水环境中重金属检测方法的研究

高丽娜

摘 要：通常对重金属的定义是原子密度高于5g/cm3的相关元素，现阶段发现的金属元素共计85个，其中45个属于重金属元素。水环境中的重金属污染，源头上矿产开发与加工、印刷企业等一系列污水排放企业，还有一些土壤中残留的重金属通过雨水，最终聚拢到河流湖泊污染水环境。水环境中重金属污染会导致水生动物体内重金属富集，从而危机居民饮食健康，因此水环境检测技术作为食品安全第一道防线研究十分必要。

关键词：水环境;重金属;检测方法

1 重金属检测技术在环境水质分析中的作用

重金属检测是环境水质分析中的一项基础工作，应用科学、先进的重金属检测技术，是提高水质检测质量的必然选择。重金属检测主要是利用一系列的高科技检测技术，对水质进行定时定期的检测，从而检测出水质中所含有的重金属物质，其检测的最终目的是在源头上找到重金属污染水质的原因，从而采取有效的环境治理措施，最大程度降低重金属对于水质的消极影响。在不同地区不同水域下的水质环境检测工作中，需要运用不同的重金属检测技术，以保证水质检测分析数据的准确率。同时，运用先进的重金属检测技术还有助于提高水质检测技术水平，为水质分析提供可靠、全面的分析数据，便于对水质变化进行动态监测，并根据动态监测结果及时采取应对措施，进而保障居民用水安全，保护水环境以及生物免受重金属污染的破坏。

2 水环境重金属分析的研究现状

2.1 水环境重金属污染

水环境重金属污染是水环境污染问题中的重要组成部分，主要是指：水环境（包括海洋、河流、湖泊、水库等）受自然资源开发与利用、工农业生产废弃物排放等因素影响，使排入水中的重金属超过水体自身净化能力，造成严重污染。由于水环境重金属污染多为混合污染，水体中蕴含的金属元素相对较多。加之重金属在动植物体内难分解、易累积，对人体的危害性显著。这就需要工作人员在水环境保护、管理与治理过程中能够科学选择水环境重金属分析技术，了解水环境中重金属的实际情况，为水环境重金属监管与防治提供有益指导。

2.2 研究现状具体表现

随着近些年人们生态环境保护意识的不断提升，在党中央、国务院领导下，水环境重金属污染及其相关问题的理论与实践研究取得一定成绩。水环境重金属分析技术呈现出多样化、自动化发展态势，分析的准确性、时效性、灵活性、灵敏性大幅度提升。原子吸收光谱分析法、电化学分析法、生物化学分析法等在水环境重金属污染监测、检查、治理等工作中得到广泛运用。以原子吸收光谱分析法为例，主要是根据原子蒸汽对特定光吸收的特征，进行物质分析。即利用原子吸收光谱仪，向待测物发生特定波长的光，当光通过原子蒸汽后，辐射强度发生改变，通过测量辐射强度变化程度，实现对待测物质的定量分析。何慧、解英等学者（2009）在《微萃取原子吸收法测定环境水样中微量铅》研究中，利用原子吸收光谱仪器对水环境中的铅元素进行了分析，分析效果显著;虞吉寅（2008）以海水为检测样本，应用冷原子吸收光谱法对水环境中的汞元素进行了检测分析，发现冷原子吸收光谱法能够快速、有效分析出水环境中的汞元素。

以生物化学分析法为例，是以光电比色原则为基础，对物质化学成分进行分析的方法。在水环境重金属分析中，酶抑制法与免疫分析法是较为常见的生物化学分析法。酶抑制法能够利用重金属抑制剂控制酶的活性，从而形成电位差。根据电位差测定，完成水环境重金属含量分析;免疫分析法则是通过抗原与抗体的有机结合，达到重金属检测目的。例如，连兰、伍林等学者（2006）针对水环境重金属检测问题，研制出一种葡萄糖生物传感器，通过葡萄糖氧化酶实现对铜元素、汞元素的有效检测，其中铜元素线性响应范围为5μmol/L～40μmol/L，相关系数达到0.97，汞元素线性响应范围为2.5μmol/L～22.5μmol/L，相关系数达到0.96。

