環境水質分析中重金屬檢測技術應用探析

經正彤 肖代

摘要：隨著環境問題的日漸嚴峻，環境水質分析的受關注力度不斷提升，重金屬檢測技術在環境水質分析中的應用也開始成為學界關注焦點。基于此，本文將簡單介紹環境水質分析中的常用重金屬檢測技術，并結合實例，深入探討重金屬檢測技術的具體應用，希望研究內容能夠為相關業界人士帶來一定啟發。

關鍵詞：環境水質;重金屬檢測;原子吸收光譜法

中圖分類號：X832????文獻標識碼：A?????文章編號：1671-2064（2019）17-0000-00

0引言

受現代工業快速發展影響，我國各地均出現了不同程度的水污染問題，重金屬問題便屬于其中代表，這一污染不僅會影響自然生態，還很容易對人們的身體健康造成威脅。但結合實際調研可以發現，環境水質分析中重金屬檢測技術應用不當的情況仍時有發生，為盡可能改善這一現狀，正是本文圍繞環境水質分析中重金屬檢測技術應用開展具體研究的原因所在。

1環境水質分析中的常用重金屬檢測技術

1.1原子吸收光譜法

作為環境水質分析中最為常用的重金屬檢測技術之一，原子吸收光譜法具備選擇性好、分析速度快、檢出限低、靈敏度高、抗干擾能力強等優點^[1]，被列為廢水與地表水金屬元素的標準分析方法。在應用原子吸收光譜法進行重金屬檢測的實踐中，結合火焰原子吸收光譜法與縫式石墨管原子捕集技術的金屬銻檢測為其中代表，配合DDTC-MIBK體系，水樣中的金屬銻可實現較為準確的檢測。而在應用熱解-原子吸收光譜法的廢水樣檢測中，檢測可有效測定總有機汞、痕量無機汞。此外，配合0.45μm的膜進行過濾處理，原子吸收光譜法可更為快速、便捷的完成重金屬檢測，如總汞含量可由此開展熱解法測定，無機汞含量可基于冷原子吸收光譜法測定，有機汞含量可通過二者之差求得。

1.2電化學方法

作為一種基于物質電化學性質的檢測方法，電化學方法能夠有效測定物質的組成和含量，因此電化學方法也能夠較好服務于環境水質分析中的重金屬檢測。電化學方法在應用中一般將試液視作化學電池的重要組成部分，并根據電流-電壓曲線、電量、電流、電位、電導、電阻等某種電參數與被測物質濃度之間存在的一定關系^[2]，完成重金屬濃度檢測。電化學池中的電化學反應屬于電化學方法檢測重金屬的基礎，伏安滴定法、極譜法、溶出伏安法、電位分析法均屬于典型的電化學方法。在電化學方法的具體應用中，基于脈沖極譜法的自然水體中銅、鉛、鋅、鈷、鎘、鎳濃度檢測屬于其中代表，檢測的支持電解質選用鈣螯合樹脂中流出的洗脫液，并基于這類樹脂實現預濃集，通過洗脫液配比的針對性調整，即可分別洗脫銅、鉛、鋅、鈷、鎘、鎳六種金屬，最終完成檢測。

1.3液相色譜法

在環境水質分析的重金屬檢測中，液相色譜法的應用可大幅提升檢測的選擇性和靈敏性，高效分離特點使得液相色譜法在理論層面上可較好滿足重金屬檢測需要，高靈敏度液相色譜法近年來的應用也日漸廣泛化。為進一步提高檢測精度，液相色譜法進行的重金屬檢測多與分光光度法聯用并且受到業界廣泛關注，因此重金屬檢測中選擇性和靈敏度難以統一的矛盾可由此得到較好解決。需要注意的是，液相色譜法與分光光度法的聯合應用需重點關注輔助絡合劑、試劑取代基的影響，色譜保留機理也需要同時得到重視。

