便携式重金属测定仪原理及应用

武开业

陕西省榆林市环境监测总站，榆林 719000

便携式重金属测定仪原理及应用

武开业

陕西省榆林市环境监测总站，榆林 719000

建立了便携式重金属测定仪检测废水中重金属含量的方法，方法的检出限为5μg/L，在5μg / L～8000μg / L 范围内呈现良好的线性关系,该方法灵敏度高,检测效果良好,仪器便于携带，能有效地应对现场应急监测的需要,可以作为废水中重金属含量的检测和确证方法。

便携式重金属测定仪

1 引言

重金属污染与其他有机化合物的污染不同,不少有机化合物可以通过自然界本身物理的、化学的或生物的净化，使有害性降低或解除,而重金属具有富集性，很难在环境中降解。目前我国由于在重金属的开采、冶炼、加工过程中，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤引起严重的环境污染。如随废

水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害。水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度及存在的价态和形态，即使有益的金属元素浓度超过某一数值也会有剧烈的毒性，使动植物中毒，甚至死亡。金属有机化合物（如有机汞、有机铅、有机砷、有机锡等）比相应的金属无机化合物毒性要强得多，可溶态的金属又比颗粒态金属的毒性要大，六价铬比三价铬毒性要大等等。

重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可能在人体的某些器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等，对人体会造成很大的危害，例如，1953年日本九州南部熊本水垢镇发生水垢病事件，就是因为患者食用了含有甲基汞的鱼引起的，表现症状为口齿不清、面部痴呆、全身麻木，最后精神失常至死亡，患者180多人，死亡50多人。

重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，而底泥往往是重金属的储存库和最后的归宿。当环境变化时，底泥中的重金属形态将发生转化并释放造成污染，重金属不能被生物降解，但具有生物累积性，可以直接威胁高等生物包括人类的健康，有关专家指出，重金属对土壤的污染具有不可逆转性，已受污染土壤没有治理价值，只能调整种植品种来加以回避，因此，底泥重金属污染问题日益受到人们的重视。

所以对重金属离子进行有效监管是环保部门义不容辞的任务，随着现代科技的发展，产生了原子吸收仪、原子荧光仪等一系列的高端精密仪器用来对金属离子进行检测。

相比较而言，便携式水质重金属检测仪是一个快速精确的重金属离子浓度测定工具，它基于权威机构认可的标准方法——阳极溶出伏安法，被测定物的状态是液态，对于固态被测样本，可以先用液态萃取液萃取后再测定，检测前的准备需要几分钟时间。检测范围很宽，为1ppb到300ppm。作为一款重金属检测仪器，通过软件设置就可以检测铬、镉、铜、砷、汞、铅、锌、锑、锰、铁、钴、镍等多中金属离子的浓度，比传统方法快捷而且精确，便携式气相色谱法可以快速检测废水中重金属含量。

2 实验部分

2.1 实验原理（Anodic Stripping voltammetry,ASV,阳极溶出伏安法）

首先在工作电极上施加一个还原电势，当该电势超过溶液中目标金属离子的电离电势时，溶液中的目标金属离子沉积在工作电极表面，施加还原电势的时间越长，沉积在工作电极表面的金属就越多，一般来说，根据待测溶液中目标金属离子的浓度不同，所需施加还原电势的时间也不同，例如溶液中含铅5ppb时，所需富集时间180s～300s，而如果铅含量范围在ppm级别时，所需富集时间只需不到30秒，当沉积在工作电极表面的金属足够多时，以恒定的速率增加施加在工作电极上的电极电势，沉积在工作电极表面的金属就被氧化成金属离子，该电池反应释放出的电子形成电流，电流大小与金属离子浓度成正比

2.2 仪器及试剂

PDV6000便携式重金属测定仪(澳大利亚cogent公司) ;锌、铅、镉标准溶液(20ppm) ；镉、铅、铜标准溶液(20ppm) ；电极调节液A(含1M NaOH);玻碳工作电极；Ag-AgCI参比电极；Pt对电极；电解质稀释液A；汞膜电镀液(可重复使用五次)；超纯水Millipore超纯水机制备。

Markon等[5]对众多正常人格理论模型及异常人格理论模型进行了研究分析，发现所有的模型都展现出了一个综合性的五因素结构，而这个结构与大五模型十分相似。与其他模型相比，大五模型的发展经历了更为严格的验证过程。特别是关于特质的研究，经历了不同的语言环境。最初的词汇研究是在英文语境下，通过调查展现出了一个5因素结构，分别为内向外向、宜人性、责任心、神经质和开放性。之后的词汇研究在不同国家的语言环境中展开，其结果都支持存在一个普遍的5维度模型[3](114-158)。

