重金屬檢測技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的應(yīng)用

邵長穎

摘 要：伴隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)、科技的進(jìn)步和發(fā)展，工業(yè)也取得了極大發(fā)展，隨之帶來了嚴(yán)重的環(huán)境水體污染問題，而在環(huán)境水體污染中最為顯著地就是重金屬污染。因此，對(duì)環(huán)境水體中重金屬成分進(jìn)行檢測和分析是一項(xiàng)十分重要的工作。本文通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)研究以及結(jié)合自己多年工作經(jīng)驗(yàn)的情況下，首先就當(dāng)前水質(zhì)重金屬污染現(xiàn)狀進(jìn)行了剖析，然后對(duì)現(xiàn)今常見的重金屬的檢測技術(shù)作出了詳細(xì)分析，以期更好地對(duì)環(huán)境水質(zhì)中重金屬進(jìn)行測定。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)檢測;重金屬檢測技術(shù);應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）14-0003-02

0 引言

現(xiàn)今用在重金屬檢測方面技術(shù)越來越多，在進(jìn)行采樣過程中需消耗大量時(shí)間，且還有樣品運(yùn)輸和儲(chǔ)存等相關(guān)程序，這就與當(dāng)今現(xiàn)場檢測要求有著較大差異。因此，要求對(duì)這些重金屬檢測技術(shù)的精準(zhǔn)度、速度以及干擾等各方面進(jìn)行考慮，綜合多種方法與實(shí)際檢測需求來作出適當(dāng)選擇。

1 淺析當(dāng)前水質(zhì)重金屬污染現(xiàn)狀

改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)企業(yè)越來越多，我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力也因此得到了較大地提高，人們生活質(zhì)量也取得了巨大的變化，但同時(shí)也給環(huán)境造成了巨大的污染，給環(huán)境帶來了嚴(yán)重地威脅。其中環(huán)境污染最為嚴(yán)重的就是水體重金屬污染。重金屬自身不易降解且還會(huì)隨著食物鏈的流動(dòng)而流動(dòng)、聚集，嚴(yán)重地還有可能會(huì)隨著水體、食物等進(jìn)入到人體內(nèi)部，從而給人們身心健康帶來嚴(yán)重傷害。雖然湖泊及河流等水體自身可使部分重金屬發(fā)生自然沉降，具有一定凈化作用，但是當(dāng)水體中重金屬污染較大，其濃度過高時(shí)，水體自身難以得以有效地凈化，這就給水質(zhì)帶來巨大影響，使水質(zhì)不斷惡化，從而導(dǎo)致水生生物生活環(huán)境受到嚴(yán)重污染，這種地表水污染還可能會(huì)致使地下水質(zhì)產(chǎn)生變化。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)表明，國內(nèi)大多數(shù)水體均受到不同程度的重金屬污染，水體重金屬污染日益嚴(yán)峻，整治水體重金屬污染迫在眉睫。

2 環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測的意義

結(jié)合實(shí)踐來看，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅猛發(fā)展背景下，工業(yè)作為其中的重要組成部分相比于以往有了翻天覆地的變化，并且制造出了大量產(chǎn)品運(yùn)用到我們各項(xiàng)生活與生產(chǎn)活動(dòng)中。然而從當(dāng)前工業(yè)產(chǎn)品制造情況分析發(fā)現(xiàn)，其生產(chǎn)中通常會(huì)使用到很多的化學(xué)物質(zhì)與金屬，如此一來很容易造成排放的廢水里面包含著大量重金屬元素。而重金屬元素一大特點(diǎn)在于無法溶于水中，這就意味著不論多長時(shí)間它都始終游離于水中也分解不了，并且時(shí)間一長重金屬堆積的更多，這樣還會(huì)造成嚴(yán)重的水資源與生態(tài)環(huán)境污染。所以正是在當(dāng)前水資源與生態(tài)環(huán)境污染情況日益嚴(yán)峻背景下，通過切實(shí)開展環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測工作給我們環(huán)境水質(zhì)改善與保護(hù)措施的制定提供重要的數(shù)據(jù)支撐，并最終為實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展以及保障人們健康打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 探析環(huán)境水質(zhì)檢測中重金屬檢測技術(shù)地應(yīng)用分析

