水環境中重金屬檢測方法的研究

高麗娜

摘 要：通常對重金屬的定義是原子密度高于5g/cm3的相關元素，現階段發現的金屬元素共計85個，其中45個屬于重金屬元素。水環境中的重金屬污染，源頭上礦產開發與加工、印刷企業等一系列污水排放企業，還有一些土壤中殘留的重金屬通過雨水，最終聚攏到河流湖泊污染水環境。水環境中重金屬污染會導致水生動物體內重金屬富集，從而危機居民飲食健康，因此水環境檢測技術作為食品安全第一道防線研究十分必要。

關鍵詞：水環境;重金屬;檢測方法

1 重金屬檢測技術在環境水質分析中的作用

重金屬檢測是環境水質分析中的一項基礎工作，應用科學、先進的重金屬檢測技術，是提高水質檢測質量的必然選擇。重金屬檢測主要是利用一系列的高科技檢測技術，對水質進行定時定期的檢測，從而檢測出水質中所含有的重金屬物質，其檢測的最終目的是在源頭上找到重金屬污染水質的原因，從而采取有效的環境治理措施，最大程度降低重金屬對于水質的消極影響。在不同地區不同水域下的水質環境檢測工作中，需要運用不同的重金屬檢測技術，以保證水質檢測分析數據的準確率。同時，運用先進的重金屬檢測技術還有助于提高水質檢測技術水平，為水質分析提供可靠、全面的分析數據，便于對水質變化進行動態監測，并根據動態監測結果及時采取應對措施，進而保障居民用水安全，保護水環境以及生物免受重金屬污染的破壞。

2 水環境重金屬分析的研究現狀

2.1 水環境重金屬污染

水環境重金屬污染是水環境污染問題中的重要組成部分，主要是指：水環境（包括海洋、河流、湖泊、水庫等）受自然資源開發與利用、工農業生產廢棄物排放等因素影響，使排入水中的重金屬超過水體自身凈化能力，造成嚴重污染。由于水環境重金屬污染多為混合污染，水體中蘊含的金屬元素相對較多。加之重金屬在動植物體內難分解、易累積，對人體的危害性顯著。這就需要工作人員在水環境保護、管理與治理過程中能夠科學選擇水環境重金屬分析技術，了解水環境中重金屬的實際情況，為水環境重金屬監管與防治提供有益指導。

2.2 研究現狀具體表現

隨著近些年人們生態環境保護意識的不斷提升，在黨中央、國務院領導下，水環境重金屬污染及其相關問題的理論與實踐研究取得一定成績。水環境重金屬分析技術呈現出多樣化、自動化發展態勢，分析的準確性、時效性、靈活性、靈敏性大幅度提升。原子吸收光譜分析法、電化學分析法、生物化學分析法等在水環境重金屬污染監測、檢查、治理等工作中得到廣泛運用。以原子吸收光譜分析法為例，主要是根據原子蒸汽對特定光吸收的特征，進行物質分析。即利用原子吸收光譜儀，向待測物發生特定波長的光，當光通過原子蒸汽后，輻射強度發生改變，通過測量輻射強度變化程度，實現對待測物質的定量分析。何慧、解英等學者（2009）在《微萃取原子吸收法測定環境水樣中微量鉛》研究中，利用原子吸收光譜儀器對水環境中的鉛元素進行了分析，分析效果顯著;虞吉寅（2008）以海水為檢測樣本，應用冷原子吸收光譜法對水環境中的汞元素進行了檢測分析，發現冷原子吸收光譜法能夠快速、有效分析出水環境中的汞元素。

以生物化學分析法為例，是以光電比色原則為基礎，對物質化學成分進行分析的方法。在水環境重金屬分析中，酶抑制法與免疫分析法是較為常見的生物化學分析法。酶抑制法能夠利用重金屬抑制劑控制酶的活性，從而形成電位差。根據電位差測定，完成水環境重金屬含量分析;免疫分析法則是通過抗原與抗體的有機結合，達到重金屬檢測目的。例如，連蘭、伍林等學者（2006）針對水環境重金屬檢測問題，研制出一種葡萄糖生物傳感器，通過葡萄糖氧化酶實現對銅元素、汞元素的有效檢測，其中銅元素線性響應范圍為5μmol/L～40μmol/L，相關系數達到0.97，汞元素線性響應范圍為2.5μmol/L～22.5μmol/L，相關系數達到0.96。

