重金属检测技术在水质检测分析中的应用

重金属检测技术在水质检测分析中的应用

益西卓玛

西藏自治区水文水资源勘测局林芝水文水资源分局 西藏 拉萨 850000

摘要：自然界中存在的水均位于一个完整的循环系统内，污染过后的水就常常会变成人类常用的饮水，或者灌溉各种农作物的水，最后这些水便会流向最顶端的食物链，而迫使人类成为最终的受害者。所以，当前的重金属污染问题逐步变成一种严重影响人类的污染源，急需分析相应的污染问题及其检测技术。

关键词：重金属检测技术；水质检测分析；应用

1水体中重金属的危害

在水体中的重金属污染对于我国的环境有十分严重的危害。一般来说，重金属进入水体的方式有两种，一是通过地质侵蚀、风化等天然源的形式，二是通过人为污染的形式，如矿山开采、金属冶炼加工、化工废水的排放、农药化肥的滥用和生活垃圾的弃置等方式；加之重金属具有较高的移动性、较低的中毒浓度和较强的富集性等特点，导致重金属污染具有较大的隐匿性和滞后性。水体中的重金属不仅无法被生物降解，甚至在微生物的作用下，部分重金属元素还可能转化成为毒性更强的重金属化合物，进而再经食物链的生物放大作用，逐级成千百倍地富集，使水生生物的生物环境有巨大改变，导致植被和动物死亡，造成生态系统中各级生物的不良反应，甚至危害包括人体和其他生命体的生命健康安全。重金属对人体所产生的危害程度，和其种类、性质、存在形态和浓度等因素有着至关重要的联系。所以，关注重金属污染问题，应采取适当的检测技术和处理措施，以确保水质符合国家相关的质量标准和排放标准。

2重金属检测技术在水质检测分析中的应用

2.1原子吸收分光光度法

（1）火焰原子吸收光谱法（FAAS）：原子化原理是应用火焰原子化器对试样中金属元素进行原子化处理，使其转化为气态基态原子。技术优势主要包括原子化条件相对较稳定、再现性良好、相对标准偏差可达0.2%；分析过程快速；适用范围广，可监测的重金属元素较多。现如今，国家相关部门已颁发了诸多FAAS的标准方法，在数十年的发展历程中，FAAS技术成熟度不断提升，但依然存在一些不足，比如采用气动雾化器时工效偏低（10%-15%），多数样品会变为废液，检测灵敏度偏低；检测硅、稀土金属元素等易形成难溶性氧化物，原子化效率有不同程度的降低。（2）石墨炉原子吸收光谱法（CFAAS）：使用石墨炉原子化器，在石墨炉的高温作用下，促进样品蒸发以及原子化过程。灵敏度高、进样体积小是石墨炉法的典型特征，其能确保大量“游离型”原子滞留在光路上，检测阶段需要的样品量极少（一般是2-50μg/L）；因为该技术原子化效率高，与FAAS相比灵敏度有3个数量级的提升，该技术可用于检测水质铝、钒、铅、镉、铍等多种重金属元素。但该方法也存在缺点，存在背景吸收干扰，精密度逊色于FAAS，在样品测试中需添加合适的改进剂以减少或解除干扰。

2.2流动注射法

流动注射法是用于检测地表水体中氮含量的重要方法，也是用于检测金属磷、硫等金属元素常用的方法。检测时只需要将待检样品放置在流动金属集体中，当检测样品与水体充分融合后在放置位置对水体进行检测，可有效得到相关的金属检测数据。这些数据是证明水体中金属元素成分存在的初始数据，至于具体的金属含量和更加详细的水分，还需要更进一步对检测到的初始数据进行定量分析。流动注射法适用于解决化学法难以检测到水体中金属离子组分的情况。采用流动注射法检测时需要注意检测条件，部分检测需要在冷冻条件下进行，部分检测需要在加热条件下进行。流动注射法检测重金属水质具有操作简单、检测结果准确、见效快的优势，更关键的在于采用流动注射法检测有助于调高环境水体重金属元素的密度，这是提高金属水质检测效率的关键。

