淺析水質(zhì)環(huán)境中重金屬元素的檢測(cè)技術(shù)

劉春莉 高彩虹 侯慶林

【摘要】經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，導(dǎo)致工農(nóng)業(yè)廢棄物及生活垃圾的增加，使得水體環(huán)境受到嚴(yán)重污染，尤其是重金屬污染，對(duì)人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅基于此，本文簡(jiǎn)述了重金屬的危害，對(duì)水質(zhì)中的重金屬元素檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行了論述分析，以供參考。

【關(guān)鍵詞】重金屬元素；危害；水質(zhì)環(huán)境；檢測(cè)技術(shù)

我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》分別對(duì)生活飲用水中重金屬元素的含量和污水中重金屬元素的最高容許排放濃度作了限制。因此為了對(duì)重金屬元素的污染程度進(jìn)行科學(xué)的評(píng)價(jià)及治理，需要對(duì)水體中的重金屬元素含量進(jìn)行分析。

1、重金屬的危害

重金屬是指密度4.0以上約60種元素或者是密度在5.0以上的45種元素，其中砷、硒是非金屬，但是由于它的毒性及其某些性質(zhì)與重金屬非常相似，所以將砷、硒也列入重金屬污染物范圍內(nèi)，在環(huán)境污染方面所說(shuō)的重金屬更注重它的毒性對(duì)生態(tài)的危害，主要是指生物毒性顯著的汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷，還包括同樣具有毒性的重金屬鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等污染物。

隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，使得重金屬污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重。重金屬污染與其它類型污染不同，具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆轉(zhuǎn)性等特點(diǎn)。重金屬既可以直接進(jìn)入大氣、水體和土壤，造成各類環(huán)境要素的直接污染；也可以在大氣、水體和土壤中相互遷移，造成各類環(huán)境要素的間接污染。由于重金屬不能被微生物降解，在環(huán)境中只能發(fā)生各種形態(tài)之間的相互轉(zhuǎn)化，所以，重金屬污染的消除往往更為困難，對(duì)生物引起的影響和危害也是人們更為關(guān)注的問(wèn)題。

2、水質(zhì)環(huán)境中的重金屬元素檢測(cè)技術(shù)分析

2.1 電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法的分析。該技術(shù)也屬于光譜分析法的一種，是在原子發(fā)射光譜法基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，主要利用電感耦合等離子炬發(fā)光源來(lái)對(duì)物質(zhì)中的含量進(jìn)行分析。該檢測(cè)技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確地將水體樣本中的準(zhǔn)金屬元素及多種金屬元素含量檢測(cè)出來(lái)，且不會(huì)發(fā)生明顯的基體效應(yīng)。該技術(shù)應(yīng)用于常量、痕量及微量元素分析中可取得良好的效果，不但靈敏度高，且不易受干擾，并能同時(shí)或是順序檢測(cè)分析多種元素。在一般情況下，水體中金屬含量不會(huì)太高，而這種檢測(cè)技術(shù)雖然具有較高的靈敏度，但若是單一使用該技術(shù)，也很難將痕量元素檢測(cè)出來(lái)。針對(duì)這種情況，則應(yīng)將其與分離富集技術(shù)相結(jié)合，才能進(jìn)一步提高分析檢測(cè)限、準(zhǔn)確度及精密度。