1.4熒光分析法

熒光分析法主要由分子熒光光譜法和原子熒光光譜法組成，基于重金屬離子對熒光物質產生的熒光增強或熒光猝滅作用，熒光分析法可用于水質環境分析中的重金屬檢測，一般情況下重金屬離子的濃度越大，產生的熒光增強或熒光猝滅作用越大。在圍繞重金屬離子的熒光分析法檢測中，LiangJG等人的研究具備較高借鑒價值，研究利用牛血清白蛋白輔助進行檢測，通過提高重金屬CdSe量子點（巰基乙酸包被）的熒光性能和穩定性，最終保證Ag⁺檢測具備70nmol/L的檢出限。深入分析可以發現，熒光分析法相較于傳統的原子吸收光譜法、分光光度法，具備選擇性強、檢出限更低等優勢，且能夠省略分離、顯色等步驟，但由于應用范圍較窄，熒光分析法的實用性受到一定程度制約。

1.5紫外-可見分光光度法

利用200～800nm光譜區輻射可由某些物質中價電子能級躍遷吸收理原理，即可通過產生分子的紫外可見吸收光譜實現對重金屬的全方位分析。紫外-可見分光光度法本質上屬于一種基于物質對光選擇性吸收的分析方法，在該方法的應用中，需采用一定物質與重金屬離子結合，而特定光的吸收便會使得物質出現變化，這種變化會隨著重金屬的濃度提升而放大，基于朗伯-比耳定律，即可完成水質環境中重金屬的檢測。在紫外-可見分光光度法檢測環境水質的具體應用中，以鉛為例，可采用二甲酚橙與pH為6.10的緩沖溶液進行水體中鉛的測定，鉛可與二甲酚橙形成穩定的紅色配合物，配比為1：1，在580mm波長處運用分光光度法進行吸光度測定，即可最終結合鉛的加入量與吸光度增強值存在的線性關系，實現水體中微量鉛的測定。結合相關實踐可以發現，紫外-可見分光光度法在環境水質分析的重金屬檢測中具備應用廣泛、簡便快速、方法可靠、設備簡單等優勢，但存在的譜線重疊、局限性較大、選擇性不足、靈敏度較低等劣勢也需要得到重視。為有效彌補這類不足，近年來出現的新型紫外-可見分光光度法的應用應得到重視，如三波長法^[3]、導數吸光光度法、雙波長吸光光度法。

1.6生物化學分析法

作為近年來國內外學界關注的焦點，生物化學分析法屬于重金屬檢測領域的前沿方法，免疫分析法、酶分析法均屬于其中代表。以酶分析法為例，在形成酶活性中心的甲巰或巰基與重金屬離子結合后，由于酶活性中心的性質與結構發生變化，且酶活力下降，因此底物中的電導率、pH值、顯色劑顏色將發生變化，酶分析法由此即可通過定量分析而得出水體中的重金屬濃度^[4]。異檸檬酸脫氫酶、葡萄糖氧化酶、過氧化物酶、酶有脲酶、均可用于測定水體中的痕量重金屬。相較于傳統的重金屬檢測技術，基于酶分析法的水體重金屬檢測技術具備經濟、快速、方便等優勢，但也同時存在準確性和靈敏性不足缺陷，這就使得酶分析法無法完全滿足環境水質分析中重金屬檢測需要。而對于免疫分析法來說，該方法的痕量重金屬測定以抗原與抗體的特異性為原理，并具備高選擇性、高靈敏度優勢，但由于免疫分析法的應用需基于金屬離子與針對性絡合物的反應形成，該方法的實用性因此受到負面影響。

2實例分析

2.1檢測對象

為提升研究的實踐價值，本文以養殖池塘水質的重金屬檢測作為研究對象，檢測圍繞淡水養殖用水與海上養殖用水展開，二者的檢測結果判定存在顯著差異。

2.2設備與試劑選擇

養殖池塘水質的重金屬檢測采用的主要設備包括原子吸收分光光度計、雙道原子熒光光度計、多功能極普儀、可見分光光度計、高效真空抽濾機。總實驗采用優級純級別的鹽酸、硫酸、硝酸，其他試劑級別為分析純。

