水環(huán)境中重金屬檢測(cè)方法的研究

高麗娜

摘 要：通常對(duì)重金屬的定義是原子密度高于5g/cm3的相關(guān)元素，現(xiàn)階段發(fā)現(xiàn)的金屬元素共計(jì)85個(gè)，其中45個(gè)屬于重金屬元素。水環(huán)境中的重金屬污染，源頭上礦產(chǎn)開發(fā)與加工、印刷企業(yè)等一系列污水排放企業(yè)，還有一些土壤中殘留的重金屬通過雨水，最終聚攏到河流湖泊污染水環(huán)境。水環(huán)境中重金屬污染會(huì)導(dǎo)致水生動(dòng)物體內(nèi)重金屬富集，從而危機(jī)居民飲食健康，因此水環(huán)境檢測(cè)技術(shù)作為食品安全第一道防線研究十分必要。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境;重金屬;檢測(cè)方法

1 重金屬檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的作用

重金屬檢測(cè)是環(huán)境水質(zhì)分析中的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，應(yīng)用科學(xué)、先進(jìn)的重金屬檢測(cè)技術(shù)，是提高水質(zhì)檢測(cè)質(zhì)量的必然選擇。重金屬檢測(cè)主要是利用一系列的高科技檢測(cè)技術(shù)，對(duì)水質(zhì)進(jìn)行定時(shí)定期的檢測(cè)，從而檢測(cè)出水質(zhì)中所含有的重金屬物質(zhì)，其檢測(cè)的最終目的是在源頭上找到重金屬污染水質(zhì)的原因，從而采取有效的環(huán)境治理措施，最大程度降低重金屬對(duì)于水質(zhì)的消極影響。在不同地區(qū)不同水域下的水質(zhì)環(huán)境檢測(cè)工作中，需要運(yùn)用不同的重金屬檢測(cè)技術(shù)，以保證水質(zhì)檢測(cè)分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率。同時(shí)，運(yùn)用先進(jìn)的重金屬檢測(cè)技術(shù)還有助于提高水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)水平，為水質(zhì)分析提供可靠、全面的分析數(shù)據(jù)，便于對(duì)水質(zhì)變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施，進(jìn)而保障居民用水安全，保護(hù)水環(huán)境以及生物免受重金屬污染的破壞。

2 水環(huán)境重金屬分析的研究現(xiàn)狀

2.1 水環(huán)境重金屬污染

水環(huán)境重金屬污染是水環(huán)境污染問題中的重要組成部分，主要是指：水環(huán)境（包括海洋、河流、湖泊、水庫等）受自然資源開發(fā)與利用、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物排放等因素影響，使排入水中的重金屬超過水體自身凈化能力，造成嚴(yán)重污染。由于水環(huán)境重金屬污染多為混合污染，水體中蘊(yùn)含的金屬元素相對(duì)較多。加之重金屬在動(dòng)植物體內(nèi)難分解、易累積，對(duì)人體的危害性顯著。這就需要工作人員在水環(huán)境保護(hù)、管理與治理過程中能夠科學(xué)選擇水環(huán)境重金屬分析技術(shù)，了解水環(huán)境中重金屬的實(shí)際情況，為水環(huán)境重金屬監(jiān)管與防治提供有益指導(dǎo)。

2.2 研究現(xiàn)狀具體表現(xiàn)

隨著近些年人們生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提升，在黨中央、國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)下，水環(huán)境重金屬污染及其相關(guān)問題的理論與實(shí)踐研究取得一定成績(jī)。水環(huán)境重金屬分析技術(shù)呈現(xiàn)出多樣化、自動(dòng)化發(fā)展態(tài)勢(shì)，分析的準(zhǔn)確性、時(shí)效性、靈活性、靈敏性大幅度提升。原子吸收光譜分析法、電化學(xué)分析法、生物化學(xué)分析法等在水環(huán)境重金屬污染監(jiān)測(cè)、檢查、治理等工作中得到廣泛運(yùn)用。以原子吸收光譜分析法為例，主要是根據(jù)原子蒸汽對(duì)特定光吸收的特征，進(jìn)行物質(zhì)分析。即利用原子吸收光譜儀，向待測(cè)物發(fā)生特定波長(zhǎng)的光，當(dāng)光通過原子蒸汽后，輻射強(qiáng)度發(fā)生改變，通過測(cè)量輻射強(qiáng)度變化程度，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物質(zhì)的定量分析。何慧、解英等學(xué)者（2009）在《微萃取原子吸收法測(cè)定環(huán)境水樣中微量鉛》研究中，利用原子吸收光譜儀器對(duì)水環(huán)境中的鉛元素進(jìn)行了分析，分析效果顯著;虞吉寅（2008）以海水為檢測(cè)樣本，應(yīng)用冷原子吸收光譜法對(duì)水環(huán)境中的汞元素進(jìn)行了檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)冷原子吸收光譜法能夠快速、有效分析出水環(huán)境中的汞元素。

以生物化學(xué)分析法為例，是以光電比色原則為基礎(chǔ)，對(duì)物質(zhì)化學(xué)成分進(jìn)行分析的方法。在水環(huán)境重金屬分析中，酶抑制法與免疫分析法是較為常見的生物化學(xué)分析法。酶抑制法能夠利用重金屬抑制劑控制酶的活性，從而形成電位差。根據(jù)電位差測(cè)定，完成水環(huán)境重金屬含量分析;免疫分析法則是通過抗原與抗體的有機(jī)結(jié)合，達(dá)到重金屬檢測(cè)目的。例如，連蘭、伍林等學(xué)者（2006）針對(duì)水環(huán)境重金屬檢測(cè)問題，研制出一種葡萄糖生物傳感器，通過葡萄糖氧化酶實(shí)現(xiàn)對(duì)銅元素、汞元素的有效檢測(cè)，其中銅元素線性響應(yīng)范圍為5μmol/L～40μmol/L，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.97，汞元素線性響應(yīng)范圍為2.5μmol/L～22.5μmol/L，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.96。