2.2 原子光譜法。原子光譜法是目前痕量元素分析的重要方法，它包括原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法和原子熒光光譜法。（1）原子吸收光譜法的特點(diǎn)是檢測(cè)靈敏度高、分析速度快、測(cè)定高濃度元素時(shí)干擾小、信號(hào)穩(wěn)定等。原子吸收光譜法的不足之處是測(cè)定某元素需用該元素的光源，多元素同時(shí)測(cè)定尚有困難，對(duì)于復(fù)雜試樣的測(cè)定干擾比較嚴(yán)重，有一些元素的測(cè)定靈敏度還不足。火焰原子吸收光譜法測(cè)定鉛的靈敏度較低，直接用于測(cè)定試樣中微量鉛，提高靈敏度是關(guān)鍵。為了提高火焰原子吸收光譜法的靈敏度，常采用分離富集技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。有研究者通過(guò)加入增敏劑吐溫-80來(lái)簡(jiǎn)化前處理，消除Fe、Ca、Al等元素的干擾，降低檢出限。通過(guò)微波消解，可以簡(jiǎn)化前處理工作，降低檢出限。（2）原子發(fā)射光譜法，是利用氣態(tài)原子在受到熱或電的激發(fā)時(shí)發(fā)射出的特征輻射進(jìn)行檢測(cè)的一種方法。如魯?shù)さ妊芯苛穗姼旭詈系入x子體原子發(fā)射光譜法測(cè)定進(jìn)口水性涂料中可溶性鉛-汞-鎘和鉻體。（3）原子熒光光譜法是通過(guò)測(cè)量待測(cè)元素的原子蒸汽在輻射能激發(fā)下所產(chǎn)生熒光的發(fā)射強(qiáng)度來(lái)測(cè)定待測(cè)元素的一種分析方法。原子熒光光譜法具有靈敏度高，選擇性強(qiáng)，試樣量少和方法簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。它的不足是線性范圍較寬，應(yīng)用元素有限，因?yàn)橛邪ń饘僭趦?nèi)的許多物質(zhì)本身不會(huì)產(chǎn)生熒光而要加入某種試劑才能達(dá)到熒光分析的目的，而熒光試劑本身比較昂貴。

2.3 紫外-可見(jiàn)分光光度法的分析。該技術(shù)以光學(xué)實(shí)驗(yàn)為原理發(fā)展基礎(chǔ)，在該過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生可見(jiàn)的紫外吸收光譜，然后根據(jù)光譜差異對(duì)物質(zhì)的含量與組成進(jìn)行測(cè)定，并作出相應(yīng)的分析。該方法成立需滿足一定的假設(shè)條件：每一種物質(zhì)吸收光的種類會(huì)不同，當(dāng)重金屬離子與其他物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合時(shí)，對(duì)特定光的吸收會(huì)改變，而被檢測(cè)重金屬的含量多少與其變化成正比例關(guān)系。比如，在一定體積的緩沖溶液中，pH值為6，使用二甲酚橙作為顯色劑，和鉛就會(huì)形成比例為1/1的紅色配合物，而分光光度法會(huì)在波長(zhǎng)為580nm處對(duì)吸收光度進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)這樣的方式，則能將水體中的微量鉛含量測(cè)定出來(lái)。

2.4 關(guān)于生物化學(xué)分析法的介紹。生物化學(xué)分析法被認(rèn)為是目前最先進(jìn)的重金屬元素檢測(cè)技術(shù)，包括免疫分析法、酶分析法等。（1）免疫分析法的工作原理：抗原和抗體會(huì)產(chǎn)生特異性反應(yīng)，利用這種反應(yīng)即可將痕量重金屬的含量檢測(cè)出來(lái)。該技術(shù)的選擇性及靈敏度均較高，且關(guān)鍵是所選擇的絡(luò)合物及金屬離子結(jié)合后必須能制備出特異性抗體，故這也是制約該方法廣泛應(yīng)用的條件。（2）酶分析法的工作原理：重金屬離子和形成酶活性中心的硫基相結(jié)合后，酶活性中心結(jié)構(gòu)及性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致酶活力下降，使得底物中的pH、顯色劑顏色等也改變，即可完成定量分析。現(xiàn)階段，葡萄糖氧化酶、脲酶及過(guò)氧化物酶等是痕量重金屬測(cè)定使用頻率最高的酶。

3、結(jié)束語(yǔ)

隨著工業(yè)化程度的提高，使得水質(zhì)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，特別是重金屬元素的污染。因此，必須采用先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)，進(jìn)行相關(guān)的水質(zhì)分析，快速、準(zhǔn)確地測(cè)定水體環(huán)境中的重金屬，并及時(shí)采取相應(yīng)的解決對(duì)策。

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