品中痕量鎘的檢測(cè)方法，當(dāng)前檢測(cè)痕量鎘的檢測(cè)方法主要有以下幾種：分光光度法、電化學(xué)分析法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等，每一種方法具有各自的特點(diǎn)，主要用于環(huán)境大氣、水資源的中鎘的檢測(cè)。本文將對(duì)以上四種痕量鎘檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)的闡述，希望能夠給讀者帶來一些啟發(fā)，提升痕量鎘的檢測(cè)準(zhǔn)確性。

關(guān)鍵詞：環(huán)境樣品? 痕量鎘? 化學(xué)分析? 方法分析

中圖分類號(hào)：TF819.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（c）-0111-02

1? 分光光度法

根據(jù)鎘的化學(xué)特性，鎘可以和多種顯色劑結(jié)合生成有色絡(luò)合物，而如果采用分光光度法來檢測(cè)鎘，其靈敏性與選取的顯色劑和顯色體系密切相關(guān)。以下選取幾種比較典型的常用的用來檢測(cè)鎘的顯色劑進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

1.1 雙硫腙

使用雙硫腙試劑來檢測(cè)鎘是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的顯色劑之一。這種檢測(cè)方法對(duì)儀器的要求簡(jiǎn)單，但是操作繁瑣，需要使用三氯甲烷（CHCl3）進(jìn)行萃取，同時(shí)為了掩蔽干擾離子還有使用具有劇毒性質(zhì)的氰化鉀（KCN）來避開干擾。因此，操作繁瑣，而且選擇性較差，靈敏度欠佳。但是在含有溫吐-20，且pH6.0的乙酸—乙酸鈉的環(huán)境下進(jìn)行檢測(cè)，使用雙硫腙來檢測(cè)鎘時(shí)，其顯色反應(yīng)的靈敏度較好，所形成的絡(luò)合物光的最大吸收值在500mm位置，摩爾光吸收系數(shù)在9.2×104L·mol-1·cm-1。使用雙硫腙可以用來檢測(cè)水中微量的鎘。

1.2 鹵代吡啶偶氮試劑

用該顯色試劑來檢測(cè)鎘，其靈敏度較好，與鎘結(jié)合形成的絡(luò)合物穩(wěn)定性較好，但是水溶性較差，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加入大量的水溶性有機(jī)溶劑或者采用萃取光度法來進(jìn)行檢測(cè)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)可以使用5- Br-PADAP與鎘按照2：1比例進(jìn)行混合，形成紅色絡(luò)合物。之后在pH為8.5的氨-氯化銨溶液中，同時(shí)加入十六烷基三甲基溴化胺（CTMAB）等表面活性劑用來增加檢測(cè)時(shí)的靈敏度和準(zhǔn)確性，如此絡(luò)合物光的最大吸收值在560mm處，摩爾光吸收系數(shù)為2.18×105L·mol-1·cm-1，并且結(jié)合形成的絡(luò)合物可以穩(wěn)定在20h以上，檢測(cè)鎘的濃度在0～10μg/25mL，這個(gè)范圍符合比爾定律。

1.3 三氮烯類試劑

該試劑用來檢測(cè)廢水中的鎘效果很好，該種顯色劑普遍應(yīng)用在鎘等過渡性的金屬檢測(cè)中其具備良好的靈敏度，選擇性較高，易合成等特點(diǎn)。本文重點(diǎn)介紹1- （4-硝基苯基）-3-（4-硝基-噻唑）-三氮烯（NPNTT）作為顯色劑來檢測(cè)鎘。在pH值為11.0的聚乙二醇辛基苯基醚與硼砂—?dú)溲趸c混合溶液中，NPNTT可以和鎘發(fā)生較好的顯色反應(yīng)。絡(luò)合物光的最大吸收值在450mm處，最低吸收值在540mm處。摩爾光吸收系數(shù)為5.23×105L·mol-1·cm-1，檢測(cè)出鎘的濃度在0～400μg/L，此濃度符合比爾定律。所有，該種試劑可以很好的檢測(cè)出廢水中的鎘。

2? 電化學(xué)分析法

該種檢測(cè)方法主要是以電化學(xué)為基礎(chǔ)，主要的檢測(cè)方法有極譜法、溶出伏安法、電位溶出法等。

2.1 溶出伏安法

楊笑梅等詳細(xì)的介紹了微分脈沖陽極溶出伏安法（DPASV）測(cè)定人血中鉛鎘，所使用的方法是玻碳電極檢測(cè)方法，這種檢測(cè)方法回收率可以高達(dá)99%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差都低于5%。其中α環(huán)式和β環(huán)式對(duì)應(yīng)的CPE（α-CD）和 CPE（β-CD）碳糊電極和化學(xué)修飾電極來對(duì)痕量鎘進(jìn)行連續(xù)檢測(cè)，這兩種電極均可以很好的檢測(cè)出鎘氧化峰值，鎘的檢測(cè)出限為：α環(huán)式碳糊電極的濃度為2.51×10-6L·mol-1，β環(huán)式碳糊電極濃度為2.51×10-6L·mol-1。

