水質(zhì)檢驗(yàn)中的重金屬測(cè)定分析

王 芳

（西華師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，陜西漢中 23000）

在城市化發(fā)展進(jìn)程越來越快的當(dāng)今社會(huì)，環(huán)境污染愈發(fā)嚴(yán)重，尤其是大量工業(yè)廢水、生活污水的排放急劇降低了水資源的質(zhì)量，污染問題早已成為亟待解決的重大問題。重金屬在水質(zhì)中大多以離子形式存在，其特點(diǎn)多種多樣，隱蔽性強(qiáng)、來源廣、生態(tài)效應(yīng)復(fù)雜。目前，重金屬的主要來源是人為污染，包括金屬加工、農(nóng)藥施肥、生活垃圾排放、工業(yè)廢水等，再加上地質(zhì)侵蝕和風(fēng)化等自然因素的影響，也會(huì)促使重金屬進(jìn)入到人體。一旦人體直接飲用，就會(huì)造成貧血等健康問題，因此這就需要測(cè)定并處理水質(zhì)中的重金屬。但是就目前實(shí)際情況來看，測(cè)定技術(shù)上仍然存在諸多明顯的不足和缺陷，重金屬降解并沒有達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，而重金屬的總量和類別需要認(rèn)真掌握。所以說，測(cè)定方法的正確使用是非常有意義的。

1 測(cè)定重金屬的重要性

在日常生活中，飲用水和自來水的來源都是大自然中的優(yōu)質(zhì)資源，首先需要將這些水輸送到家家戶戶，過濾和消毒是必不可少的環(huán)節(jié)，只有這樣才能使水的質(zhì)量得到高度保障，但是在可靠資源研究中顯示：在處理水中的雜質(zhì)過程中，金屬的存在給水質(zhì)的處理加大了難度，因?yàn)橹亟饘俦旧淼慕Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，類型多樣，所以對(duì)不同的機(jī)體產(chǎn)生的危害不同。如果水質(zhì)中的重金屬含量較多，那么就說明重金屬在這一水質(zhì)中是可以長(zhǎng)期存在的。應(yīng)盡量避免直接使用水資源，可能造成人體的機(jī)能損傷，并伴隨多種并發(fā)癥的產(chǎn)生，如果水質(zhì)中含鋁，飲用后會(huì)與體內(nèi)胃蛋白酶發(fā)生反應(yīng)；如果是鉛，則會(huì)造成貧血問題，可以看出各類重金屬的不同，對(duì)身體受損是一定的。

目前，能夠精準(zhǔn)測(cè)定高質(zhì)量水質(zhì)的方法很少，大部分都是以重金屬為主要參照物，應(yīng)正確選擇較為合適的化學(xué)物質(zhì)。將化學(xué)物質(zhì)投到水中，使其與重金屬離子發(fā)生反應(yīng)，最后產(chǎn)生沉淀靜置水中，這樣就能成功地將金屬離子從水中分離出來。因此，在處理水質(zhì)之前，應(yīng)該掌握各種重金屬離子的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，并正確測(cè)定它們的實(shí)際含量，只有這樣才能夠夯實(shí)工作基礎(chǔ)，所以重金屬的測(cè)定分析是十分重要的，可為人類健康提供保障，其存在的意義是不容小覷的。

2 重金屬的測(cè)定方法

在水質(zhì)中檢測(cè)重金屬的方法有很多，每種方法都有它的獨(dú)到之處，要切入實(shí)際，科學(xué)合理地選擇相對(duì)應(yīng)的配套使用。例如測(cè)定水質(zhì)中的汞能夠采用冷原子吸收法、雙硫腙分光光度法；對(duì)于鉻來說，采用直接火焰原子吸收分光光度法、比色法、硫酸亞鐵銨滴定法較為合適；對(duì)于鉛來說，采用原子吸收分光光度法、雙硫腙分光光度法、陽(yáng)極溶出伏安法、示波極譜法是最恰當(dāng)?shù)?；?duì)于銅來說，可以采用二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法、新亞銅靈萃取分光光度法。不同重金屬元素采用不同的測(cè)定方法，有利于最大限度地提高測(cè)定的準(zhǔn)確性。本文對(duì)目前應(yīng)用最多的五種測(cè)定方法進(jìn)行了闡述，希望能夠?yàn)樗|(zhì)檢驗(yàn)部門提供參考。

