自來水重金屬元素的檢測手段探索

王瑞海

江蘇省大豐市大豐港水務發展有限公司 224100

引言

自來水一般取自江河湖泊等天然水源地，這就避免不了水體被三廢所污染并導致其重金屬離子超過正常的國家標準[1]。雖然自來水出廠檢測時重金屬含量符合國家的相關標準，但在輸送至每家每戶的過程中，可能會因為金屬管道的老化或二次供水設備的老化使重金屬離子游離至自來水中，類似這樣的外在因素的污染就會造成進戶水的重金屬含量超標。人體內的重金屬離子的長時間富集就會造成相關組織的慢性中毒并最終導致相關器官的功能性衰竭。這就使得重金屬檢測變得尤為重要。

在科技爆炸的今天，重金屬元素的分析方法不僅包括原子吸收光譜法，還包括電感耦合等離子體原子發射光譜法和生物化學傳感器法等。本文將分別的對以上方法進行逐一的介紹。

一、原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectroscopy，AAS）

原子吸收光譜法是上世紀中葉出現并逐漸發展起來的一種在紫外-可見波長范圍內，通過氣態基態原子的外層電子對相應被測原子共振輻射線吸收的強度來定量檢測被測元素含量的分析方法。不論是在機械、化工還是在食品、輕工、環保等各個領域它都有著相當廣的應用。該法對待檢物的含量要求很低只需微量或痕量組分就可進行分析檢測。

原子吸收光譜法的優缺點:其適用范圍廣，靈敏度及精密度高，檢測速度快，同時特異性測試能力強且操作簡便，特別是對重金屬元素如Zn、Cu、Pb、Cd等的檢測。但測試中無法同時進行多元素分析，如難熔元素的檢出結果較差；測試中一些參數的變化也會使其檢測的精密度和檢出限降低。

二、電感耦合等離子體原子發射光譜法(ICP—AES)

電感耦合等離子體原子發射光譜法是電感耦合等離子體法的一種；它通過高頻感應電流所產生的高溫將反應氣加熱同時進行電離，后利用元素所發出的特征譜線進行測定；正因有著較低的檢出限、較小的基體效應、線性范圍寬、適用范圍廣以及同時可進行多元素分析等眾多的優點而得到眾多科研工作者的青睞，也使得電感耦合等離子體原子發射光譜儀在眾多實驗室內常規的分析儀器中占有一席之地。

在文獻報道中，有課題組通過ICP-AES法使用改性殼聚糖中孔硅膠進行富集待檢環境水樣中銅、鉛、鎘和汞等重金屬并進行檢測，得到的結果與水質監測標準樣品數據一致。由此證明電感耦合等離子體原子發射光譜法的檢測準確性較高。

三、生物化學傳感器法

近年來，隨著傳感器研究的逐漸深入，出現了很多可以應用于環保、食品、衛生等方面的生物或化學傳感器。

生物傳感器利用的原理是生物識別物質與待測物質相互結合；將結合過程中體系內發生的變化通過轉換器轉換為可以輸出的光信號或電信號等。生物傳感器大體上可以分為酶傳感器、免疫傳感器、組織傳感器、微生物傳感器等。在測定環境中Hg2+時，湯琳等[2]使用了一種通過抑制作用進行測定的新型抗干擾電流式葡萄糖氧化酶傳感器，其檢出限低（0.49μg/L），并且該傳感器還可以完全的恢復并重復使用。

化學傳感器則是通過化合物與待測物發生化學反應產生特質響應，并對待測物定量或定性檢測的裝置[3]。化學傳感器主要有熒光傳感器、電化學傳感器、光纖化學傳感器等；其中熒光傳感器以其靈敏度高響應速度快，可在復雜環境中特異性檢出對應待機物，這就使得它在今后的發展中有很大的發展前景。沈睿龍等[4]合成的香豆素類有機熒光傳感器可以對Hg2+進行特異性識別，并且檢測時無須儀器設備的輔助，僅憑肉眼便可輕易的進行識別，這就大大的減少了檢測所需的時間降低了人力物力成本的消耗。

結語

對于自來水中重金屬的檢測，人們經歷了從相對傳統的理論分析向現今通過高科技的儀器設備進行分析的過度；也就是從早期的單一方法向現在的多種分析手段相結合的大跨步邁進；而且檢測時所用的儀器或設備對待檢重金屬離子的靈敏度與檢測結果的準確性相比于相對落后的昨天都有著大大的飛躍。這樣一來自來水中重金屬這一隱患就能在當下高科技的測試手段下無處遁形。本文中所探討的方法都具有其各自的優劣之處，如何更有效的改進測試技術以及研究出更好的檢測方法就有待于我們繼續進行更加長遠深入的研究。

[1]刁維萍,倪吾鐘,倪天華,等.水環境重金屬污染的現狀及其評價[J].廣東微量元素科學,2004,11(3):1-5.

[2]湯琳，曾光明，沈國勵，等.基于抑制作用的新型葡萄糖氧化酶傳感器測定環境污染物汞離子的研究[J].分析科學學報，2005,21(2):123-126.

[3]CATTRALL R W.Chemical sensors[M].Oxford:Oxford Uni?versity Press,1997.

[4]Ruilong Sheng,Pengfei Wang a,Weimin Liu etl.A new colori?metric chemosensor for Hg2+based on coumarin azine derivative[J].Sensors and Actuators B 128(2008)507–511.