论水质重金属分析检测技术研究与应用

时间：2024-09-03

张天臣，陈真，孙宁

（1.山东省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质大队（山东省鲁北地质工程勘察院），山东德州 253015；2.山东省鲁南地质工程勘察院，山东济宁 272000）

一般来说，无论是矿山开采行业，还是其他的工业行业，其产生的工业废水都不可避免的会含有大量重金属物质，并在排放后进入到水环境之中，工业废水排放越多，水环境中含有的重金属物质就会越多，一旦水环境中的重金属含量超过了其自净能力，那么水质就会变得越来越差从而给动植物生长乃至人体健康带来巨大危害，因此，对于水质重金属分析检测技术的研究是非常具有现实意义的。

1 水质重金属分析检测技术的研究现状

1.1 水质指标体系逐渐完善

众所周知，水环境本身具有着一定的自净能力，在水环境中重金属含量低于一定比例的情况下，水质并不会受到太大的影响，其对于生态与人体健康的危害也是比较小的，因此水质重金属分析检测必须要根据相应的水质指标来进行，以准确判断水环境（水样）中的重金属含量是否超出了水环境的自净能力。基于这一点，很多国家都颁布了各自不同的水质质量标准，规定了为数繁多的指标项目，我国的水质重金属检测工作虽然起步较晚，但近年来水质指标体系已经逐渐趋于完善，这也为水质重金属检测技术的研究带来了很大的帮助[1]。

1.2 水质重金属分析检测技术趋于多样化

水质重金属检测技术最初以比色法和电化学分析方法为主，不仅测量方法比较单一，同时由于这两种检测方法都存在着一定的局限，因此实际应用效果也不够理想。然而随着近年来相关技术研究的不断深入，水质重金属分析检测技术已经逐渐趋于多样化，虽然大多数的检测技术目前尚停留在实验室阶段，但如X射线荧光法、中子活化法、电感耦合等离子-质谱法、酶抑制法等方法都已经得到了初步应用，而其应用效果也是比较理想的。

2 水质重金属分析主要检测方法及其应用

2.1 原子吸收光谱法

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[2]。

2.2 原子发射光谱法

原子发射光谱法主要是通过对水中金属元素线光谱的分析，确定其特征光谱线的波长与强度，并据此测定该金属元素的含量，由于不同金属元素的特征光谱线不同，因此也能够准确区分出该金属元素的种类。

在实际应用中，基于原子发射光谱法的水质重金属分析检测通常需要围绕光源展开，通过对光源的激发，水试样会在光源照射下蒸发，并分解成原子乃至离子，这一步骤与原子吸收光谱法基本相同。

2.3 光电比色法

作为光学测量方法中的一种，光电比色法同样是通过测量水样的吸光度来确定金属元素含量与种类，但其分析过程却与原子发射光谱法、原子吸收光谱法存在较大的差异。一般来说，水样中的金属元素在氧化分解为原子或离子后，大都具有与显色剂产生络合反应的特性，而光电比色法正是利用这一特点，在测量过程中对水样进行消解处理，在其中的金属元素氧化分解为金属离子后再加入显色剂，从而得到络合物。

2.4 阳极溶出法

阳极溶出法实际上属于电化学检测法中溶出伏安法的一种，主要是利用对水样中金属元素的电化学性质来将其作为化学电池的一部分，之后将该化学电池的来电流与电压记录下来，由于电流、电压与水样中金属元素的浓度有着密切的关系，因此根据化学电池的电流、电压，可得到相关的函数曲线，并据此确定金属元素的分析方法。在其他物质的测量中，溶出伏安法通常可分为阳极溶出法以及阴极溶出法，分别与伏安溶出时发生的氧化反应与还原反应相对应，但由于金属离子通常需要根据氧化反应来进行分析，因此在水质重金属检测中，一般都会采用阳极溶出法[3]。与其他检测方法相比，阳极溶出法的自动化程度普遍较高、消耗的实际也比较少，同时还具有着测量精度高、稳定性强等特点，在水质检测工作中应用同样比较广泛。