2.3电化学方法

重金属元素具有电化学特性，通过应用电化学检测法，能够对水体环境中各类重金属元素的差异进行分析，同时还可确定水体环境中各类重金属元素的组成形式。水体重金属检测技术类型较多，电化学方法的应用具有一定局限性，在具体的检测过程中，要求在特定电化学池中开展检测活动，检测方式快速便捷。在水体重金属检测中，电化学方法的应用流程如下：（1）在水环境检测中应用化学试验检测技术前，首先准备好电化学池，然后再将水质实验液体倒入其中，并确定重金属检测参数。（2）由专业检测技术确定重金属检测参数和标准，对电化学池进行重金属检测。（3）根据重金属参考值，对水体环境中重金属元素类型和浓度进行测定分析。

2.4荧光分析法

荧光分析法主要包括分子和原子荧光光谱法两种，是判断常温物质是否存在重金属以及其中重金属的构成的有效方法。该方法的原理是当有某种入射光照射时，常温物质内部价电子的活性会增加，在激发态和基态之间存在着一种相互变化，并且在此过程中会产生荧光，荧光效应与重金属浓度之间存在正比关系。即荧光中重金属含量越高，荧光效应越强，目前稀土纳米和有机荧光燃料等材料较常使用该方法。国内对荧光分析法的研究颇多，处于世界前沿，较其他相比，该方法具有检出限较低、待检测样不需显色和富集、操作方便等优点。成功制造出空心阴极灯激发光源以及屏蔽式石英炉原子转换器，使氰化物原子荧光光度法的原子化效率以及检测的敏灵敏性和准确度得到了显著改善，因此氰化物原子荧光光度计开始得到广泛应用。不足之处在于有部分金属物质并不存在荧光，一定程度上限制了实践，为了达到检测效果，需要在其中加入适当的荧光物质。

2.5电感耦合等离子体原子发射光谱法

电感耦合等离子体原子发射光谱法是光谱分析法中的一种检测方法，简单来说就是以电感耦合等离子炬作为检测的激发光源，分析样本中各金属元素的含量。该方法最主要的特点就是方便快捷，能够很准确简单的操作下得到样本中所含金属元素的种类以及各金属元素的含量，并且在反应过程中不会出现过于明显的现象。由于这种方法灵敏度极高，并且受到环境影响较小，多被应用于微量或痕量重金属元素的检测工作当中，也能够提供相对准确的数据。而且电感耦合等离子体原子发射光谱法能够同一时间检测分析多种元素。但是，在实际应用的过程中，环境水质中重金属元素的含量不会过高，即使这种方法灵敏度很高，但在检测过程中还是会受到一定的影响，为了能够保证检测结果的准确性，就需要结合分离富集技术，提高各元素在环境水质中的聚集度，保证该方法检测的准确性，在一定程度上扩大了电感耦合等离子体原子发射光谱法的应用范围，弥补了这种方法的不足，提高检测的精度和效率。

2.6生物酶抑制法

酶是维持生物体新陈代谢的重要催化剂，重金属离子与酶活性中心的活性部位结合后，导致酶的活性下降，从而改变了底物-酶的一些参数如pH、显色剂颜色、电导率和吸光度等，再通过测定这些变化来确定重金属离子的含量。该方法快速、方便、样品需要量少，更适合于现场检测。华银锋等利用脲酶快速检测环境样品中重金属离子，研究表明脲酶抑制检测技术的关键是选择合适的缓冲系统，在磷酸缓冲液中，无论是Hg2+还是Cu2+对脲酶活性均有较强的抑制作用；在柠檬酸缓冲液中Hg2+和Cu2+对脲酶的抑制作用存在显著差异。该法为脲酶抑制法在快速检测重金属离子中最佳检测条件的选择提供了理论依据。陆贻通等概括了各种酶抑制法快速检测环境重金属的原理和方法并提出了今后的研究方向。

3结束语

总之，水体重金属检测技术类型较多，包括荧光分析法、原子吸收分光光度法、生化方法、电化学方法、重金属流动注射分析检测法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、激光诱导击穿光谱检测法和紫外分光光度法，不同检测方式均有一定的应用优势，通过合理应用重金属检测技术，能够对水体中重金属成分以及含量进行准确测定，据此为水环境治理提供可靠依据。

参考文献

[1]苏文婷,王方,闫帅欣,等.重金属离子对生物炭吸附水环境中雌激素的影响[J].环境污染与防治,2019,41(08):896-900.

[2]李敏,端爱玲.水质样品重金属测试方法与技术新进展[J].绿色科技,2019(16):128-129.