重金属检测方法及展望

彭莹

摘 要：随着工业化的进程，重金属污染逐渐加剧。该文简要介绍重金属污染的危害、来源，以及五种常见的、危害较大的重金属污染物，重点对重金属检测方法进行探讨。

关键词：重金属 污染 检测

中图分类号：X830.2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（a）-0081-01

对重金属目前缺少严格的定义，一般来说，重金属指的是比重比5大的几种金属，如金、银、铜、铅、汞等都属于重金属。随着工业化的推进，重金属广泛的存在于空气、水、土壤中，在人们经常接触的物质，比如化妆品、食物、化工品当中，也会有大量的重金属存在。环境中的重金属是不能够被分解的，部分微生物会与重金属反应，产生毒性更强的化合物，这些会随着食物链的不断递进，不断向人体传递，由于累积效应的存在，会使人体内的重金属物质积聚，严重危害人体的健康。因此，对重金属污染的研究势在必行，也得到了人们的广泛关注。

1 重金属的污染

重金属的来源主要是由于其在开采、运输、炼制、加工过程中产生的，能源资源如煤炭和石油的开采、炼制和使用中，也会有重金属物质的存在和污染。这些重金属物质进入大气、水、土壤之中，然后随着生物作用，不断富集。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[1]。因此，重金属污染会对人体健康产生极大的危害。

重金属物质包括人类必须的，比如钾、钙、钠、镁，以及人类必须的微量元素如铜、铁、镍、锌、锡、矾等这一类，也包括对人体产生危害的如铅、汞、镉、砷、铬、铍、铊、钡等，还包括在人体内存在但功能现在尚不明确的如锂、硼、铝、钛、锆等。重金属的存在会与人体内的蛋白质、酶进行反应，使其失去活性，也能够在器官内聚集，超过特定浓度后产生中毒现象，对人体产生极大的危害，比如日本的汞污染和镉污染，都是重金属污染的典型事故。对人体和环境产生较严重污染的重金属大致有以下五大类。

（1）铬：这一种重金属的主要来源是劣质化妆品、金属部件的镀铬部分、工业染料、橡胶和陶瓷原料以及皮革制剂等，如果不小心饮用服入，可造成腹部的不适或者腹泻现象；对呼吸道有着严重的刺激作用，引起气管炎、咽炎等；皮肤方面引起湿疹或者皮炎。

（2）镉：这一种重金属的主要来源包括电镀、采矿、冶炼、化学工业、电池、染料等产生排放的废水当中。镉的存在能够取代骨中的钙，使得骨头软化，严重者骨头寸断，日本的骨痛病就是由于镉的存在而产生的；对于胃脏，能够使其功能失调。总的来说，镉是毒性很大的重金属物质[2]。

（3）铅：主要来源是油漆、涂料、蓄电池、五金、电镀、化妆品、餐具、膨化食品、自来水管等。能够经过皮肤、呼吸道、消化道进入人体，造成以贫血症、神经功能失调、肾损伤为主的毒性效应。

（4）汞：汞属于剧毒物质，主要来源包括食盐电解、水生生物、照明用灯、化妆品、贵金属炼制等。汞的存在会对人体的脑部组织造成严重的伤害，也会对肾部造成伤害，有机汞其毒性是比汞更大的，引起全身中毒的现象，日本的水俣病就是汞污染的实例。

（5）砷：砷的化合物有剧毒，三价化合物的毒性更加强烈。汞的途径包括皮肤、呼吸道、消化道，会在人体的肌肉、肝脏、肾部、子宫等部位积聚，与酶结合，使其失去活性和功能，引起砷中毒。对于皮肤部位还会有致癌作用。杀虫剂、化肥、化工、采矿冶金、农药等砷含量较高。

2 检测方法

2.1 光谱法

光谱法是比较传统的重金属物质检测方法，一般包括火焰原子吸收光谱法（AAS）、石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）、分子光谱法、电感耦合等离子原子发射光谱法等。以下对其进行介绍。

（1）火焰原子吸收光谱法（AAS）：这种检测方法是根据被测原子对其原子共振辐射的吸收强度进行含量的测定。AAS具有灵敏度高、检出限低、线性宽的特点，而且分析速度快，仪器的操作和使用简单方便，应用较为广泛，能够检测的物质多达70多个。火焰原子吸收法能够达到ppb级，石墨炉原子吸收法能够达到ug/L的级别。但是AAS在实际使用中，不能够同时测定多种元素，需要不断技术升级。

（2）分子光谱法：利用分光光度计进行比色分析。经常使用的测试手段是，利用假如显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区域有吸收的化合物进行检测。生成的化合物一般是螯合物，较为稳定。显色反应的选择性和灵敏想较高。

（3）电感耦合等离子原子发射光谱法：利用等离子体的形成，样品经过雾化系统雾化以后，以气溶胶的形式进入等离子轴向通道，经过蒸发、原子化、电离、激发产生元素的特征谱线，鉴别物质的存在与否以及含量的多少（通过分析特征谱线的强度）。此技术可以测试氩以外的所有已知的物质，检出限度达到0.01～10mg/L。

2.2 色谱法

色谱法也是传统的重金属含量测试方法。其原理是，以液体为流动相，通过高压输液系统把不同极性的溶剂、缓冲液等流入到配置特定相色的色谱柱，各成分经过分离后进入检测器进行检测。该检测方法在实验研究之中使用较多。能够对多元素进行同时检测，但是络合剂的选择是有限的，这点限制了高效液相色谱在重金属检测方面的使用。

2.3 电化学法

电化学法是发展较迅速的一种方法，目前我国已经颁布了化学试剂之中的金属杂质检测的阳极溶出伏安法国家标准。电化学法的检出限较低，测试的灵敏度较高，阳极溶出伏安法将衡电位电解富集与伏安测定相结合，能够连续测定多种金属离子。仪器的使用和操作也较为简单方便，是很好的分析手段，具有良好的发展前景。

2.4 酶分析法

脲酶、脱氢酶、磷酸酶是作为土壤重金属污染水平的常用指标。通过酶与重金属的反应情况，判别出重金属的含量。反应现象包括会有颜色、导电性、吸光率等物理化学性质的变化，然后通过肉眼观察或者PH值检测以及其他手段进行判别。

2.5 生物传感器

生物传感器技术利用重金属和特定的生物识别物质结合，把检测到的信号转变为易于检测的光信号或者电信号，然后分析判断重金属物质。常见的生物传感器有酶生物传感器、DNA生物传感器、细胞生物传感器、微生物传感器等。

2.6 免疫分析法

免疫分析法以免疫学的抗原抗体相互结合为基本原理，利用抗原检测测定未知抗体或者反过来使用。常见的技术包括发光免疫技术、酶联免疫吸附技术、免疫荧光技术、放射免疫技术等。检测模式可以分为多克隆抗体免疫检测以及单克隆免疫检测。该技术专一性强，灵敏度高。分析的关键在于选择合适的化合物和金属离子相互结合。

3 展望

检测方法要注重多种方法的联合使用以及各自的使用范围和优缺点，才能有针对的采取正确的手段进行检测。此外，还需不断探索新的技术手段，以及对之前技术升级改造，丰富其内容，扩大优势。

参考文献

[1] 李蕊.重金属污染与检测方法探讨[J].广东化工，2007（3）：78-80.

[2] 谢翡.重金属检测方法探讨[J].科技信息，2011（9）：310-311.