2.2 極譜法

在檢測(cè)生活飲用水痕量鎘時(shí)經(jīng)常會(huì)用到極譜吸附波法，該法已經(jīng)被列入標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法。極譜法中有催化示波極譜法和電位溶出極譜法來檢測(cè)水中鎘的含量。通過實(shí)驗(yàn)表面，催化示波極譜法比較容易受到外界干擾，檢測(cè)準(zhǔn)確性不佳，檢測(cè)出限為0.01mg/L，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)0.005mg/L。因此，如果檢測(cè)的水樣中鎘的含量低于0.01mg/L，使用催化示波極譜法不能準(zhǔn)確的檢測(cè)出鎘的濃度。而電位溶出極譜法的出限為0.002mg/L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以更加準(zhǔn)確的檢測(cè)出水中鎘的含量。

3? 原子吸收光譜法

基于氣態(tài)的基態(tài)原子對(duì)正在進(jìn)行的紫外線等輻射的吸收程度進(jìn)行定量分析的方法，主要有火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）。

3.1 火焰原子吸收光譜法

FAAS的主要特點(diǎn)就是靈敏度較高，費(fèi)用較少，易操作，易實(shí)現(xiàn)，可以進(jìn)行在線分析，當(dāng)前在很多重金屬檢測(cè)中廣泛使用。使用火焰原子吸收光譜法鎘的228.8nm靈敏線來對(duì)鎘的含量進(jìn)行檢測(cè)，其靈敏度很好，可以用于在鎘含量較低的情況來檢測(cè)鎘的含量。對(duì)于含量較高的鎘檢測(cè)，我們通常采用容量法進(jìn)行返滴定試驗(yàn)，該方法對(duì)試驗(yàn)樣品的單一性要求較高，也就是說如果試驗(yàn)樣品含量復(fù)雜（樣品中同時(shí)含有較高含量的鉛和鋅時(shí)），將會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成很大的影響?？梢圆捎没鹧嬖游展庾V法鎘的低靈敏線檢測(cè)硬鋅渣中鎘的含量，這種方法操作方便快捷，雜質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的干擾性較小，尤其是檢測(cè)樣品中含有較高含量的鉛時(shí)，可以無需進(jìn)行沉淀直接對(duì)鎘進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 石墨爐原子吸收光譜法

GFAAS法是將石墨原料制作成為環(huán)狀或者是杯狀的原子化器，石墨原子化器是應(yīng)用最廣泛的無火焰加熱原子化器。其基本原理是：給高阻值的石墨管、杯通以較大電流（常高達(dá)數(shù)百安培），使其產(chǎn)生2000℃～3000℃的高溫，使得在石墨環(huán)中的試劑或者是固體試樣逐漸發(fā)生原子化。我們可以利用有機(jī)濾膜來采集大氣樣品，同時(shí)使用硝酸-高氯酸混合溶液進(jìn)行消解，使用石墨爐原子吸收光譜法來檢測(cè)大氣中痕量鎘，檢測(cè)出限為0.366μg/L。

4? 原子熒光光譜法

AFS原子熒光光譜法是原子光譜法一個(gè)重要的分支，是介于原子發(fā)射（AES）和原子吸收（AAS）之間的光譜分析技術(shù)。原子熒光光譜法的基礎(chǔ)原理是：固態(tài)或者是液態(tài)檢測(cè)樣品在消化液中通過高溫加熱的方式，發(fā)生氧還原反應(yīng)或者是發(fā)生分解等反應(yīng)后檢測(cè)樣品轉(zhuǎn)化成為了清亮液態(tài)，基態(tài)原子吸收特定頻率的輻射，從而將其激發(fā)至高能狀態(tài)繼而輻射出的具備特征波長(zhǎng)的熒光。我們可以將Co2+—二氮雜菲當(dāng)做增感劑，以流動(dòng)的方式向其中注入線離子交換分離富集—蒸氣從而發(fā)生原子熒光反應(yīng)，用以檢測(cè)水中沉淀物的痕量鎘。這里需要特別強(qiáng)調(diào)的是，注射流動(dòng)性在線離子交換分離富集蒸汽主要目的是為了優(yōu)化試驗(yàn)中的各項(xiàng)系數(shù)，改善化學(xué)條件。具體的操作方法是選用濃度為2.0mol/L的鹽酸作為介質(zhì)，使用717強(qiáng)堿性陰離子樹脂對(duì)樣品中的鎘進(jìn)行吸附，但是銅鉛卻被隔離在外，接下來使用濃度為0.5mol/L的硝酸進(jìn)行脫鎘處理，脫洗液直接通過流動(dòng)蒸汽發(fā)生原子熒光反應(yīng)，從而確定過檢測(cè)樣品中鎘的含量。通過實(shí)驗(yàn)表明，原子熒光光譜法來檢測(cè)痕量鎘簡(jiǎn)單快捷，可以將樣品中的鎘和銅鉛等進(jìn)行脫離，防止銅鉛的對(duì)檢測(cè)準(zhǔn)確性產(chǎn)生干擾，Co2+—二氮雜菲能夠大大的提升鎘蒸發(fā)效率，該方法檢測(cè)出限為 0.058μg/L。

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