環境樣品中痕量鎘的化學分析方法分析

郭冬雪

摘? ?要：本文主要研究環境樣品中痕量鎘的檢測方法，當前檢測痕量鎘的檢測方法主要有以下幾種：分光光度法、電化學分析法、原子吸收光譜法、原子熒光光譜法等，每一種方法具有各自的特點，主要用于環境大氣、水資源的中鎘的檢測。本文將對以上四種痕量鎘檢測方法進行詳細的闡述，希望能夠給讀者帶來一些啟發，提升痕量鎘的檢測準確性。

關鍵詞：環境樣品? 痕量鎘? 化學分析? 方法分析

中圖分類號：TF819.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（c）-0111-02

1? 分光光度法

根據鎘的化學特性，鎘可以和多種顯色劑結合生成有色絡合物，而如果采用分光光度法來檢測鎘，其靈敏性與選取的顯色劑和顯色體系密切相關。以下選取幾種比較典型的常用的用來檢測鎘的顯色劑進行詳細的闡述。

1.1 雙硫腙

使用雙硫腙試劑來檢測鎘是當前應用最廣泛的顯色劑之一。這種檢測方法對儀器的要求簡單，但是操作繁瑣，需要使用三氯甲烷（CHCl3）進行萃取，同時為了掩蔽干擾離子還有使用具有劇毒性質的氰化鉀（KCN）來避開干擾。因此，操作繁瑣，而且選擇性較差，靈敏度欠佳。但是在含有溫吐-20，且pH6.0的乙酸—乙酸鈉的環境下進行檢測，使用雙硫腙來檢測鎘時，其顯色反應的靈敏度較好，所形成的絡合物光的最大吸收值在500mm位置，摩爾光吸收系數在9.2×104L·mol-1·cm-1。使用雙硫腙可以用來檢測水中微量的鎘。

1.2 鹵代吡啶偶氮試劑

用該顯色試劑來檢測鎘，其靈敏度較好，與鎘結合形成的絡合物穩定性較好，但是水溶性較差，在實驗時需要加入大量的水溶性有機溶劑或者采用萃取光度法來進行檢測。在實驗時可以使用5- Br-PADAP與鎘按照2：1比例進行混合，形成紅色絡合物。之后在pH為8.5的氨-氯化銨溶液中，同時加入十六烷基三甲基溴化胺（CTMAB）等表面活性劑用來增加檢測時的靈敏度和準確性，如此絡合物光的最大吸收值在560mm處，摩爾光吸收系數為2.18×105L·mol-1·cm-1，并且結合形成的絡合物可以穩定在20h以上，檢測鎘的濃度在0～10μg/25mL，這個范圍符合比爾定律。

1.3 三氮烯類試劑

該試劑用來檢測廢水中的鎘效果很好，該種顯色劑普遍應用在鎘等過渡性的金屬檢測中其具備良好的靈敏度，選擇性較高，易合成等特點。本文重點介紹1- （4-硝基苯基）-3-（4-硝基-噻唑）-三氮烯（NPNTT）作為顯色劑來檢測鎘。在pH值為11.0的聚乙二醇辛基苯基醚與硼砂—氫氧化鈉混合溶液中，NPNTT可以和鎘發生較好的顯色反應。絡合物光的最大吸收值在450mm處，最低吸收值在540mm處。摩爾光吸收系數為5.23×105L·mol-1·cm-1，檢測出鎘的濃度在0～400μg/L，此濃度符合比爾定律。所有，該種試劑可以很好的檢測出廢水中的鎘。

2? 電化學分析法

該種檢測方法主要是以電化學為基礎，主要的檢測方法有極譜法、溶出伏安法、電位溶出法等。

2.1 溶出伏安法

楊笑梅等詳細的介紹了微分脈沖陽極溶出伏安法（DPASV）測定人血中鉛鎘，所使用的方法是玻碳電極檢測方法，這種檢測方法回收率可以高達99%，相對標準差都低于5%。其中α環式和β環式對應的CPE（α-CD）和 CPE（β-CD）碳糊電極和化學修飾電極來對痕量鎘進行連續檢測，這兩種電極均可以很好的檢測出鎘氧化峰值，鎘的檢測出限為：α環式碳糊電極的濃度為2.51×10-6L·mol-1，β環式碳糊電極濃度為2.51×10-6L·mol-1。

