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如何检测水质中的重金属元素?

上海室内环境检测中心       日期:2022-12-12      游览量:186
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  水作为人类生命之源,在当今社会受到工业、化学品、生活垃圾等的污染。同时,这些污染物会在水中留下重金属。如果水中有重金属超过国家检测标准,就会影响水质。饮用安全,严重时会危害人体健康。在这样一个水污染日益严重的环境下,各种水质分析技术的应用,为保障饮水安全做出了积极的贡献。基于此,为使水质检测与分析更加有效,对其重金属检测技术的探索显得尤为重要。


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  一、水中重金属的基本概念及危害

  重金属元素主要是指密度≥4.5g/cm3的金属。目前,重金属污染造成的危害主要表现在以下三个方面:一是重金属会在各种植物体内积累,然后通过食物链进入人体,威胁人类的生命健康;二、重金属污染对人体健康的危害是长期的、隐蔽的,含有多种毒理作用,如干扰胎儿的正常发育,引起人体生殖障碍等;三、水体中含有的重金属种类很多,其中Na、Ca、Mg等对人体有益,而Pb、Cd、Hg等则会对人体造成损害。


  二、检测技术

  2.1 电感耦合等离子体原子发射光谱法

  电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP--AES)是一种光谱分析方法,其激发光源为电感耦合等离子体炬。等离子炬会因介质不同而产生不同的激发光源。对水质中重金属的分析产生了不同的测试结果。这些检测结果所包含的污染信息,可以通过定量和定性分析方法,基于光谱分析环境水质中的重金属元素。电感耦合等离子体原子发射光谱法在环境水质分析过程中具有介质干扰小、检测线性范围宽、灵敏度高等优点。与其他检测方法相比,电感耦合等离子体原子发射光谱法的最大优点是可以同时对某些金属元素进行定性和定量分析,提高检测分析的综合效果。然而,电感耦合等离子体原子发射光谱法由于在应用过程中存在成本高的缺点,无法应用于很多环境水质分析检测过程,影响了该检测技术的推广。基于此,该技术要想在环境水质分析行业得到有效应用,需要不断结合先进的分析技术,优化自身的分析系统,降低分析成本,为自身的应用推广奠定基础。


  2.2 生化法

  近年来,生化方法逐渐开始应用于环境水质中重金属含量的检测。免疫测定法和酶抑制法是测定环境水中重金属含量最常用的两种生化方法。免疫测定的原理是利用抗体与重金属之间的反应来测定环境水质中重金属的含量;酶抑制法的原理是基于重金属污染物可以改变酶的活性,通过观察其pH值和电导率含量,可以确定环境水质中重金属的浓度。生化法可以根据检测要求合理选择检测方法,检测速度相对较快。


  2.3 原子荧光分光光度法

  原子荧光分光光度法可以在应用过程中产生荧光发射强度。这些荧光发射强度会因检测对象中金属元素原子蒸气的变化而发生变化,并在辐射能激发下根据污染源、污染量等客观污染条件而有所不同。根据检测结果,技术人员可以根据检测结果分析水中重金属污染程度。此外,还可采用仪器分析法测定重金属污染总量。对于金属锑、硒、汞等污染物的检测,可采用原子荧光分光光度法来保证分析,结果科学有效。