2.1 電化學(xué)法

從實(shí)際意義上來講，完全處理水質(zhì)中含有的重金屬離子，一系列的化學(xué)反應(yīng)是重中之重。排放到河流中的水之所以會(huì)含有重金屬，就是因?yàn)槠鋪碓从诨S的廢水等，所以可以采取國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的化學(xué)手段測(cè)定水質(zhì)中的重金屬離子，電化學(xué)法就是基于這種原理的處理方法。不同金屬元素所具有的電化學(xué)性質(zhì)差異較為明顯，因此可以利用電化學(xué)法對(duì)水質(zhì)中含有的重金屬離子進(jìn)行測(cè)定，然后與已知的重金屬元素的電化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行一一對(duì)照，從而可以進(jìn)一步確定出水質(zhì)中含有的重金屬元素。在實(shí)際的測(cè)定過程中，要想高效應(yīng)用電化學(xué)法對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，必須在化學(xué)池內(nèi)進(jìn)行檢驗(yàn)的全過程。對(duì)水質(zhì)進(jìn)行取樣后放入到化學(xué)池內(nèi)，調(diào)整設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)后。開始測(cè)定。電化學(xué)法由于測(cè)定設(shè)備簡(jiǎn)單，檢驗(yàn)測(cè)定周期較短，所以大多數(shù)檢驗(yàn)人員使用這種方法進(jìn)行測(cè)定較多，同時(shí)經(jīng)過不斷地改進(jìn)和完善，電化學(xué)法對(duì)銅、鎳等重金屬元素檢驗(yàn)都具有非常良好的效果。

2.2 原子吸收光譜法

近年來，隨著物理學(xué)科的快速發(fā)展與進(jìn)步，我國(guó)在光、電等領(lǐng)域也取得了眾多的突破，光譜法就在很多領(lǐng)域中都表現(xiàn)出了較好的應(yīng)用效果。原子吸收光譜法是最近幾年經(jīng)過研發(fā)而開始應(yīng)用的一種水質(zhì)檢驗(yàn)方法。該方法檢驗(yàn)水質(zhì)的效果極佳，因此已經(jīng)成為水質(zhì)檢驗(yàn)部門最常選擇的檢驗(yàn)方法之一。在眾多重金屬元素中，鉛和汞元素對(duì)人體極易造成較大的傷害。如果水質(zhì)中這兩種元素含量過高，就必須經(jīng)過凈化處理才能投入使用。而原子吸收光譜法測(cè)定這兩種元素的效率極高，在實(shí)際測(cè)定過程中，利用吡咯烷二硫代氨基甲酸銨和甲基異丁酮萃取水質(zhì)中含有的鉛，利用濾膜技術(shù)可以獲取水質(zhì)中含有的汞，進(jìn)而測(cè)定出鉛、汞的實(shí)際含量。大多數(shù)情況下，原子吸收光譜法很少單獨(dú)使用，通常會(huì)同其他技術(shù)配合使用，檢驗(yàn)水質(zhì)中的重金屬元素。

2.3 熒光分析法

在進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)的過程中發(fā)現(xiàn)，許多物質(zhì)經(jīng)過光照射后，其內(nèi)部都會(huì)明顯發(fā)生一些物理變化，如電子的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度顯著增加，再加上光照達(dá)到一定強(qiáng)度后，電子就會(huì)轉(zhuǎn)化為激發(fā)態(tài)。但是由于激發(fā)態(tài)下的電子不穩(wěn)定，一旦失去高強(qiáng)度的光照干擾，就會(huì)馬上恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，物質(zhì)會(huì)發(fā)射一定波長(zhǎng)的光，這種光其實(shí)就是熒光。因?yàn)槲镔|(zhì)不同所構(gòu)成的元素價(jià)態(tài)也會(huì)完全不同，實(shí)際發(fā)射出的熒光波長(zhǎng)、熒光頻率也不同，所以若能準(zhǔn)確分析發(fā)射出的熒光，就能在此基礎(chǔ)上確定出物質(zhì)的組成成分。現(xiàn)在能夠發(fā)射出熒光的物質(zhì)種類極多，再加上科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，能夠發(fā)射熒光的物質(zhì)種類也在增加。熒光分析法在水質(zhì)檢驗(yàn)的重金屬測(cè)定中使用較少，究其原因，主要是由于該方法測(cè)定的精確度低。水質(zhì)檢驗(yàn)不僅要求準(zhǔn)確測(cè)定重金屬的種類，更要求精確測(cè)定出重金屬的實(shí)際含量和濃度，而熒光分析法無法獲得精確的數(shù)據(jù)，只是根據(jù)實(shí)際發(fā)出的熒光效果，對(duì)水質(zhì)中重金屬的種類和濃度有個(gè)大概的測(cè)定范圍。

