用于环境水质分析的重金属检测技术陶恩泽

用于环境水质分析的重金属检测技术陶恩泽

陶恩泽马映雪

石嘴山市环境监测站753000

摘要：在经济不断发展，人民生活水平不断提升的今天，人们对于环境的保障更加注重。而生活用水及各行业的生产用水对于水体的水环境质量有着一定要求，但因为我国在发展初期没有重视保护环境，导致在经济发展的过程中给很多的地区造成了环境污染，并在一些地区形成不可修复的环境破坏。水质污染就是其中的一大问题，特别是部分被污染水源中含有一定的重金属元素，这些水源的使用会损害居民身体健康，作为工业用水则可能造成生产损失。所以重金属元素分析检测技术对于水质安全来说意义重大，本文就将围绕这一课题进行探讨研究。

关键词：水质分析；重金属检测；环境

引言

在工业发展速度越来越快的今天，环境的污染问题已经成为了一大社会焦点。技术进步让矿产开采和加工速度更快，也让附近的地下水源受到污染的速度越来越快，严重威胁着人用水安全。所以探索环境水质中的重金属元素检测技术就变得十分有必要，这也对改善我国环境质量起着一定的助推作用。

一、我国环境水质重金属污染现状

根据相关研究统计资料表明，从上个世纪末期开始，伴随着中国城市化进程推进速度的不断加快，在经济发展水平不断提升同时，环境水体的重金属污染的开始愈发严重。我国水资源受到重金属污染的来源主要是城市生活污水、工业未经处理的生产废水随地表径流和地下渗流，以及部分地区生活垃圾随意倾倒。这些废水排放河流中，经过水体稀释作用，流到下游时已不能用肉眼识别河流是否受到污染。未经水质检测直接抽取用于农业灌溉，这样污染物就会进入到土壤中，不但改变土地成分，使得农业遭受极大损失，同时这些重金属元素也进入到当地的地下水系中，使得整个区域的地下水都被污染，很多农业发达的城市都深受其害，其中沈阳、西安遭受的污染最为严重。另一大污染源就是金属矿产开采。随意处理采矿时产生的废弃物以及排放未经过处理的废水都会导致整个地区的水体遭到重金属污染，此外就是一些生产重金属相关产品的工业工厂等造成的废气污染区域环境。

二、环境水质分析的必要性

人类在生活中对于水有着严重依赖，因为无论是工作还是生活，水都是必不可少的。诚如上文所提到的，我国当前水体重金属污染相当严重，如果水质质量存在问题，任何的使用不当都可能产生较大的影响甚至引发极其严重的社会问题。良好的水质对于人们的生活和各个行业的生产质量都会产生影响，可以说是牵一发而动全身，所以在使用水资源前对环境水质进行分析是十分有必要。这样才能减少一些不必要问题的发生。

三、几种适用于环境水质分析的重金属检测技术

（一）ICP-MS检测法

这种检测方法是使用ICP（电感耦合等离子体）作为离子源，利用质谱仪当作滤质器的无机元素检测仪，它分析元素的原理是：将需要检测的水样雾化后进入ICP，ICP会创造高温环境使样品离子化，这样样品溶液中的元素离子就能被ICP-MS的接口分离到基本真空的质谱仪当中进行分析，通过质量筛选器的筛查，有着特定质荷比的立即就会被传输和检测出来。因为元素离子的质荷比各不相同，所以这种检测仪可以分析处超过80种已知元素。

这种测定方式在当前阶段是比较先进的，仪器较高的灵敏度和检测精度要优于大部分检测方式，同时也能和其他技术联合使用。和一般传统方法相比，ICP-MS检测法样品分析体积少、不易受外界干扰，检测精准高（部分元素可达ng/L），拥有高达9个数量级的动态线性范围、检测速度快、有扫描能力、能同时识别多种金属元素及部分非金属元素，例如砷（As）、硼（B）、钙（Ca）等。在环境水质的重金属检测当中，能发挥良好的效果，为重金属检测提供有效的技术支持。