3 样品前处理

水环境中的重金属属于化合态，通过样品的前处理将化合态转化成离子态，能够保证检验结果的准确。前处理的另一个目的是干扰因素的脱除，被检测重金属离子的存留浓缩。目前，针对水环境中重金属处理方法分为湿法消化、干法灰化。湿法消化针对主要是水环境中杂质比较多，操作方式是在样品里添加高浓、氧化性强酸，常见的是高氯酸、硝酸、硫酸等，再进一步进行高温加热，去除样品中的杂质保证检测结果的准确性。但湿法消化存在爆炸风险，同时高浓度酸有可能引起检测空白值的问题，但因成本低廉应用面比较广。干法灰化主要针对杂质较少的样品，通过进行高温灼烧去除相关有机杂质，保留重金属。干法挥发解决了高浓度酸存在的一系列缺点，但是却存在电能消耗大、实验周期长、目标元素容易挥发等问題。因此，兼顾湿法消化、干法灰化的优势，新型前处理方式微波消解法，同时因采取特殊器具，可以避免器具吸收目标元素，保证样品回收率，是目前实验室最常采用的前处理方式。

4 重金属检测方法

4.1 原子吸收光谱法（AAS）

原子吸收光谱法又称分光光度法，主要是根据物质的原子蒸气来对同种原子发射的特征辐射吸收作用展开分析，从而确定水质的重金属情况，在分析过程中，通常需要将从待测水环境中取得适量的水作为水样，再用锐线光源对水样进行照射，则溶液中被雾化、原子化的原子蒸汽层则在一定程度上会吸收锐线光源，由于不同金属元素的特征辐射不同，因此在锐线光源通过原子蒸汽层后，最终得到的光强也会不同，由此就可以确定水样的吸光度，并根据吸光度与物质浓度间的关系来准确计算出被测元素的含量。

4.2 电感耦合等离子原子发射光谱法（ICP_AES）

电感耦合等离子原子发射光谱法也是环境水质分析中重金属检测的常用方法，它主要根据不同金属的光谱不同进而分析金属元素种类，在环境水质分析中重金属检测中具有重要作用，对于不同的金属离子，显示的光谱值也有所差异，在光谱分析过程中，还能体现不同金属离子的污染信息，如金属种类对水质的影响，对水中微生物的作用，这种分析方法能够定量的分析金属含量，还可以准确分析其对水质产生的各种影响。电感耦合等离子原子发射光谱法有着显著的应用优势，如不受外界干扰的影响，检测范围比较广泛，一般的水质都可以运用这种方法进行检测。相比于其他检测方法，电感耦合等离子原子发射光谱法的灵敏度更高，定量分析能力更强，提高检测分析综合成效。但是，电感耦合等离子原子发射光谱法技术成本比较高，没有得到广泛推广，所以，相关部门应该加大电感耦合等离子原子发射光谱法的研究力度，降低其技术成本，更好地服务于环境水质检测。

4.3 原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是利用原子在辐射激发下发射的荧光强度来进行定量分析的方法，其工作原理是氢化物发生法。氢化物发生法，主要是利用某些能产生初生态的还原剂或者化学反应，与样品中的分析元素形成挥发性共价氢化物，然后借助载气流将其导入分析系统进行测量。一般的水质样品中它能分As、Sb、Bi、Hg、Se等元素。原子荧光光谱法方法的优点是检出限低、灵敏度高、谱线简单、干扰小、线性范围宽（可达3-5个数量级），易实现多元素同时测定，在实验室应用广泛。

5 结束语

水环境重金属分析是水环境重金属污染防治工作组织开展的前提与基础，能够为水环境监测、水环境重金属污染防范与治理提供重要参考依据。随着人们生态环境保护意识的不断提升，以及生态文明建设的不断推进，水环境重金属分析的理论与实践研究已经取得一定成绩，重金属分析水平大幅度提升。在今后发展过程中，基于科学技术创新发展的驱动，水环境重金属分析将呈现出更高效、更多样、更智能、更环保的发展态势。

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