李敏 端愛玲

摘要：指出了水質(zhì)樣品中重金屬的檢測(cè)可以預(yù)警水資源的污染問題。目前，重金屬已成為水的主要污染物，重金屬污染不僅對(duì)水中生物體的生存造成威脅和危害，同時(shí)通過(guò)食物鏈也威脅人類的健康，因此，對(duì)水質(zhì)樣品中重金屬元素的的準(zhǔn)確檢測(cè)對(duì)水生生物及人類的健康具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)樣品;重金屬元素;測(cè)試方法;儀器分析

中圖分類號(hào)：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-9944（2019）16-0128-02

1引言

隨著工業(yè)發(fā)展的速度加快，以及人們生活水平的提高，對(duì)水質(zhì)的安全性要求也越來(lái)越高。而水資源的過(guò)度利用又導(dǎo)致了污染加重，尤其是水體重金屬污染。水在自然生態(tài)環(huán)境中起著不可替代的作用，它既是生態(tài)地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)的直接參與者，同時(shí)也是其他元素化學(xué)循環(huán)的載體。經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，人們?cè)谏a(chǎn)生活中對(duì)水的需求量大幅增加，伴隨而來(lái)的是水質(zhì)污染問題日益突出。其中重金屬污染尤為顯著，重金屬元素進(jìn)入水體一般與多種因素有關(guān)，如不合理的礦產(chǎn)開采、汽車尾氣的排放、工業(yè)廢水的排放、粗放的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等。當(dāng)水中重金屬元素超過(guò)水體本身的自凈能力，就會(huì)造成水體污染。水體污染已涵蓋了海洋、湖泊、河流、水庫(kù)，甚至地下水，因此對(duì)水體中重金屬元素的檢測(cè)，有利于預(yù)警水體污染，為人們合理利用水資源提供有力的保障。

2水質(zhì)重金屬污染現(xiàn)狀

水質(zhì)重金屬污染主要由于水環(huán)境周邊存在化工生產(chǎn)企業(yè)造成的，其中最重要的指標(biāo)為水質(zhì)樣品和底泥中重金屬含量。在自然情況下，水質(zhì)污染程度相對(duì)較低，主要污染來(lái)源于地殼礦物質(zhì)釋放。而存在化工生產(chǎn)的流域，其水中重金屬含量普遍偏高，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前造成水質(zhì)污染的重金屬元素主要包括鎘、汞、鋅、銅、鉛、鎘、砷等。而造成水質(zhì)污染的企業(yè)主要包括礦產(chǎn)、化工、造紙、印染、電鍍等。重金屬污染流域水資源，造成重金屬在食物鏈中富集，從而影響人類的健康。

3水環(huán)境重金屬分析檢測(cè)技術(shù)的進(jìn)展

目前，在水質(zhì)重金屬定量檢測(cè)過(guò)程中，根據(jù)其檢測(cè)目的不同，檢測(cè)方法的選擇存在差異，同時(shí)因?yàn)橹亟饘僭氐臋z測(cè)是水質(zhì)污染治理的前提條件，因此，根據(jù)不同的檢測(cè)目的，選擇相應(yīng)的方法對(duì)水體中重金屬污染物檢測(cè)具有重要的意義。水中重金屬檢測(cè)在現(xiàn)階段存在的問題主要包括：①由于水體污染的不確定性和流動(dòng)水體污染時(shí)的瞬時(shí)性，因此在檢測(cè)過(guò)程中要求可以實(shí)現(xiàn)在線、快速、實(shí)時(shí)檢測(cè)以及在現(xiàn)場(chǎng)能獲得結(jié)果的檢測(cè)手段或儀器;②在對(duì)重金屬污染水體評(píng)價(jià)過(guò)程中，人們已不滿足于只評(píng)價(jià)總含量，更多的評(píng)價(jià)是結(jié)合重金屬元素在水體中存在的形態(tài)和價(jià)態(tài)，因此在對(duì)水質(zhì)檢測(cè)時(shí)就要求既可以測(cè)定重金屬元素的總量，也可以同時(shí)測(cè)定其在水中的存在形態(tài)。綜合以上問題，在選擇檢測(cè)方法的時(shí)候就要充分考慮到檢測(cè)方法的檢出限、檢測(cè)限、靈敏度、準(zhǔn)確度，以及儀器的選擇性，分析速度的快慢，應(yīng)用范圍等方面的因素?，F(xiàn)階段應(yīng)用較廣的檢測(cè)方法主要有原子吸收法、原子熒光光譜法、比色分光光度法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電化學(xué)法，并且隨著儀器和檢測(cè)手段的不斷發(fā)展，還出現(xiàn)了酶抑制法、免疫分析法、激光誘導(dǎo)擊穿光譜法、生物傳感器法等新的技術(shù)和手段。

3.1原子吸收法

水質(zhì)檢測(cè)過(guò)程中，重金屬元素檢測(cè)的首選方法即為原子吸收法，主要針對(duì)各類水體開展檢測(cè)。原子吸收法按照原子化的手段，可以分為三類，火焰原子吸收，主要用于測(cè)定含量相對(duì)較高的重金屬元素，石墨爐原子吸收，主要用于檢測(cè)水中超低含量元素，氫化物發(fā)生原子吸收主要用于可利用氫化物發(fā)生富集的元素。其優(yōu)點(diǎn)在于檢測(cè)重金屬準(zhǔn)確度高，其缺點(diǎn)在于同時(shí)檢測(cè)的元素?cái)?shù)量相對(duì)較少，每種儀器檢測(cè)范圍固定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高中低含量全覆蓋。

