重金屬檢測方法及展望

彭瑩

摘 要：隨著工業(yè)化的進(jìn)程，重金屬污染逐漸加劇。該文簡要介紹重金屬污染的危害、來源，以及五種常見的、危害較大的重金屬污染物，重點對重金屬檢測方法進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：重金屬 污染 檢測

中圖分類號：X830.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0081-01

對重金屬目前缺少嚴(yán)格的定義，一般來說，重金屬指的是比重比5大的幾種金屬，如金、銀、銅、鉛、汞等都屬于重金屬。隨著工業(yè)化的推進(jìn)，重金屬廣泛的存在于空氣、水、土壤中，在人們經(jīng)常接觸的物質(zhì)，比如化妝品、食物、化工品當(dāng)中，也會有大量的重金屬存在。環(huán)境中的重金屬是不能夠被分解的，部分微生物會與重金屬反應(yīng)，產(chǎn)生毒性更強的化合物，這些會隨著食物鏈的不斷遞進(jìn)，不斷向人體傳遞，由于累積效應(yīng)的存在，會使人體內(nèi)的重金屬物質(zhì)積聚，嚴(yán)重危害人體的健康。因此，對重金屬污染的研究勢在必行，也得到了人們的廣泛關(guān)注。

1 重金屬的污染

重金屬的來源主要是由于其在開采、運輸、煉制、加工過程中產(chǎn)生的，能源資源如煤炭和石油的開采、煉制和使用中，也會有重金屬物質(zhì)的存在和污染。這些重金屬物質(zhì)進(jìn)入大氣、水、土壤之中，然后隨著生物作用，不斷富集。重金屬污染與其他有機(jī)化合物的污染不同。不少有機(jī)化合物可以通過自然界本身物理的、化學(xué)的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解[1]。因此，重金屬污染會對人體健康產(chǎn)生極大的危害。

重金屬物質(zhì)包括人類必須的，比如鉀、鈣、鈉、鎂，以及人類必須的微量元素如銅、鐵、鎳、鋅、錫、礬等這一類，也包括對人體產(chǎn)生危害的如鉛、汞、鎘、砷、鉻、鈹、鉈、鋇等，還包括在人體內(nèi)存在但功能現(xiàn)在尚不明確的如鋰、硼、鋁、鈦、鋯等。重金屬的存在會與人體內(nèi)的蛋白質(zhì)、酶進(jìn)行反應(yīng)，使其失去活性，也能夠在器官內(nèi)聚集，超過特定濃度后產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，對人體產(chǎn)生極大的危害，比如日本的汞污染和鎘污染，都是重金屬污染的典型事故。對人體和環(huán)境產(chǎn)生較嚴(yán)重污染的重金屬大致有以下五大類。

（1）鉻：這一種重金屬的主要來源是劣質(zhì)化妝品、金屬部件的鍍鉻部分、工業(yè)染料、橡膠和陶瓷原料以及皮革制劑等，如果不小心飲用服入，可造成腹部的不適或者腹瀉現(xiàn)象；對呼吸道有著嚴(yán)重的刺激作用，引起氣管炎、咽炎等；皮膚方面引起濕疹或者皮炎。

（2）鎘：這一種重金屬的主要來源包括電鍍、采礦、冶煉、化學(xué)工業(yè)、電池、染料等產(chǎn)生排放的廢水當(dāng)中。鎘的存在能夠取代骨中的鈣，使得骨頭軟化，嚴(yán)重者骨頭寸斷，日本的骨痛病就是由于鎘的存在而產(chǎn)生的；對于胃臟，能夠使其功能失調(diào)。總的來說，鎘是毒性很大的重金屬物質(zhì)[2]。

（3）鉛：主要來源是油漆、涂料、蓄電池、五金、電鍍、化妝品、餐具、膨化食品、自來水管等。能夠經(jīng)過皮膚、呼吸道、消化道進(jìn)入人體，造成以貧血癥、神經(jīng)功能失調(diào)、腎損傷為主的毒性效應(yīng)。

（4）汞：汞屬于劇毒物質(zhì)，主要來源包括食鹽電解、水生生物、照明用燈、化妝品、貴金屬煉制等。汞的存在會對人體的腦部組織造成嚴(yán)重的傷害，也會對腎部造成傷害，有機(jī)汞其毒性是比汞更大的，引起全身中毒的現(xiàn)象，日本的水俁病就是汞污染的實例。

（5）砷：砷的化合物有劇毒，三價化合物的毒性更加強烈。汞的途徑包括皮膚、呼吸道、消化道，會在人體的肌肉、肝臟、腎部、子宮等部位積聚，與酶結(jié)合，使其失去活性和功能，引起砷中毒。對于皮膚部位還會有致癌作用。殺蟲劑、化肥、化工、采礦冶金、農(nóng)藥等砷含量較高。