3 樣品前處理

水環境中的重金屬屬于化合態，通過樣品的前處理將化合態轉化成離子態，能夠保證檢驗結果的準確。前處理的另一個目的是干擾因素的脫除，被檢測重金屬離子的存留濃縮。目前，針對水環境中重金屬處理方法分為濕法消化、干法灰化。濕法消化針對主要是水環境中雜質比較多，操作方式是在樣品里添加高濃、氧化性強酸，常見的是高氯酸、硝酸、硫酸等，再進一步進行高溫加熱，去除樣品中的雜質保證檢測結果的準確性。但濕法消化存在爆炸風險，同時高濃度酸有可能引起檢測空白值的問題，但因成本低廉應用面比較廣。干法灰化主要針對雜質較少的樣品，通過進行高溫灼燒去除相關有機雜質，保留重金屬。干法揮發解決了高濃度酸存在的一系列缺點，但是卻存在電能消耗大、實驗周期長、目標元素容易揮發等問題。因此，兼顧濕法消化、干法灰化的優勢，新型前處理方式微波消解法，同時因采取特殊器具，可以避免器具吸收目標元素，保證樣品回收率，是目前實驗室最常采用的前處理方式。

4 重金屬檢測方法

4.1 原子吸收光譜法（AAS）

原子吸收光譜法又稱分光光度法，主要是根據物質的原子蒸氣來對同種原子發射的特征輻射吸收作用展開分析，從而確定水質的重金屬情況，在分析過程中，通常需要將從待測水環境中取得適量的水作為水樣，再用銳線光源對水樣進行照射，則溶液中被霧化、原子化的原子蒸汽層則在一定程度上會吸收銳線光源，由于不同金屬元素的特征輻射不同，因此在銳線光源通過原子蒸汽層后，最終得到的光強也會不同，由此就可以確定水樣的吸光度，并根據吸光度與物質濃度間的關系來準確計算出被測元素的含量。

4.2 電感耦合等離子原子發射光譜法（ICP_AES）

電感耦合等離子原子發射光譜法也是環境水質分析中重金屬檢測的常用方法，它主要根據不同金屬的光譜不同進而分析金屬元素種類，在環境水質分析中重金屬檢測中具有重要作用，對于不同的金屬離子，顯示的光譜值也有所差異，在光譜分析過程中，還能體現不同金屬離子的污染信息，如金屬種類對水質的影響，對水中微生物的作用，這種分析方法能夠定量的分析金屬含量，還可以準確分析其對水質產生的各種影響。電感耦合等離子原子發射光譜法有著顯著的應用優勢，如不受外界干擾的影響，檢測范圍比較廣泛，一般的水質都可以運用這種方法進行檢測。相比于其他檢測方法，電感耦合等離子原子發射光譜法的靈敏度更高，定量分析能力更強，提高檢測分析綜合成效。但是，電感耦合等離子原子發射光譜法技術成本比較高，沒有得到廣泛推廣，所以，相關部門應該加大電感耦合等離子原子發射光譜法的研究力度，降低其技術成本，更好地服務于環境水質檢測。

4.3 原子熒光光譜法

原子熒光光譜法是利用原子在輻射激發下發射的熒光強度來進行定量分析的方法，其工作原理是氫化物發生法。氫化物發生法，主要是利用某些能產生初生態的還原劑或者化學反應，與樣品中的分析元素形成揮發性共價氫化物，然后借助載氣流將其導入分析系統進行測量。一般的水質樣品中它能分As、Sb、Bi、Hg、Se等元素。原子熒光光譜法方法的優點是檢出限低、靈敏度高、譜線簡單、干擾小、線性范圍寬（可達3-5個數量級），易實現多元素同時測定，在實驗室應用廣泛。

5 結束語

水環境重金屬分析是水環境重金屬污染防治工作組織開展的前提與基礎，能夠為水環境監測、水環境重金屬污染防范與治理提供重要參考依據。隨著人們生態環境保護意識的不斷提升，以及生態文明建設的不斷推進，水環境重金屬分析的理論與實踐研究已經取得一定成績，重金屬分析水平大幅度提升。在今后發展過程中，基于科學技術創新發展的驅動，水環境重金屬分析將呈現出更高效、更多樣、更智能、更環保的發展態勢。

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