2.4 分光光度法

分光光度法是一種基于光學(xué)原理對(duì)重金屬展開測(cè)定的分析方法，其主要原理是：一旦電子處于躍遷狀態(tài)時(shí)，就會(huì)吸收一定的光譜進(jìn)而產(chǎn)生可見光。不同物質(zhì)內(nèi)部的電子在躍遷時(shí)也會(huì)存在明顯的不同，所吸收的光譜也不同。分光光度法不僅能夠準(zhǔn)確檢驗(yàn)出水質(zhì)中所含重金屬的種類，還能夠進(jìn)一步測(cè)定出水質(zhì)中重金屬的含量。然而當(dāng)前分光光度法的實(shí)際應(yīng)用效果并不是很理想，因?yàn)樵摲椒ㄔ诰唧w應(yīng)用過程中必須結(jié)合熒光分析法共同測(cè)定，這兩種測(cè)定方法能夠互相彌補(bǔ)自身存在的缺陷，才有利于提升水質(zhì)檢驗(yàn)的效率，促使重金屬測(cè)定更加精確。雖然分光光度法還不夠成熟，但是相信未來隨著高新科學(xué)技術(shù)的研發(fā)與進(jìn)步，其應(yīng)用效果將會(huì)顯著提升。

2.5 生物化學(xué)法

經(jīng)過多年的研究與探索，傳統(tǒng)的化學(xué)物理學(xué)科雖然理論逐漸趨于完善，但是能上升的進(jìn)步空間畢竟有限，所以必須注重探索生物等新興學(xué)科。而生物化學(xué)法就是結(jié)合生物學(xué)科和化學(xué)學(xué)科的一種技術(shù)。生物化學(xué)法作為一種新興的水質(zhì)測(cè)定方法，即使理論儲(chǔ)備已經(jīng)相對(duì)完善，但是實(shí)際應(yīng)用還比較少，目前仍然處于摸索研發(fā)的階段，生物化學(xué)法具有高效、準(zhǔn)確、綠色等諸多特點(diǎn)，在未來這種方法必然會(huì)成為水質(zhì)檢驗(yàn)的主要方法之一?，F(xiàn)在的生物化學(xué)法，主要是通過利用酶等一些特殊的化學(xué)物質(zhì)，使其與重金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而改變了酶的活性，隨之pH、電導(dǎo)率等也會(huì)發(fā)生明顯的變化，通過仔細(xì)觀察這些變化，就可以準(zhǔn)確測(cè)定出水質(zhì)中的重金屬元素。另外，還可以利用生物體內(nèi)抗原和抗體具有的特性，首先對(duì)重金屬離子進(jìn)行絡(luò)合處理，充分與重金屬結(jié)合，同時(shí)鑒于抗原和抗體本身具有較強(qiáng)的針對(duì)性，如果選擇的絡(luò)合物不能夠與抗原抗體產(chǎn)生反應(yīng)，就無法準(zhǔn)確測(cè)定出水質(zhì)中含有的重金屬，因此生物化學(xué)法應(yīng)用目前還存在很大的局限性，仍然需要不斷實(shí)驗(yàn)和改進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

水資源一直是我國(guó)賴以生存的基礎(chǔ)保障，而地球表面由于富有大量的水資源，因而成為最適合人類生存的星球，若水質(zhì)遭遇嚴(yán)重污染就會(huì)極大地威脅到人類的生存。近年來，全球高度關(guān)注環(huán)保工作，而水質(zhì)檢驗(yàn)是環(huán)保的重要方面，在水質(zhì)檢驗(yàn)中開展重金屬測(cè)定更是與人類生存與發(fā)展有著緊密的聯(lián)系，重金屬的科學(xué)準(zhǔn)確測(cè)定對(duì)于保護(hù)水資源和保證人類身體健康具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。水質(zhì)檢驗(yàn)中的重金屬測(cè)定方法多種多樣，對(duì)重金屬測(cè)定的價(jià)值具有顯著的意義。在實(shí)際測(cè)定過程中，要嚴(yán)格遵循不同地理位置水質(zhì)的實(shí)際情況，每一種測(cè)定方法都有其自身特點(diǎn)，所以要選擇一種最科學(xué)、高效的方式進(jìn)行測(cè)定，或者可以有針對(duì)性地選擇兩種最合適的方法結(jié)合使用，從而可以最大限度地提高金屬測(cè)定的準(zhǔn)確性。