2 檢測方法

2.1 光譜法

光譜法是比較傳統(tǒng)的重金屬物質(zhì)檢測方法，一般包括火焰原子吸收光譜法（AAS）、石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）、分子光譜法、電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法等。以下對其進(jìn)行介紹。

（1）火焰原子吸收光譜法（AAS）：這種檢測方法是根據(jù)被測原子對其原子共振輻射的吸收強度進(jìn)行含量的測定。AAS具有靈敏度高、檢出限低、線性寬的特點，而且分析速度快，儀器的操作和使用簡單方便，應(yīng)用較為廣泛，能夠檢測的物質(zhì)多達(dá)70多個。火焰原子吸收法能夠達(dá)到ppb級，石墨爐原子吸收法能夠達(dá)到ug/L的級別。但是AAS在實際使用中，不能夠同時測定多種元素，需要不斷技術(shù)升級。

（2）分子光譜法：利用分光光度計進(jìn)行比色分析。經(jīng)常使用的測試手段是，利用假如顯色劑使待測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為在紫外和可見光區(qū)域有吸收的化合物進(jìn)行檢測。生成的化合物一般是螯合物，較為穩(wěn)定。顯色反應(yīng)的選擇性和靈敏想較高。

（3）電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法：利用等離子體的形成，樣品經(jīng)過霧化系統(tǒng)霧化以后，以氣溶膠的形式進(jìn)入等離子軸向通道，經(jīng)過蒸發(fā)、原子化、電離、激發(fā)產(chǎn)生元素的特征譜線，鑒別物質(zhì)的存在與否以及含量的多少（通過分析特征譜線的強度）。此技術(shù)可以測試氬以外的所有已知的物質(zhì)，檢出限度達(dá)到0.01～10mg/L。

2.2 色譜法

色譜法也是傳統(tǒng)的重金屬含量測試方法。其原理是，以液體為流動相，通過高壓輸液系統(tǒng)把不同極性的溶劑、緩沖液等流入到配置特定相色的色譜柱，各成分經(jīng)過分離后進(jìn)入檢測器進(jìn)行檢測。該檢測方法在實驗研究之中使用較多。能夠?qū)Χ嘣剡M(jìn)行同時檢測，但是絡(luò)合劑的選擇是有限的，這點限制了高效液相色譜在重金屬檢測方面的使用。

2.3 電化學(xué)法

電化學(xué)法是發(fā)展較迅速的一種方法，目前我國已經(jīng)頒布了化學(xué)試劑之中的金屬雜質(zhì)檢測的陽極溶出伏安法國家標(biāo)準(zhǔn)。電化學(xué)法的檢出限較低，測試的靈敏度較高，陽極溶出伏安法將衡電位電解富集與伏安測定相結(jié)合，能夠連續(xù)測定多種金屬離子。儀器的使用和操作也較為簡單方便，是很好的分析手段，具有良好的發(fā)展前景。

2.4 酶分析法

脲酶、脫氫酶、磷酸酶是作為土壤重金屬污染水平的常用指標(biāo)。通過酶與重金屬的反應(yīng)情況，判別出重金屬的含量。反應(yīng)現(xiàn)象包括會有顏色、導(dǎo)電性、吸光率等物理化學(xué)性質(zhì)的變化，然后通過肉眼觀察或者PH值檢測以及其他手段進(jìn)行判別。

2.5 生物傳感器

生物傳感器技術(shù)利用重金屬和特定的生物識別物質(zhì)結(jié)合，把檢測到的信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐子跈z測的光信號或者電信號，然后分析判斷重金屬物質(zhì)。常見的生物傳感器有酶生物傳感器、DNA生物傳感器、細(xì)胞生物傳感器、微生物傳感器等。

2.6 免疫分析法

免疫分析法以免疫學(xué)的抗原抗體相互結(jié)合為基本原理，利用抗原檢測測定未知抗體或者反過來使用。常見的技術(shù)包括發(fā)光免疫技術(shù)、酶聯(lián)免疫吸附技術(shù)、免疫熒光技術(shù)、放射免疫技術(shù)等。檢測模式可以分為多克隆抗體免疫檢測以及單克隆免疫檢測。該技術(shù)專一性強，靈敏度高。分析的關(guān)鍵在于選擇合適的化合物和金屬離子相互結(jié)合。

3 展望

檢測方法要注重多種方法的聯(lián)合使用以及各自的使用范圍和優(yōu)缺點，才能有針對的采取正確的手段進(jìn)行檢測。此外，還需不斷探索新的技術(shù)手段，以及對之前技術(shù)升級改造，豐富其內(nèi)容，擴(kuò)大優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 李蕊.重金屬污染與檢測方法探討[J].廣東化工，2007（3）：78-80.

[2] 謝翡.重金屬檢測方法探討[J].科技信息，2011（9）：310-311.