下面介绍几种环境监测部门常用的检测方法。

（二）原子吸收光谱法

这种方法多数用于对地表水和废水的测定中，是环境监测部门最常使用的一种检测手段，同样它的检出限较低、高灵敏度、受外界因素干扰小，分析速度较快。这些特点使得它成为水体重金属含量检测最有效的一种手段。它在重金属元素的检测和分析上有着较为独特的优势。例如：以满足指定萃取条件为先决条件，螯合剂可使用吡咯烷二硫代氨基甲酸铵，萃取剂可使用甲基异丁酮，定量萃取水样中的铅，在使用流动注射在线萃取技术与本种检测方法联合测定，就能够精准的测定水样中的铅含量。操作简易，结果也比较精准可信。使用热解-原子吸收光谱技术与本种检测方法联合测定，就能比较准确的分析废水中的痕量无机汞与有机汞含量。具体操作步骤为：取一定的待测废水样本，使用0.45μm滤膜过滤，然后直接检测无机汞的含量；再通过热解法进行样本里的有机汞含量检测。两种方式检出的汞含量加和就是总汞含量。这种检测方式没有消解处理环节，也不存在外界干扰。

（三）生物化学分析法

这种检测方式也是比较先进的一种重金属检测手段。他主要包括酶分析法、免疫分析法等等。下面介绍一下这两种检测方法的工作原理。

酶分析法：重金属离子与构成酶活性核心的硫基接触融合之后，酶活性中心的结构和性质会产生一定的变化，从而致使酶的活性减弱，让底物里的pH、显色剂颜色的出现变化，这样就完成了一次定量分析。在当前对环境水质分析的重金属检测时，一般会使用葡萄糖氧化酶、脲酶及过氧化物酶这三种酶。

免疫分析法：抗体和抗原相结合，会出现特异性反应，通过这样反应就能比较方便的测定待测水样中的重金属，这一技术的选择较多，也比较灵敏，技术的关键在于需要所选取的络合物和金属离子是可以制备出特异性抗体的，因此这种方法并没有被大范围频繁使用。

（四）高效液相色谱-光度法

所谓液相色谱法，就是通过对待测水样中的各个组分的物理化学性质的区别（吸附力、分子形状和大小、分子亲和力、分配系数等），以及各个组分在固定相和流动相的分布程度不同，以达到让各个组分以不同流出速度，而起到分离样品中重金属的效果。它最大的特点是高效分离，但也同时有着检测精准度低的缺陷，所以在无机分子方面应用较少。一般在实际检测当中这一手段和分光光度法进行联合使用，既能获得不错的效果。高效液相色谱-光度法的技术已经研究的比较透彻，柱前、柱中及和柱后衍生均可实现。以浓度较高的废水为例，可以先通过离子色谱法来测定样本中的碱金属和碱土金属离子，而后再使用阳离子色谱柱、抑制型电导检测和20mmol/L甲基磺酸流动相来检测，就能在很短时间里将钠（Na）、钙（Ca）、镁（Mg）等含量进行精准检测。这种检测方式对于废液焚烧处理期间样品依然有效，能较快的测定样本中的碱金属、碱土金属离子的含量，适用性很强。

（五）电化学法

这是一种基于电化学反应的检测方法。判断物质组成和含量的判据是物质电化学性质上的区别。这一检测需要借助电化学池才能进行，具体步骤为：将化学池中通入待检测样本，然后把诸如电阻、电流、电位等作为参照判据，然后再测定化学电池，并结合加入和被测物之间的浓度关联性来获得待测样本中重金属成分的组成和含量。在当前使用比较多的是溶出伏安法、伏安滴定点位分析法等等。利用使用阴极溶出伏安法能对水体样本中的微量金属锌（Zn）、镍（Ni）、铜（Cu）等元素进行测定；利用使用脉冲记谱法能检出水体样本中的镍（Ni）、锌（Zn）、铜（Cu）、铅（Pb）元素的含量。

四、总结

环境问题在我国当前是一个比较受人关注的公共问题，而水质分析则是人们在使用水之前所设立的最后一道质量关口。掌握更多有效的重金属检测方法无异能提升水质检测的水平，把好这最后一道关。相信在国家对环境的不懈治理下，我们的生活环境将会变得更加美好。

参考文献

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