水质检测分析中重金属检测技术的应用研究

发表时间：2025-01-07 09:43

重金属检测技术在水质检测分析中扮演着至关重要的角色，它有助于准确评估水质的安全性和健康风险。以下是对重金属检测技术在水质检测分析中应用的具体介绍：

重金属检测技术的种类

化学生物法

1. 酶抑制法：通过检测酶的活性的pH值和电导率来判定水中的重金属含量。这种方法具有较快的检测速度，适用于快速筛查水质中的重金属污染。

2. 免疫分析法：基于抗体和重金属之间的反应来测定水质中的重金属含量。这种方法的选择性较强，灵敏度较高，但需要针对特定的重金属离子制备相应的抗体。

仪器分析法

一、原子荧光光谱法（AFS）

原子荧光光谱法是通过待测元素的原子蒸气在特定频率辐射能激发下所产生的荧光发射强度来测定待测元素含量的一种分析方法。原子荧光光谱法虽是一种发射光谱法，但它和原子吸收光谱法密切相关，兼有原子发射和原子吸收两种分析方法的优点，又克服了两种方法的不足。原子荧光光谱具有发射谱线简单、灵敏度高于原子吸收光谱法、线性范围较宽、干扰少的特点，能够进行多元素同时测定。原子荧光光谱法的检出限比原子吸收法要低，谱线清晰干扰少，灵敏度较高，线性范围大，但测定的金属种类有限。原子荧光光谱仪可用于分析汞、砷、锑、铋、硒、碲、铅、锡、锗、镉锌等11种元素。

二、X射线荧光光谱法（XRF）

X射线荧光光谱法是利用样品对X射线的吸收随样品中的成分及其多少变化而变化来定性或定量测定样品中成分的一种方法。X射线荧光光谱法具有分析迅速、样品前处理简单、可分析元素范围广、谱线简单、光谱干扰少、试样形态多样性及测定时的非破坏性等特点。它不仅用于常量元素的定性和定量分析，而且也可进行微量元素的测定，其检出限多数可达10的负6次方。X射线荧光法不仅可以分析块状样品，还可对多层镀膜的各层镀膜分别进行成分和膜厚的分析。

三、紫外-可见分光光度法（UV）

重金属与显色剂（通常为有机化合物，可与重金属发生络合反应，生成有色分子团）反应，溶液颜色深浅与浓度成正比。在特定波长下，可以进行比色检测。分光光度分析有两种，一种是利用物质本身对紫外及可见光的吸收进行测定；另一种是生成有色化合物，即“显色”，然后测定。虽然不少无机离子在紫外和可见光区有吸收，但因一般强度较弱，所以直接用于定量分析的较少。加入显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定，是目前应用广泛的测试手段。

四、电化学法

电化学法是近年来发展较快的一种方法，以经典极谱法为依托，进一步衍生出示波极谱、阳极溶出伏安法等方法。

示波极谱法：一种极谱分析新方法，快速加入电解电压的极谱法。常在滴汞电极每一汞滴成长后期，在电解池的两极上，迅速加入一锯齿形脉冲电压，在几秒钟内得出一次极谱图，为了快速记录极谱图，通常用示波管的荧光屏作显示工具，因此称为示波极谱法，具有快速、灵敏的优点。
阳极溶出伏安法：将恒电位电解富集与伏安法测定相结合的一种电化学分析方法。这种方法一次可连续测定多种金属离子，而且灵敏度很高，能测定10的负7次方至10的负9次方mol/L的金属离子。此法所用仪器比较简单，操作方便，是一种很好的痕量分析手段。我国已经颁布了适用于化学试剂中金属杂质测定的阳极溶出伏安法国家标准。阳极溶出伏安法测定分两个步骤，首先是“电析”，在此过程中，被测离子在恒定电位下被电解并沉积在工作电极上，与电极上的汞生成汞齐。在一定条件下，如恒定的搅拌速度和固定的预电解时间，电积的金属量与被测金属离子的浓度呈正比。然后是“溶出”，即在富集结束后，一般静止30秒或60秒，在工作电极上施加一个反向电压，由负向正扫描，将汞齐中金属重新氧化为离子回归溶液中，产生氧化电流，记录电压-电流曲线，即伏安曲线。曲线呈峰形，峰值电流与溶液中被测离子的浓度成正比，可作为定量分析的依据；峰值电位可作为定性分析的依据。

五、高效液相色谱法（HPLC）

高效液相色谱以液体为流动相，通过高压输液系统将不同极性的溶剂泵入色谱柱。试样中的金属离子与有机试剂结合形成有色络合物，经色谱柱分离后，用紫外可见检测器进行检测，实现多元素同时测定。但络合剂选择有限，限制了该方法的应用范围。

六、电感耦合等离子体法

电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）：高频感应电流产生的高温将反应气加热并电离，通过测量元素发出的特征谱线的强度来进行定量分析。
电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）：将电感耦合等离子体与质谱联用，可实现样品的汽化与金属分离，进而进行无机元素的定性、半定量及定量分析。此方法检出限低于原子吸收法，成为痕量元素分析的领先技术，但成本高昂且易受污染。

重金属检测技术的应用