  2.4 电化学法

  电化学分析是一种基于电化学反应的环境水体重金属检测技术。其检测原理是根据重金属元素本身的电化学特性,比较元素之间的差异,判断该化学物质由哪些元素组成。使用电化学分析方法有一个局限性,即相关检测反应必须在电化学电池中进行。根据技术原理,电化学分析法的实验操作步骤主要分为以下几个步骤:首先,在进行化学试验检测之前,电化学检测人员需要将水质检测液引入电化学池中,并用一定量的水质测试液的一个参数作为实验的参考标准,如:液体的电阻值、电流值等。选择参考标准值后,实验者就可以对元素进行测量了。的电化学电池,并根据预先选择的参考值比较液态重金属元素的浓度,以获得实验中所有元素的含量。与其他水质检测技术相比,电化学分析法具有操作步骤简单、方法简单等优点,但缺点是有一定的局限性。选择好参考标准值后,实验者就可以对电化学电池中的元素进行测量,并根据事先选择的参考值比较液态重金属元素的浓度,从而得到实验中所有元素的含量。与其他水质检测技术相比,电化学分析法具有操作步骤简单、方法简单等优点,但缺点是有一定的局限性。选择好参考标准值后,实验者就可以对电化学电池中的元素进行测量,并根据事先选择的参考值比较液态重金属元素的浓度,从而得到实验中所有元素的含量。与其他水质检测技术相比,电化学分析法具有操作步骤简单、方法简单等优点,但缺点是有一定的局限性。


  2.5 HPLC分析方法

  高效液相色谱自20世纪70年代发展以来,引起了社会各界的广泛关注。随着相关实践经验的不断积累,高效液相色谱的应用优势得到了多方的肯定,并在环境监测、医院卫生、工业化农业等多个领域得到应用。得到广泛应用。高效液相色谱技术实践系统的主要组成部分包括数据处理器、记录仪、检测器、进样系统、输液系统、色谱分离系统等组成。高压输液泵负责输送重金属分析液的流动相,输送至检测装置,经色谱柱分离。分离后,各种检测样品连接到检测器,记录仪对检测器的输出信号进行计数。处理,得到重金属污染检测结果,达到重金属检测目标。与气相色谱检测技术相比,高效液相色谱技术不受重金属检测样品挥发、耐热性低等物理现象的影响。可对重金属检测水体进行稳定检测,获得水污染结果。检测非常可靠。在使用液相色谱检测技术时,该技术不能完全分离检测样品,使得检测不够系统和深入,从而影响检测效果。高效液相色谱技术可以实现检测样品的深度分离,不受外界因素的影响。检测精度高达0.0001μg/L,具有灵活的检测和分离选择能力,可提高水中重金属污染的分析结果。


  2.6 流动注入法

  流动注射分析法是指将相同体积的样品注入相同流速的流动载体中。当它流入反射器时,样品和载体会发生一定程度的混合,试剂反应物也会被检测到。此时即可对样品进行检测,结合记录仪对其尖锐的信号进行分析,完成相应的定量分析。这种检测方法表明,重金属检测技术正在逐步向自动化方向发展,不仅可以提高工作效率,还可以处理涉及的复杂操作,例如冷却和加热。另外,可将处理后的其并入流路系统,同时在非均匀非平衡状态下完成相关检测项目,加快分析速度并提升分析精密度,有效控制试剂消耗。


  2.7 原子吸收法

  原子吸收分光光度法具有突出的优点:检测速度快、检测准确度高、灵敏度高,检测方法非常简单,能有效抵抗其他内外干扰因素,提高整体结果的准确性。因此,它在重金属元素的检测中具有非常广泛的应用范围和突出的应用价值,最常用的方法是火焰原子吸收分光光度法。应用该方法时,应注意以下三个方面:第一,测试样品的有效处理。如果样品本身存在差异,那么选择的处理方法也要注意适用性和合理性。例如,如果水样没有沉淀,样品可直接测试;如果水样中含有一些沉淀物,就要做好离心沉淀,这样既可以提高检测的准确性,又可以减少对检测仪器的损坏。二是增强火焰吸光度的稳定性。在测量水质中的活泼金属元素时,对火焰吸收光度法的稳定性要求较高,因此需要保证足够的预热时间。同时,气体和燃烧器必须具有高纯度才能满足实际检测要求。要确保气体合格,必须定期完成检漏工作,避免计量失误。第三,注意提高测量的灵敏度。在水质重金属的具体检测中,需要严格按照仪器给出的指示控制每一个测量条件,特别要注意调节燃烧器的高度,保证金属元素的完全雾化。在具体测量时,需要耐心观察和记录各种数据,光源强度要足够,合理控制空心阴极灯的灯电流。


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