3.2原子熒光光譜法

原子熒光光度法主要利用將被測(cè)元素以蒸汽態(tài)原子吸收特定空心陰極燈發(fā)射的輻射而被激發(fā)至高能態(tài)，在這個(gè)激發(fā)過(guò)程中發(fā)射出特征波長(zhǎng)的熒光，根據(jù)熒光強(qiáng)度與被測(cè)元素之間的定量關(guān)系，計(jì)算出被測(cè)元素的含量。原子熒光法一般檢測(cè)水質(zhì)樣品中汞、砷、銻、鉍、硒、錫、鍺等元素。其優(yōu)點(diǎn)在于氫化物發(fā)生類元素檢測(cè)，且檢出限低，準(zhǔn)確度高，其缺點(diǎn)在于分析元素具有針對(duì)性，覆蓋不全。

3.3電感藕合等離體法

電感耦合等離子體法既包括電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-AES）又包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS），二者均為近年來(lái)水質(zhì)檢測(cè)過(guò)程中發(fā)展起來(lái)的新方法。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀組成要素包括進(jìn)樣器、霧化系統(tǒng)、離子切割放大系統(tǒng)、接口和真空系統(tǒng)、離子透鏡、四級(jí)桿質(zhì)量分析器和檢測(cè)器組成。電感耦合等離子體質(zhì)譜儀將電感耦合等離子體的高溫電離特性與四級(jí)桿質(zhì)量確定系統(tǒng)及高靈敏度檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合所形成的一種多元素檢測(cè)及同位素檢測(cè)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)水質(zhì)樣品中多元素分析。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法利用等離子體作為激發(fā)源，一般進(jìn)行多元素分析。水質(zhì)樣品由載氣引入霧化器后被霧化成氣溶膠進(jìn)入等離子通道，被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征譜線。利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法既可以獲得定性分析的結(jié)果，又可以對(duì)特定金屬元素定量分析。電感耦合等離子體法由于既實(shí)現(xiàn)了多元素同時(shí)測(cè)定，又具有較寬的檢測(cè)域，所以發(fā)展相對(duì)較快。

3.4電化學(xué)分析方法

電化學(xué)法在現(xiàn)階段水質(zhì)分析過(guò)程中應(yīng)用相對(duì)較廣的一種方法，電化學(xué)法主要通過(guò)物質(zhì)在水溶液中的電化學(xué)性質(zhì)建立起來(lái)的，它以經(jīng)典極譜法為依托，在此基礎(chǔ)上又衍生出示波極譜法、陽(yáng)極溶出伏安法等方法。該方法根據(jù)電池的某種電參數(shù)（如電阻、電導(dǎo)、電位、電流、電量或電流一電壓曲線等）與被測(cè)物質(zhì)的濃度之間存在一定的關(guān)系而進(jìn)行定量測(cè)定。電化學(xué)法的檢測(cè)限較低，測(cè)試靈敏度較高，值得推廣應(yīng)用。

3.5活性酶抑制劑法

酶抑制法測(cè)定重金屬是利用微生物技術(shù)與檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的方法，其原理主要是利用特殊生物酶在重金屬作用下其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)會(huì)發(fā)生改變，活性降低，從而通過(guò)測(cè)定其活性降低程度，得出水質(zhì)樣品中重金屬含量，一般用脲酶作為重金屬檢測(cè)酶。

3.6重金屬元素免疫分析法

免疫分析法主要為了能夠快速省時(shí)獲得水質(zhì)樣品中重金屬的檢測(cè)值，主要應(yīng)用于環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)中，具有靈敏度高、便于攜帶、費(fèi)用較低、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此是環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域里發(fā)展的新方向。免疫檢測(cè)法主要通過(guò)多克隆抗體和單克隆抗體實(shí)現(xiàn)重金屬檢測(cè)，而在檢測(cè)過(guò)程中主要利用熒光偏振、酶聯(lián)免疫吸附、免疫傳感器等開展檢測(cè)。而在這些檢測(cè)技術(shù)里基于抗重金屬離子鰲合劑復(fù)合物的單克隆抗體建立的免疫檢測(cè)技術(shù)是目前發(fā)展最好，應(yīng)用前景最為廣闊的新型檢測(cè)技術(shù)。

3.7利用生物傳感器檢測(cè)水質(zhì)重金屬元素的方法

隨著現(xiàn)代化生物技術(shù)與傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的結(jié)合，在檢測(cè)水質(zhì)樣品時(shí)，生物傳感器技術(shù)發(fā)展日趨成熟，主要是將生物識(shí)別物質(zhì)與待測(cè)物質(zhì)結(jié)合，即由固定化的生物敏感材料作為識(shí)別材料（如酶、抗體、微生物、抗原、細(xì)胞、組織、核酸等活性物質(zhì)），然后通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)榭奢敵龅墓?、電等信?hào)，最終檢測(cè)出重金屬的含量。本方法主要有易操作、檢測(cè)快、高精度、所需試樣少等特點(diǎn)，因此在環(huán)境監(jiān)測(cè)過(guò)程中有望被廣泛應(yīng)用。生物傳感器檢測(cè)一般分為酶?jìng)鞲衅?、免疫傳感器、組織傳感器、微生物傳感器等。利用生物傳感器技術(shù)檢測(cè)污染水中Cu、Hg元素已取得了不錯(cuò)的效果。

通過(guò)不同的檢測(cè)方法，可以獲得水質(zhì)樣品中重金屬污染物的種類和含量，掌握新的檢測(cè)技術(shù)，可以更快速準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)，從而獲得更為直接的治理方法。