重金属在环境中的化学形态分析进展初探

时间：2024-07-28

龙安玉程昌泽

（贵州省黔东南苗族侗族自治州环境监测中心站贵州黔东南 556000）

引言

重金属在人们的日常生活中十分常见，同时还会对人们生活造成负面的影响。目前，虽然对重金属的研究已经趋于成熟，但是在认知方面尚存在不同的意见。基于此，本文有助于人们了解重金属，最终实现对重金属的有效利用。

1 影响重金属在环境中化学形态的条件

1.1 酸碱度

环境酸碱度会对重金属在环境中的化学形态造成一定的影响，就重金属而言，重金属在环境中发生溶解和沉淀作用需要氢氧根离子和氢离子的支持，故两个离子浓度直接关系到重金属在溶液中的溶解程度，二者呈现出正向的关联。不仅如此，氢离子和氢氧根离子的浓度还会影响重金属液态和固态的占比。此外，环境介质也会受到酸碱度的控制，酸碱度表面官能团的质子化进程，会对介质表面电荷进行改变，这种反应对于重金属来说，会打破重金属在环境中的解吸、溶解和沉淀平衡，重金属在环境中的化学形态也会因此而发生变化[1]。

1.2 氧化还原电位

重金属在环境中转变化学形态必须要借助一种物质，这种物质就是电子供体和受体。因此，氧化还原同样是影响重金属在环境中化学形态的条件之一。比如：重金属物质在环境氧化还原电位出现改变，那么氧化还原反应就会随之出现，从而影响重金属的化学形态。与此同时，环境中还存在一些对氧化还原电位十分敏感的无机物，比如：铁、锰等重金属。

2 重金属在环境中的化学形态分析方法

重金属在环境中的化学形态容易受到多种因素的影响，主要包括氧化还原电位和酸碱度，在这些因素的影响下，重金属的化学形态会发生改变，想要把握重金属在不同环境条件下化学形态的变化，应采取有效的技术手段，对其化学形态进行判别和检测。

2.1 化学提取-连续提取程序

化学提取是研究重金属在环境中化学形态的重要方法，目前，这种方法被广泛应用于土壤和底泥中重金属化学形态的研究之中。其技术原理为，通过提取剂的使用，在遵循特定操作步骤的前提条件下，提取蕴藏在环境中的重金属。并且这种方法还能对单一形态的重金属物质进行提取，如果重金属固体和液态相结合，还能够实现对固体部分的溶解和去除。经过多年的发展，这项技术已经趋于完善，且取得了良好的应用效果，但在操作流程上尚未形成统一的看法，需要研究人员对其进行完善。

2.2 电化学技术

现阶段，电化学技术可以大致分为两种，并且这两种技术的技术原理存在不同，但其作用却大致相当。第一种技术为特定离子技术，重金属的中存在的特定离子是技术针对对象，在确定特定离子后，对其进行电极测定。其技术原理为：在溶液和电极膜接近平衡时，电位存在会直接影响离子浓度，然后测试电极电位，就可以对重金属内部自由态离子的浓度信息进行获取，将其作为依据，即可实现对重金属形态的明确；第二种技术为伏安法。其技术原理为，对重金属中通过电解池电流和电极电位的关系指示进行利用，并基于通过电流的密度，准确计算金属的浓度，依据金属浓度计算结果，完成对金属化学形态的判断[2]。

2.3 分子尺度仪器检测技术

伴随着科学技术的不断发展，在此背景下，光学技术逐渐趋于成熟，在重金属化学形态检测中，一些先进的光学仪器和技术被大量使用。但就重金属而言，其在环境中容易受到多种因素的影响，因而化合物是其主要的存在形式，很少有重金属会在环境中保持单一的化学形态，而光学仪器很难在这种条件下对重金属化学形态进行辨别和检测。重金属在环境中会在静电引力影响下被吸附到无机矿物表面，通过物理吸附和离子交换吸附，重金属表面会变为一个混合物，而吸附物的种类直接关系到重金属的形态。分子尺度仪器检测技术中的同步辐射技术可以鉴别重金属表面吸附物的类型，并从分层层次上，辨别和检测重金属表面联合微观机制的化学形态。

2.4 分级技术

分级技术同样是研究重金属在环境中化学形态的重要方法，这项技术主要研究的内容为在相同溶解液中，重金属不同形态所表现出的性质差异。在应用这项技术判断和检测重金属化学形态时，可以将重金属化学形态不同导致的物化性质差异作为依据，进行载流的合理选择，最终对重金属物质进行分离检测，以保证检测的准确性。在此基础上，通过色谱分析技术的使用，对重金属在环境中的化学形态进行深层次的分析。