3.1 就電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP）進(jìn)行分析

該方法是依據(jù)各種元素的原子或離子在電感耦合等離子炬激發(fā)源的作用下變成激發(fā)態(tài)，利用受激發(fā)態(tài)原子或離子返回到基態(tài)時(shí)所發(fā)射的特征光譜來測定物質(zhì)中元素組成和含量的分析方法。這種方法在進(jìn)行檢測水質(zhì)重金屬時(shí)具有分析精度高、樣品范圍廣、動(dòng)態(tài)線性范圍寬、多種元素同時(shí)測定、可進(jìn)行定性分析等優(yōu)點(diǎn)，其檢測所得結(jié)果十分精準(zhǔn)且還不會(huì)出現(xiàn)明顯基體效應(yīng)問題。它是三量元素分析十分重要的方法，三量元素即微量、常量以及痕量三種元素。它具有水體檢測限度低、靈敏度高且干擾因素少等優(yōu)點(diǎn)，因此在對(duì)重金屬測定中效果較為可靠。一般來講，在水體中大量金屬離子含量都不會(huì)太高，雖然該方法自身具有較高靈敏度，但是如果直接將其運(yùn)用到痕量元素檢測中時(shí)其難度非常大，因此，在對(duì)其進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用時(shí)，通常需把它和分離富集技術(shù)相互結(jié)合起來運(yùn)用。運(yùn)用分離富集技術(shù)來對(duì)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法進(jìn)行有效地分析可以大幅度提高檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度及檢測限，同時(shí)對(duì)該方法的應(yīng)用范圍還起到一定的擴(kuò)大作用。通常在水質(zhì)分析時(shí)大多采用的分離富集法有兩種，分別為溶劑共沉淀法和萃取法[1]。

3.2 就流動(dòng)注射分析法進(jìn)行分析

運(yùn)用該方法需要提取一部分體積樣品并將其注入到相應(yīng)流速的流動(dòng)載流中，當(dāng)樣品流經(jīng)反射器時(shí)載流和試樣便可實(shí)現(xiàn)在一定程度上混合起來，載流和試樣試劑反應(yīng)物再從檢測器中流出并實(shí)現(xiàn)相應(yīng)檢測工作，再結(jié)合記錄儀來對(duì)其峰形信號(hào)進(jìn)行分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相關(guān)定量分析。這種方法可以說是重金屬檢測技術(shù)走向自動(dòng)化進(jìn)程中的重要步驟，它可以在有效提升檢測效率的同時(shí)對(duì)化學(xué)中一些復(fù)雜操作單元來進(jìn)行相關(guān)處理，如在加熱和冷卻等有關(guān)環(huán)節(jié)。當(dāng)完成檢驗(yàn)后可將其合并流入到流路體系內(nèi)并實(shí)現(xiàn)對(duì)非平衡態(tài)和非均勻下的檢測工作，進(jìn)而對(duì)其精密度和速度分析都有著較大提升作用，這樣可以較好地對(duì)試劑消耗費(fèi)用進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)貴重試劑的適度測定，切實(shí)減少貴重試劑用量，進(jìn)一步節(jié)約成本，減少浪費(fèi)[2]。

3.3 就熒光分析法進(jìn)行分析

一般在來講，在進(jìn)行常溫物質(zhì)實(shí)施波長入射光照時(shí)，其價(jià)電子便可從基臺(tái)躍遷至激發(fā)態(tài)狀態(tài)，但該種激發(fā)態(tài)穩(wěn)定性欠佳，價(jià)電子會(huì)迅速發(fā)生衰變而轉(zhuǎn)化成基態(tài)，與此同時(shí)還會(huì)伴有光子輻射且有超過入射光波長的射光出現(xiàn)，通常稱這種射光叫熒光。但如果對(duì)其停止光照射則所發(fā)現(xiàn)熒光也會(huì)慢慢消失不見。熒光分析法可分為分子熒光光譜法和原子熒光光譜法兩種，至今為止這種方法大多運(yùn)用在一些含發(fā)射熒光物質(zhì)測定中，如在量子點(diǎn)和熒光染料等方面，然而對(duì)于重金屬離子測定時(shí)，因?yàn)闊晒馕镔|(zhì)可使熒光增強(qiáng)和淬滅等現(xiàn)象，使其濃度會(huì)增強(qiáng)，進(jìn)而使熒光增強(qiáng)或淬滅作用進(jìn)一步擴(kuò)大。由于其具有這種特殊性質(zhì)而促使熒光分析法在進(jìn)行重金屬檢測中靈敏度更高，同時(shí)它與原子吸收光譜法相比所檢測出的限度也要低一些，此外，其樣品還不需要具備一些顯色、分離、富集以及選擇性極強(qiáng)等特性，其在實(shí)際操作過程中十分簡單。但其難以實(shí)現(xiàn)廣泛性應(yīng)用，這主要是由于大多數(shù)物質(zhì)自身都沒有熒光存在，只能在物質(zhì)中加入適量熒光物質(zhì)后才能實(shí)現(xiàn)熒光分析[3]。

3.4 就電化學(xué)法分析

該方法主要是利用物質(zhì)所具有電化學(xué)性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)中組成含量進(jìn)行測定的。一般該方法所使用試液都是化學(xué)電池中重要的成分，在化學(xué)電池電導(dǎo)、電流等相關(guān)參數(shù)與測定水質(zhì)濃度間具有相關(guān)性來實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)含量測定。測定物質(zhì)過程中所發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)電化學(xué)分析法測定中的基礎(chǔ)條件，將其運(yùn)用到環(huán)境水質(zhì)測定中具有極高的應(yīng)用價(jià)值和意義。有研究人員采用溶出伏安法對(duì)海水和飲用水中痕量金屬作檢測，其結(jié)果表明運(yùn)用這種方法可以迅速地測定出水質(zhì)中重金屬含量[4]。