2.3 测定条件

2.3.1 准备三电极系统

实验测定的主要组成部件是三电极系统，由工作电极、参比电极、对电极构成。

第一次使用参比电极或者超过俩周没有使用参比电极，应将电极套前端frit浸泡在重蒸馏水或者1M的KCI中一小时（推荐过夜），hydrated完毕后，用新鲜制备的参比电极电解质溶液充满电极外膜，保证Ag-AgCI电极棒呈棕黑色或者黑色，否则电极需要重新镀膜。

玻碳电极使用前用特制的抛光垫或者麂皮抛光，然后在2M NaOH溶液中浸泡60秒，然后用去离子水冲洗，电极头呈闪亮的黑色，没有裂缝、孔隙、不附着污物，做完实验用滤纸擦掉电极头上的镀膜，然后去离子水冲洗，重复以上相同的抛光程序。

对电极没有特别注意事项。

2.3.2 三电极系统测定前注意事项

首先把保护帽从对应的三个电极上取下来，保证参比电极内腔充满饱和KCI参比溶液，并且在溶液中没有可见的气泡。前端的多空通气隔垫性能良好。

然后把电极固定装置上端的黑盖打开，把三支电极擦到对应的小孔里面，接上相应的连接线，注意不要用手接触电极表面，也不能让油污把电极污染，否则影响电极的精密性和响应性能，然后把盖子盖上，然后把电池与PDV6000主机相连。

接着给主机供电可以有以下几种方式，首先可以把电源直接接到主机上，其次可以用镍氢蓄电池供电，充满的蓄电池可以持续供电7小时以上，最后可以用干电池供电，可以把2*9VPP3电池直接填到主机里面，可以分析5到10个样品。

最后准备好足够的电解质溶液，一般来说每个样品准备大约25mL电解质溶液，保证有足够多的电解质溶液、电镀液、标准溶液和试剂来完成所有的分析。

2.3.3 三电极系统测定完毕注意事项

把所有的电极从电解杯中取出，用滤纸擦掉玻碳电极表面的薄膜，用去离子水清洗所有的电极表面，把保护套套到对应的电极上。红色的套对应对电极，蓝色的套对应工作电极，白色的套对应参比电极，然后把三支电极放到指定的塑料小杯中，密封保存，把电解杯从固定支架上取下来，妥善保存，妥善处理用完的试剂和试液以及样品。

2.3.4 标准使用液和样品溶液的制备

取20ppm的金属离子标准储备溶液若干微升，然后加稀释电解液20mL于有机塑料电解杯中，得到我们需要的浓度。一般来说参考如下表格。

取水样10mL,然后加入10mL稀释电解液制得测试水样，测试得到的浓度乘以2就得到水样中目标金属离子的实际浓度，本仪器主机里内置的6个响应浓度分别为10、50、200、800、2000、8000ppb，根据估算的实际水样的浓度配置与实际水样浓度一半所接近的金属离子标准使用溶液，用单点法求得实际水样浓度。

2.4 水样的采集和保存方法

采样时候先加入一定量的盐酸于采样瓶内，取水至满瓶，密封，污水或受纳污水的地表水在测定重金属时，往往需加入酸达到1%，才能保证重金属不沉淀或不被容器壁吸附。样品置于阴暗处，采样后24h内完成测定，长期不测置于冰箱中冷藏。

3 结语

重金属污染大多是人为造成的，只有通过人类自身行为改变这一状况，首先，从思想上重视了解重金属对人类及环境造成的危害，提高环境保护意识，只有保护好生存环境，才能保护人类自己，其次从行为上，要从个人做起，配合国家法律、法规的环境保护的规定，企业要加强管理，并且做好监督管理机制，使措施落到实处，不能只以人为本，还要考虑动植物及环境所能承受的压力，最后，我们要以事实为基础，以科技作为手段来进行监测与治理，研究结果表明,便携式重金属测定仪测定金属离子方法简单快速，分离效果良好，能够对水样中的金属离子进行快速定性和定量检测,全部分析时间不到10min, 检出限良好,并且相对标准偏差符合要求，适合于废水中金属离子的快速分析测定，可以满足应急监测的需要。

只有做到以上几点，重金属污染问题才能降到最低点，人类才有立足之地。总之，只要以保护环境为出发点，我们的环境就会变得越来越好。

[1]刘静玲，环境污染与控制-环境教育丛书［M］.北京.化学工业出版社

[2]周群英，高廷耀，环境微生物学［M］.北京：高等教育出版社

[3]F razie r R A, Inns E L, N ico lo D, e t a l.J Ch rom a togr A,2000, 876: 213

[4]地下水水质标准 GB/T 14848-93

[5]生活饮用水水源水质标准 CJ 3020-93

O658

A

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.14.011