如何检测水中的重金属

环境水质分析是指采用水质检测技术对自然界的水资源进行检测，获取水解水体的组分及各类成分的占比。由于水属于溶剂，它在自然界循环的过程中会不断地溶进许多其他物质，这些物质都会造成水质污染，它们或溶解于水体之中、或悬浮在水面之上。

受化工业发展影响，一些污水在排出的时候携带有不同程度的铁离子、锌离子、铜离子、钙离子、镁离子等金属物质，这些金属物质掺杂在环境水体中，一旦参与到水体循环的整个过程就会给人体健康带来严重的危害。

水质中重金属检测的方法

1、原子光谱法

原子光谱法是目前痕量元素分析的重要方法，它包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法。

它的优点是检出限低，灵敏度高。原子吸收光谱法的特点是检测灵敏度高、分析速度快、测定高浓度元素时干扰小、信号稳定等。原子吸收光谱法的不足之处是测定某元素需用该元素的光源，多元素同时测定尚有困难，对于复杂试样的测定干扰比较严重，有一些元素的测定灵敏度还不足。

火焰原子吸收光谱法测定铅的灵敏度较低， 直接用于测定试样中微量铅，提高灵敏度是关键。为了提高火焰原子吸收光谱法的灵敏度，常采用分离富集技术对样品进行预处理。有研究者通过加入增敏剂吐温 -80 来简化前处理，消除 Fe、Ca、Al 等元素的干扰，降低检出限。通过微波消解，可以简化前处理工作，降低检出限。火焰原子吸收分光光度法操作较简单，测试速度快，但检出限较高，只能适用于铅含量较高的样品的分析。

石墨炉原子吸收分光光度计价格较高， 分析速度慢，但检出限低，可以分析水、食品、塑料制品等中的痕量铅。石墨炉原子吸收光谱法测定铅具有很高的灵敏度。对不同种样品中铅的测定都适用，但由于样品中铅含量太低，铅低温易挥发，对实际样品的分析，基体干扰往往比较严重。由于基体效应，在用石墨炉原子吸收光谱法测定铅时应进行分离富集对样品进行处理。用浮动型有机微萃取分离富集样品中的铅，用石墨炉原子吸收光谱法测定铅，相对标准偏差为 5.4%，检出限为 0.9 ngL-1，且该方法可应用于自来水，井水，河水和海水的测定。

2、紫外 -可见分光光度法

分光光度法是通过测定被测物质在特定波长处或一定波长范围内光的吸收度，对该物质进行定性和定量分析的方法，紫外 - 可见分光光度法进行定量检测的基本原理是比尔 - 朗伯定律(A=εbc)。紫外- 可见分光光度法的优点是操作简单，是一种相对比较廉价的检测方法，水样中大部分离子均可用紫外 - 可见分光光度法进行测定且检出限可达到很低。

3、质谱法

质谱法是将待测物质的分子转变成带电粒子，利用稳定的磁场(或交变电场)使带电粒子按照质荷比的大小顺序分离开来，并形成可以检测的谱图。在重金属检测中一般使用等离子体质谱法(ICP-MS)，将电感藕合等离子体与质谱联用，利用电感藕合等离子体使样品汽化，将待测金属分离出来，从而进人质谱进行测定。

ICP-MS可通过离子荷质比进行无机元素的定性、 定量分析，可与高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等进样或分离技术联用，具有比原子吸收法更低的检测限，是痕量元素分析领域中先进的方法，具有灵敏度高，精密度好，检出限非常低(可以达 ppt 或 ppq 级)等优点，分析曲线的线性范围更宽，干扰少等优点，可用于除汞以外的绝大多数重金属的测定。但其价格昂贵，易受污染，推广应用受到限制。

4、电化学分析法

电化学分析法是一种根据物质在溶液中的电化学性质及其变化来确定其组成与浓度的方法。电化学分析法检测重金属主要包括伏安法、极谱法和离子选择性电极法等。电化学分析的测量信号是电导、电位、电流、电量等电信号，所以电化学分析的仪器装置较为简单，易于自动化和连续分析，是一种公认的快速、灵敏、准确的微量和痕量分析方法。

它的检测限低10-12，而且仪器简单，价格低廉。伏安法和极谱法虽然有很低的检测下限， 但是其检测条件苛刻， 仪器操作难，所以实际检测中运用并不多。以极谱法为例，试样经消解后，铅以离子形态存在。

在酸性介质中，Pb2+与 I-形成的 [PbI4]2-络合离子具有电活性， 在滴汞电极上产生还原电流。峰电流与铅含量呈线性关系，以标准系列比较定容。用示波极谱仪在峰电位 -470 mV 处记录铅的峰电流。用标准曲线法计算试样中铅的含量。极谱法的检出限为0.085mg/kg 。极谱法设备较廉价，检测速度快，操作简单，但检出限偏高，重现性较差。而离子选择性电极法是通过测量电极电位来测定离子活度的一类电化学方法，其所需仪器设备便携价廉，分析操作简单单快速，测量线性范围广，选择性和灵敏度较高，因此可现场分析。仍处于发展阶段，运用不够成熟，有待完善。

5、基于QCM技术的检测方法

石英晶体微天平是一种基于压电效应的高灵敏质量传感器 (灵敏度可达 ng 级)，装置简单，使用方便，已广泛应用于生物化学传感检测，金纳米粒子较大的团簇质量为以石英晶体微天平为代表的质量敏感型传感器提供了高灵敏度的物质基础。目前基于石英晶体微天平的纳米金探针检测重金属已有一定的研究，此方法不仅具有灵敏度高、选择性好的特点，而且方法简单、快速、成本低、便于现场分析因而便于普及。已有报道通过在石英晶体微天平表面形成纳米复合物引起质量变化来检测溶液中的痕量重金属离子。其做法是先让金属离子在羧基修饰的 QCM表面进行络合吸附，然后加入羧基修饰的金纳米粒子，使之与 QCM表面吸附的重金属离子结合，在 QCM 表面形成一层三明治结构的纳米复合物， 引起 QCM谐振频率明显下降， 从而实现定量检测。该方法大大提高了 QCM 检测重金属离子的灵敏度，且具有重现性好、传感器易再生等特点。

6、电感耦合等离子体发射光谱法

电感耦合等离子体发射光谱仪 (ICP)在铅的特征谱线处有吸收，在一定浓度范围内，其吸收值与铅含量成正比，通过标准曲线法确定试样中铅含量。ICP法的检出限可达 0.1～1 μg/g。ICP 分析速度快，可以同时快速分析多种元素，检出限低，标准曲线的线性范围宽，可达 4～6个数量级，样品消耗少。

通过和其它检测方法联用，检出限可达更低的数量级，重复性更好。因此ICP被广泛应用于医药卫生、食品安全、地质冶金等众多领域。但是ICP 设备昂贵，制样复杂，仪器消耗大量的氩气，不能普遍推广。展望在工业高速发展的现代，对环境的保护显得尤为重要。为了对重金属离子的污染程度进行科学的评价及治理，需要对水体中的重金属离子含量进行现场、实时分析。