3.5 就原子吸收分光光度法進(jìn)行分析

該方法在實(shí)際應(yīng)用中十分廣泛，它具有檢測迅速、靈敏度高以及選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。至今為止運(yùn)用該方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)七十多種金屬元素的測定。它是運(yùn)用氣態(tài)基態(tài)原子外層電子來實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外光以及可見光的吸收，并以此基礎(chǔ)進(jìn)行分析的方法。根據(jù)不同原子化裝置可分為火焰和石墨爐兩種原子吸收分光光度法[5]。此外，在對(duì)高揮發(fā)性金屬如汞等進(jìn)行測定時(shí)，還可以運(yùn)用冷原子吸收法來進(jìn)行。比如針對(duì)環(huán)境水質(zhì)中微量鉛含量檢測上我們就可以應(yīng)用該種技術(shù)。簡單點(diǎn)說先取PH=6的緩沖溶液，然后顯色劑用二甲酚橙，之后將樣品混合后鉛形成穩(wěn)定的1：1的紅色配合物，最后再利用分光光度法在波長283nm處測定吸光度。

3.6 就高效液相色譜——光度法進(jìn)行分析

該方法具有檢測效率高、速度快等優(yōu)點(diǎn)，但將其與以上幾種檢測方法相對(duì)比，其測定精確度比較低。因此，這種方法在以往金屬檢測中運(yùn)用比較少。現(xiàn)今人們大多運(yùn)用液相與光譜兩者相結(jié)合方式來進(jìn)行檢測，進(jìn)而得以有效地解決其精確度低的問題，也就是高效液相色譜——光度法。該方法在測定金屬元素時(shí)需將游離金屬離子與有機(jī)顯色劑進(jìn)行反應(yīng)而衍生，進(jìn)而生成金屬螯合物后再作進(jìn)一步測定。比如針對(duì)高濃度有機(jī)廢水檢測其中常見的堿土金屬和堿金屬這兩種離子上我們便可以采用該技術(shù)。首先利用離子色譜法對(duì)高濃度有機(jī)廢水予以測定，然后再借助于IonPac CSl2A陽離子交換柱、20mmol/L甲磺酸流動(dòng)相、抑制型電導(dǎo)檢測，這樣一來便能夠快速地得出被檢對(duì)象中Na+、K+、Mg+、Ca2+等離子的含量[6]。

3.7 生物化學(xué)法分析

在對(duì)水質(zhì)中重金屬含量進(jìn)行檢測時(shí)運(yùn)用生物化學(xué)方法來進(jìn)行時(shí)，其對(duì)環(huán)境不會(huì)造成污染，同時(shí)其檢測速度也比較迅速且還具有較強(qiáng)自適應(yīng)能力。在生物學(xué)法中酶抑制法及免疫分析法是最常見的檢測方法，其中酶抑制法就是利用重金屬污染物可以改變酶活性原理來進(jìn)行的，進(jìn)而減少其活性，同時(shí)還會(huì)使酶本身諸如電導(dǎo)率、PH等性質(zhì)因此而發(fā)生變化，隨后在進(jìn)行定量分析。現(xiàn)階段酶抑制法通常是用于諸如脈酶、過氧化酶等這些痕量重金屬的酶檢測。而免疫分析法主要是利用抗體無法與重金屬污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)而對(duì)其抗體中攜帶發(fā)光物質(zhì)含量來計(jì)算出重金屬含量。結(jié)合實(shí)踐來看，免疫分析法擁有著選擇性強(qiáng)以及靈敏度大等優(yōu)點(diǎn)。需要特別注意一點(diǎn)，應(yīng)用免疫分析法要想成功的話重點(diǎn)在于我們選擇的絡(luò)合物與金屬離子結(jié)合能否制備出特異性抗體，若達(dá)不到這一目標(biāo)的話，該技術(shù)在檢測重金屬離子方面就會(huì)失效。

4 結(jié)語

總的來講，在對(duì)環(huán)境水質(zhì)中重金屬含量進(jìn)行測定時(shí)，應(yīng)當(dāng)要有極高準(zhǔn)確性、特異性的同時(shí)還應(yīng)當(dāng)具有操作方便和測定迅速等特性。雖然現(xiàn)今檢測方法眾多，但各種方法特性各不相同，所以，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際檢測需求來選擇合適或是多種技術(shù)相結(jié)合的方法來進(jìn)行實(shí)際測定，進(jìn)一步提升水質(zhì)檢測質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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[3] 熊金鋒.環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測技術(shù)應(yīng)用研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2018（2）：3-4+13.

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[6] 李文，李煜.試析用于環(huán)境水質(zhì)分析的重金屬檢測技術(shù)[J].江西建材，2017（23）：246-247.