2.3檢測方法

采用火焰原子吸收分光光度法進行淡水養殖用水中銅、鋅、鉛、鎘、鐵、錳、六種重金屬的檢測，具體檢測需結合水樣前處理情況，并細分為螯合萃取法與直接法;采用高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼分光光度法進行淡水養殖用水中總鉻的檢測;采用原子熒光分光光度法進行淡水養殖用水中汞、砷的檢測。

采用原子熒光分光光度法進行海水養殖用水中砷、汞的檢測;采用原子吸收分光光度法進行海水養殖用水中銅、鋅、鉛、鎘、鐵、錳的檢測，具體檢測需結合水樣前處理情況，并細分為石墨爐法與火焰法;采用高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼分光光度法進行海水養殖用水中總鉻的檢測;采用陽極溶出-極譜儀法連續測定海水養殖用水中的鋅、鉛、鎘三種元素。

2.4檢測處理

為保證檢測的精確性，以下幾方面檢測處理工作必須得到重視：（1）在開始實驗前，檢測人員需使用30%HNO₃進行所有塑料、玻璃儀器的處理，需浸泡24h以上，并使用自來水清理干凈殘留的HNO₃，使用去離子水沖清理自來水殘留，由此即可保證所使用儀器的潔凈。為避免二次污染問題出現，需將處理后的容器放入干凈密閉的容器中控干保存。（2）采用二級水作為實驗室用水，采用離子交換或多次蒸餾等方法制取，在基于極譜儀法的鋅、鉛、鎘檢測中，需采用礦泉水進行檢測。（3）不應使用抽濾處理用于檢測水體中汞、砷的水樣。（4）在明確是否需要進行抽濾處理后，取一定水樣加入硝酸或硫酸，以此保證溶液的PH值小于2，并采用冰箱進行保存，檢測需在規定時間內完成。為保證檢測質量，需保證檢測用樣品不被污染。（5）結合淡水與海水的不同，基于相關標準明確檢測方法與檢出限的差別。（6）判定標準。采用NY5052-2001標準進行海水養殖用水水質判定，采用NY5051-2001標準判定淡水養殖用水水質。（7）質量控制。為保證養殖池塘水質重金屬檢測質量，需針對性開展質量控制，并分析相關質量數據，以此保證重金屬檢測技術在應用中的粗差、隨機誤差、系統誤差均符合預期要求，此質量控制不區分淡水與海水。（8）檢測前處理。為進一步提高檢測精度，在檢測前需同時做兩個樣品空白，并避免樣品空白受到污染，以此提升檢測準確度。（9）檢測方法選擇。在具體的檢測方法選擇中，需結合長期以來的檢測經驗、國家與行業的最新標準選擇檢測方法。

2.5適用的檢測方法

結合相關實驗，本文明確了養殖池塘水質重金屬檢測的適用檢測方法，具體方法如下：（1）火焰原子吸收分光光度法可較好服務于淡水養殖用水的鉛、鎘、銅、鋅四種重金屬檢測，檢測可采用直接法進行。（2）石墨爐原子吸收分光光度法較為適用于海水中的銅元素檢測，海水養殖用水中鎘、鉛、鋅也能夠采用該方法得到較好檢測。（3）二苯碳酰二阱分光光度法可較好服務于淡水與海水中的鉻元素檢測。（4）原子熒光光度法可較好服務于淡水及海水中砷、汞兩種重金屬檢測。

3結語

綜上所述，環境水質分析中重金屬檢測技術應用需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的原子吸收光譜法、電化學方法、液相色譜法、熒光分析法、紫外-可見分光光度法、生物化學分析法等內容，則提供了可行性較高的重金屬檢測技術選用路徑。為更好完成環境水質重金屬檢測，各類新型檢測技術的應用必須得到重視。

參考文獻

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收稿日期：2019-07-24

作者簡介：經正彤（1993—），女，江蘇鎮江人，本科，助理工程師，研究方向：水質分析;肖代（180—）男，江蘇揚州人，本科，工程師，研究方向：水質分析。