3 樣品前處理

水環(huán)境中的重金屬屬于化合態(tài)，通過樣品的前處理將化合態(tài)轉(zhuǎn)化成離子態(tài)，能夠保證檢驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確。前處理的另一個(gè)目的是干擾因素的脫除，被檢測(cè)重金屬離子的存留濃縮。目前，針對(duì)水環(huán)境中重金屬處理方法分為濕法消化、干法灰化。濕法消化針對(duì)主要是水環(huán)境中雜質(zhì)比較多，操作方式是在樣品里添加高濃、氧化性強(qiáng)酸，常見的是高氯酸、硝酸、硫酸等，再進(jìn)一步進(jìn)行高溫加熱，去除樣品中的雜質(zhì)保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。但濕法消化存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)高濃度酸有可能引起檢測(cè)空白值的問題，但因成本低廉應(yīng)用面比較廣。干法灰化主要針對(duì)雜質(zhì)較少的樣品，通過進(jìn)行高溫灼燒去除相關(guān)有機(jī)雜質(zhì)，保留重金屬。干法揮發(fā)解決了高濃度酸存在的一系列缺點(diǎn)，但是卻存在電能消耗大、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、目標(biāo)元素容易揮發(fā)等問題。因此，兼顧濕法消化、干法灰化的優(yōu)勢(shì)，新型前處理方式微波消解法，同時(shí)因采取特殊器具，可以避免器具吸收目標(biāo)元素，保證樣品回收率，是目前實(shí)驗(yàn)室最常采用的前處理方式。

4 重金屬檢測(cè)方法

4.1 原子吸收光譜法（AAS）

原子吸收光譜法又稱分光光度法，主要是根據(jù)物質(zhì)的原子蒸氣來對(duì)同種原子發(fā)射的特征輻射吸收作用展開分析，從而確定水質(zhì)的重金屬情況，在分析過程中，通常需要將從待測(cè)水環(huán)境中取得適量的水作為水樣，再用銳線光源對(duì)水樣進(jìn)行照射，則溶液中被霧化、原子化的原子蒸汽層則在一定程度上會(huì)吸收銳線光源，由于不同金屬元素的特征輻射不同，因此在銳線光源通過原子蒸汽層后，最終得到的光強(qiáng)也會(huì)不同，由此就可以確定水樣的吸光度，并根據(jù)吸光度與物質(zhì)濃度間的關(guān)系來準(zhǔn)確計(jì)算出被測(cè)元素的含量。

4.2 電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法（ICP_AES）

電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法也是環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測(cè)的常用方法，它主要根據(jù)不同金屬的光譜不同進(jìn)而分析金屬元素種類，在環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測(cè)中具有重要作用，對(duì)于不同的金屬離子，顯示的光譜值也有所差異，在光譜分析過程中，還能體現(xiàn)不同金屬離子的污染信息，如金屬種類對(duì)水質(zhì)的影響，對(duì)水中微生物的作用，這種分析方法能夠定量的分析金屬含量，還可以準(zhǔn)確分析其對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生的各種影響。電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法有著顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，如不受外界干擾的影響，檢測(cè)范圍比較廣泛，一般的水質(zhì)都可以運(yùn)用這種方法進(jìn)行檢測(cè)。相比于其他檢測(cè)方法，電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法的靈敏度更高，定量分析能力更強(qiáng)，提高檢測(cè)分析綜合成效。但是，電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法技術(shù)成本比較高，沒有得到廣泛推廣，所以，相關(guān)部門應(yīng)該加大電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法的研究力度，降低其技術(shù)成本，更好地服務(wù)于環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)。

4.3 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是利用原子在輻射激發(fā)下發(fā)射的熒光強(qiáng)度來進(jìn)行定量分析的方法，其工作原理是氫化物發(fā)生法。氫化物發(fā)生法，主要是利用某些能產(chǎn)生初生態(tài)的還原劑或者化學(xué)反應(yīng)，與樣品中的分析元素形成揮發(fā)性共價(jià)氫化物，然后借助載氣流將其導(dǎo)入分析系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量。一般的水質(zhì)樣品中它能分As、Sb、Bi、Hg、Se等元素。原子熒光光譜法方法的優(yōu)點(diǎn)是檢出限低、靈敏度高、譜線簡(jiǎn)單、干擾小、線性范圍寬（可達(dá)3-5個(gè)數(shù)量級(jí)），易實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)定，在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用廣泛。

5 結(jié)束語

水環(huán)境重金屬分析是水環(huán)境重金屬污染防治工作組織開展的前提與基礎(chǔ)，能夠?yàn)樗h(huán)境監(jiān)測(cè)、水環(huán)境重金屬污染防范與治理提供重要參考依據(jù)。隨著人們生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提升，以及生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)，水環(huán)境重金屬分析的理論與實(shí)踐研究已經(jīng)取得一定成績(jī)，重金屬分析水平大幅度提升。在今后發(fā)展過程中，基于科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的驅(qū)動(dòng)，水環(huán)境重金屬分析將呈現(xiàn)出更高效、更多樣、更智能、更環(huán)保的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

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