水質(zhì)重金屬檢測(cè)原理

  目前，對(duì)水中重金屬的檢測(cè)技術(shù)多停留在實(shí)驗(yàn)室階段，常用的方法是原子吸收分光光度法(AAS)、電感耦合等離子-質(zhì)譜法(ICP-MS)、電感耦合等離子體-發(fā)射光譜法(ICP-AES)、化學(xué)比色法和電化學(xué)分析方法。其中，原子吸收分光光度法分為石墨原子化原子吸收分光光度法(GF-AAS)、氫化物發(fā)生原子吸收光度法等等，石墨原子化原子吸收分光光度法是現(xiàn)行大多數(shù)重金屬分析的標(biāo)準(zhǔn)方法之一。除此之外，一些使用到的方法包括化學(xué)比色法、X射線熒光法、中子活化法、離子色譜等等，以及在此基礎(chǔ)上的聯(lián)用技術(shù)等。

   原子吸收光譜法一般一次只能分析一種元素，檢測(cè)限相對(duì)較高，電感耦合等離子質(zhì)譜法和電感耦合發(fā)射光譜法能夠同時(shí)分析多種元素。但是，原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、離子色譜法、質(zhì)譜法、電感耦合等離子體法無(wú)論是設(shè)備費(fèi)用還是設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用，成本都較高。因此，以上技術(shù)并沒有真正應(yīng)用于重金屬監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。

   目前，國(guó)內(nèi)外真正應(yīng)用于水中重金屬分析的技術(shù)主要是比色法和電化學(xué)分析方法。比色法又稱分光光度法，是化學(xué)分析中常用的方法之一。重金屬電化學(xué)分析方法由海洛夫斯基(MichaeL Heyrovsky，其因發(fā)明該方法而獲1959諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))發(fā)明，后經(jīng)眾多學(xué)者優(yōu)化發(fā)展。就水中重金屬監(jiān)測(cè)產(chǎn)品而言，由于國(guó)內(nèi)重金屬監(jiān)測(cè)起步相對(duì)較晚，大多數(shù)公司主要以代理國(guó)外產(chǎn)品為主，僅有少數(shù)幾個(gè)公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重金屬分析產(chǎn)品。

   比色法是經(jīng)典的化學(xué)分析方法之一，主要基于Lambert-Beer定律(朗伯-比爾定律，光吸收基本定律，是說明物質(zhì)對(duì)單色光吸收的強(qiáng)弱與吸光物質(zhì)的濃度(c)和 液層厚度 (b)間的關(guān)系的定律，是光吸收的基本定律，是紫外-可見光度法定量的基礎(chǔ))，在一定的條件下，重金屬離子與某一特定的試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，在溶液中產(chǎn)生新的化學(xué)物質(zhì)，該物質(zhì)一般具有特定吸收波長(zhǎng)光;當(dāng)一束與新產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)匹配的單色光通過該溶液時(shí)，溶液的吸光度與溶液中新產(chǎn)生的化學(xué)物質(zhì)濃度相關(guān)，據(jù)此建立吸光度與被測(cè)組分的濃度關(guān)系。

   該方法原理簡(jiǎn)單，不需要特殊設(shè)備，一般分光光度計(jì)即可滿足需求，因此在實(shí)驗(yàn)室重金屬分析中依舊較為常見。當(dāng)該技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)重金屬分析時(shí)，選擇合適的顯色劑，以及消除其他金屬組分干擾是關(guān)鍵;其次是獲得穩(wěn)定可靠的單色光，以及光強(qiáng)檢測(cè)系統(tǒng)。

   陽(yáng)極溶出伏安法，是將電化學(xué)富集與測(cè)定方法有機(jī)地結(jié)合在一起的一種方法。先將被測(cè)物質(zhì)通過陰極還原富集在一個(gè)固定的微電極上，再由負(fù)向正電位方向掃描溶出，根據(jù)溶出極化曲線來進(jìn)行分析測(cè)定。陽(yáng)極溶出伏安分析技術(shù)(ASV)使得樣品中很低濃度的金屬都能夠被快速檢測(cè)出來，并有良好精密度。

   對(duì)于電化學(xué)溶出分析技術(shù)而言，由于重金屬在水環(huán)境——特別是地表水、飲用水源地等水環(huán)境中的含量不高(基本在μg/L數(shù)量級(jí))，即便是市政以及工業(yè)企業(yè)污水排放口，也僅僅在幾十到幾百μg/L數(shù)量級(jí)，因此檢測(cè)限低的電化學(xué)溶出分析技術(shù)在重金屬監(jiān)測(cè)中將發(fā)揮更大的作用。

   隨著我國(guó)重金屬污染問題越來越受到重視，重金屬監(jiān)測(cè)會(huì)得到更大程度的關(guān)注。目前的兩種重金屬監(jiān)測(cè)方法，比色法較為傳統(tǒng)，設(shè)備成本比電化學(xué)分析儀成本低，在一些特殊的場(chǎng)合，特別是待分析重金屬成分濃度較高時(shí)，可以考慮該類型分析儀。

   在中低濃度的重金屬監(jiān)測(cè)中，如地表水、飲用水、水處理設(shè)施排放口重金屬監(jiān)測(cè)，基于電化學(xué)溶出分析技術(shù)的重金屬分析儀能夠?qū)?mu;g/L數(shù)量級(jí)的重金屬進(jìn)行定量分析。