環(huán)境監(jiān)測(cè)水中重金屬檢測(cè)方法探討

張梁

摘要： 水環(huán)境重金屬污染是指排入水體的重金屬物質(zhì)超過了水的自凈能力，使水的組成及其性質(zhì)發(fā)生變化，從而使水環(huán)境中生物生長(zhǎng)條件惡化，并使人類生活和健康受到不良影響的行為。 重金屬污染物在環(huán)境中包括在水環(huán)境中都是難以降解，最后進(jìn)入人體造成危害，是危害人類最大的污染物之一。本文分析了環(huán)境監(jiān)測(cè)水中重金屬的各類檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞： 環(huán)境監(jiān)測(cè)；水；重金屬；檢測(cè)方法

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?！吨腥A人民共和國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB 5749—2006 對(duì)飲用水也作了規(guī)定，對(duì)人體危害較大的鎘、鉛、鉻、砷、汞要求不得超過 1 ～50 μg / L。這樣低的痕量檢測(cè)就需要分析技術(shù)具有較高的精確度和靈敏度。

1 光譜法

光譜法主要包括原子吸收光譜法、原子熒光光譜法和電感耦合等離子體法。其中前二者檢測(cè)的基本組件構(gòu)成相同，分光系統(tǒng)、檢測(cè)系統(tǒng)完全相同。

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（ FAAS） 、石墨爐原子吸收光譜法（ GFASS） 、冷原子吸收光譜法（ CVASS） 和電熱原子吸收光譜法（ ETAAS） 。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、膜過濾方法。

原子熒光光譜法的原理是原子蒸氣吸收一定波長(zhǎng)的光輻射而被激發(fā)，受激原子隨后通過激發(fā)過程發(fā)射出一定波長(zhǎng)的光輻射，即原子熒光，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下，不管是哪一種類型的熒光，其輻射強(qiáng)度均與分析物的原子濃度成正比，按熒光波長(zhǎng)分布可作定性分析。 原子熒光光譜法具有靈敏度高，選擇性強(qiáng)，試樣量少和方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。它的不足之處是應(yīng)用范圍還不夠廣泛，因?yàn)橛邪ń饘僭趦?nèi)的許多物質(zhì)本身不會(huì)產(chǎn)生熒光而要加入某種試劑才能達(dá)到熒光分析的目的。 此外對(duì)于熒光的產(chǎn)生過程和化合物結(jié)構(gòu)的關(guān)系，還需要廣泛深入地研究。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（ ICP-MS） 法和電感耦合等離子發(fā)射光譜法（ ICP-AES） 。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。

電感藕合等離子體光源是目前應(yīng)用得最廣泛的 AES 光源。 與其他方法相比，ICP-AES 的優(yōu)點(diǎn)是分析速度快，干擾低，時(shí)間分布穩(wěn)定，線性范圍寬，能夠一次讀出多種被測(cè)元素的特征光譜，同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行定性和定量分析。ICP-AES 的不足之處在于設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用較高，且對(duì)有些元素優(yōu)勢(shì)并不明顯。

2 電化學(xué)法

電化學(xué)分析方法是根據(jù)物質(zhì)在溶液中和電極上的電化學(xué)性質(zhì)為基礎(chǔ)建立起來的一種分析方法。其優(yōu)點(diǎn)是儀器裝置簡(jiǎn)單、小型，操作方便，易于自動(dòng)化和連續(xù)分析，分析方法快速、靈敏、準(zhǔn)確。 電化學(xué)分析法主要由以下幾種：

伏安法和極譜法.伏安法和極譜法都是通過電解過程中所得到的流一電位（電壓）或電位一時(shí)間曲線進(jìn)行分析的方法，它們的區(qū)別在于伏安法使用的極化電極是固體電極或表面不能更新的液體電極，而極譜分析法使用的是表面能夠周期更新的滴汞電極。

電位分析法.電位分析法是在通過電池的電流為零的條件下測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)或電極電位，從而利用電極電位與濃度的關(guān)系來測(cè)定物質(zhì)濃度的一種電化學(xué)分析方法。 電位分析法具有許多優(yōu)點(diǎn)，選擇性好，所需試樣少，且可不破壞試液，故適用于珍貴試樣的分析。 它的測(cè)定速度快，操作簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)化。

電導(dǎo)分析法.電導(dǎo)分析法是通過測(cè)量溶液的電導(dǎo)值以求得溶液中離子濃度的方法，它分為直接電導(dǎo)法和電導(dǎo)滴定法。 其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速，直接電導(dǎo)法還具有很高的靈敏度，缺點(diǎn)是它所測(cè)定的電導(dǎo)值是試樣中全部離子電導(dǎo)的總和，而不能區(qū)分和測(cè)定其中某一種離子的含量，因此導(dǎo)致選擇性很差。

3 生物化學(xué)法

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。目前已有過氧化

核酸適配體檢測(cè)法。利用核酸適配體檢測(cè)重金屬是近年來研究的熱點(diǎn)。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。

免疫檢測(cè)技術(shù)。免疫檢測(cè)技術(shù)是基于抗原抗體特異性反應(yīng)建立起來的一種生物化學(xué)分析方法。重金屬免疫檢測(cè)技術(shù)的檢測(cè)速度快、靈敏度高、特異性強(qiáng)，檢測(cè)的精確度主要取決于抗體和抗原之間的結(jié)合程度。但金屬離子很難直接作為抗原結(jié)合抗體，它需要螯合劑，通過螯合劑再結(jié)合蛋白質(zhì)進(jìn)而引起免疫反應(yīng)得到相應(yīng)的抗體。因此，開發(fā)新型螯合劑并篩選出特異性好的單克隆抗體隨著近幾年化學(xué)、重組單克隆抗體和基因重組科學(xué)的發(fā)展得到不斷改進(jìn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

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。近年來隨著分析檢測(cè)技術(shù)、信息技術(shù)以及生物科學(xué)的發(fā)展，重金屬檢測(cè)方法的多樣性更加豐富，包括技術(shù)成熟且具有高精準(zhǔn)度的儀器分析法、電化學(xué)、生物法。越來越多的檢測(cè)方法應(yīng)用到水中重金屬的檢測(cè)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 許積斐. 重金屬檢測(cè)方法探討[J]. 科技與企業(yè). 2013（14）

（作者單位上海市浦東新區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站）