2.2 極譜法

在檢測生活飲用水痕量鎘時經常會用到極譜吸附波法，該法已經被列入標準檢測方法。極譜法中有催化示波極譜法和電位溶出極譜法來檢測水中鎘的含量。通過實驗表面，催化示波極譜法比較容易受到外界干擾，檢測準確性不佳，檢測出限為0.01mg/L，已經遠遠超出了國家標準0.005mg/L。因此，如果檢測的水樣中鎘的含量低于0.01mg/L，使用催化示波極譜法不能準確的檢測出鎘的濃度。而電位溶出極譜法的出限為0.002mg/L，遠遠低于國家標準，可以更加準確的檢測出水中鎘的含量。

3? 原子吸收光譜法

基于氣態的基態原子對正在進行的紫外線等輻射的吸收程度進行定量分析的方法，主要有火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）。

3.1 火焰原子吸收光譜法

FAAS的主要特點就是靈敏度較高，費用較少，易操作，易實現，可以進行在線分析，當前在很多重金屬檢測中廣泛使用。使用火焰原子吸收光譜法鎘的228.8nm靈敏線來對鎘的含量進行檢測，其靈敏度很好，可以用于在鎘含量較低的情況來檢測鎘的含量。對于含量較高的鎘檢測，我們通常采用容量法進行返滴定試驗，該方法對試驗樣品的單一性要求較高，也就是說如果試驗樣品含量復雜（樣品中同時含有較高含量的鉛和鋅時），將會對試驗結果造成很大的影響。可以采用火焰原子吸收光譜法鎘的低靈敏線檢測硬鋅渣中鎘的含量，這種方法操作方便快捷，雜質對檢測結果的干擾性較小，尤其是檢測樣品中含有較高含量的鉛時，可以無需進行沉淀直接對鎘進行檢測。

3.2 石墨爐原子吸收光譜法

GFAAS法是將石墨原料制作成為環狀或者是杯狀的原子化器，石墨原子化器是應用最廣泛的無火焰加熱原子化器。其基本原理是：給高阻值的石墨管、杯通以較大電流（常高達數百安培），使其產生2000℃～3000℃的高溫，使得在石墨環中的試劑或者是固體試樣逐漸發生原子化。我們可以利用有機濾膜來采集大氣樣品，同時使用硝酸-高氯酸混合溶液進行消解，使用石墨爐原子吸收光譜法來檢測大氣中痕量鎘，檢測出限為0.366μg/L。

4? 原子熒光光譜法

AFS原子熒光光譜法是原子光譜法一個重要的分支，是介于原子發射（AES）和原子吸收（AAS）之間的光譜分析技術。原子熒光光譜法的基礎原理是：固態或者是液態檢測樣品在消化液中通過高溫加熱的方式，發生氧還原反應或者是發生分解等反應后檢測樣品轉化成為了清亮液態，基態原子吸收特定頻率的輻射，從而將其激發至高能狀態繼而輻射出的具備特征波長的熒光。我們可以將Co2+—二氮雜菲當做增感劑，以流動的方式向其中注入線離子交換分離富集—蒸氣從而發生原子熒光反應，用以檢測水中沉淀物的痕量鎘。這里需要特別強調的是，注射流動性在線離子交換分離富集蒸汽主要目的是為了優化試驗中的各項系數，改善化學條件。具體的操作方法是選用濃度為2.0mol/L的鹽酸作為介質，使用717強堿性陰離子樹脂對樣品中的鎘進行吸附，但是銅鉛卻被隔離在外，接下來使用濃度為0.5mol/L的硝酸進行脫鎘處理，脫洗液直接通過流動蒸汽發生原子熒光反應，從而確定過檢測樣品中鎘的含量。通過實驗表明，原子熒光光譜法來檢測痕量鎘簡單快捷，可以將樣品中的鎘和銅鉛等進行脫離，防止銅鉛的對檢測準確性產生干擾，Co2+—二氮雜菲能夠大大的提升鎘蒸發效率，該方法檢測出限為 0.058μg/L。

參考文獻

[1] 李兵成.催化示波極譜法和電位溶出法測定水中鎘的比較[J].公共衛生與預防醫學，2008，19（2）：67.

[2] 邱曉容.火焰原子吸收法測定硬鋅渣中鎘含量[J].理化檢驗-化學分冊，2009，45（7）：870.

[3] 肖美麗，冷家峰，劉仙娜，等.石黑爐原子吸收分光光度法測定大氣顆粒物中的鎘[J].化學分析計量，2003，12（6）：22-23.

[4] 楊笑梅，葉樹德，陳金枝，等.微分脈沖陽極溶出伏安法測定人血中鉛鎘[J].職業與健康，1997，13（5）：41-42.