用于环境水质分析的重金属检测技术

用于环境水质分析的重金属检测技术

芦丽楠

鄂尔多斯市神东检测有限责任公司 内蒙古自治区鄂尔多斯市 017209

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

一、引言

 随着现代工业的发展，环境污染越来越严重，而重金属污染是环境污染的一个重要方面。水环境质量检测主要是针对水环境受污染程度进行检测。由于对矿藏开采与利用规模的扩大，释放到环境中的重金属越来越多，对人类健康产生严重威胁，因此，分析监测水体等介质中的重金属含量对于保护环境、提高人们的生存质量具有重要意义。

二、我国水环境污染现状   2.1目前我国水环境中重金属污染的现状   我国水环境重金属污染的范围比较广，不论是海南的三亚湾、还是广东地区的北江、亦或是武汉的东湖、连云港的排淡河、山东地区的胶州湾、长春的松花江等，都体现出了极为显著的重金属污染特征。 对比国家相关的水质标准来看，山东曲阜的大沂河、包头段黄河内，均出现了极为严重的铜（Cu）等重金属的污染。镉（Cd）污染，则主要出现在香港的四大重点河流之中；就黄浦江上游的饮用水源来看，不论是支流、还是干流，汞（Hg）的平均浓度均超过了地表水环境质量标准（GB3838-2002）的Ⅲ类水标准，而对比Ⅲ类水标准后可以发现，不论是干流、还是支流的砷（As）浓度相对较低[2]。   2.2水环境中重金属的检测技术方法   因为不论是人体、还是环境，都将因重金属元素受到影响，所以检测重金属工作就显得极为关键。当前，对重金属进行检测的方法主要有：离子色谱法、分光光度计法等。  

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，是水质检测中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。

结束语   重金属检测是一项长期的经常性工作。随着社会、经济的快速发展，工农业废弃物和城市生活垃圾剧增，重金属污染对当代社会的影响是比较大的，土壤、水体的污染日益加剧，造成生态环境恶化和农产品品质下降，影响人体的健康。因此环境监测研究人员要充分利用当前的检测技术，做好对水体的监控和检测，防止水体的进一步恶化。同时还要做好相关的研发工作，不断探索新的检测技术，科学、合理的对水体进行监测。

参考文献： [1]孙丽婷.水环境中重金属检测方法研究.环境科学与技术，2016.08 [2]姚兴东.重金属检测方法的研究进展.分析测试技术，2015.01 [3]徐雷.我国水环境重金属污染现状及检测技术.环境科学导刊，2015.05