水质中重金属危害及其检测方法

　　【摘要】本文概述了水中重金属的危害和测定重金属的常规方法
　　【关键词】水质；重金属；检测方法
　　水是人类的生命之源，在没有人为污染的情况，水中的重金属的含量取决于水与土壤、岩石的相互作用，其值一般很低，不会对人体健康造成危害。但随着工业的发展，工矿业废水、生活污水等未经适当处理即向外排放，污染了土壤，废弃物堆放场受流水作用以及富含重金属的大气沉降物输入，都使水中重金属含量急剧升高，导致水受到重金属污染。重金属通过直接饮水、食用被污水灌溉过的蔬菜、粮食等途径，很容易进入人体内，威胁人体健康。
　　一、重金属的危害
　　重金属是指密度4.0以上约60种元素或者是密度在5.0以上的45种元素，其中砷、硒是非金属，但是由于它的毒性及其某些性质与重金属非常相似，所以将砷、硒也列入重金属污染物范围内，在环境污染方面所说的重金属更注重它的毒性对生态的危害，主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括同样具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等污染物。
　　随着现代工农业的发展，重金属污染问题日趋严重。重金属污染，不同与其它类型污染，具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点。重金属既可以直接进入大气、水体和土壤，造成各类环境要素的直接污染；也可以在大气、水体和土壤中相互迁移，造成各类环境要素的间接污染。由于重金属不能被微生物降解，在环境中只能发生各种形态之间的相互转化，所以，重金属污染的消除往往更为困难，对生物引起的影响和危害也是人们更为关注的问题。
　　二、重金属的测定
　　我国《生活饮用水卫生标准》和《污水综合排放标准》分别对生活饮用水中重金属元素的含量和污水中重金属元素的最高容许排放浓度作了限制，其他国家在不同行业也对重金属的含量做出了相应的规定，所以现阶段研究出快速、简便、低成本、高灵敏度的重金属离子检测手段和实现在线实时检测具有十分重要的意义。
　　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。
　　原子发射光谱法，是利用气态原子在受到热或电的激发时发射出的特征辐射进行检测的一种方法。如鲁丹等研究了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定进口水性涂料中可溶性铅-汞-镉和铬体。 ICP-AES的不足之处在于设备昂贵和操作费用较高。
　　原子荧光光谱法是通过测量待测元素的原子蒸汽在辐射能激发下所产生荧光的发射强度来测定待测元素的一种分析方法。原子荧光光谱法具有灵敏度高，选择性强，试样量少和方法简单等特点。它的不足是线性范围较宽，应用元素有限，因为有包括金属在内的许多物质本身不会产生荧光而要加入某种试剂才能达到荧光分析的目的，而荧光试剂本身比较昂贵。
　　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。当然可见分光光度法也有不足：光谱干扰比较严重，选择性欠缺；分析物质通常必须用加入显色剂转变为吸收光物质，有些金属离子的显色剂不易得到，不易选择，有时还会带来附带物的干扰。杜芳艳[13]等人研究了铅与2-（3， 5-二氯- 2-吡啶偶氮）-5-二乙氨基酚（3， 5-diCl -PADAP）的显色反应，建立了分光光度法测定化妆品中微量铅的新方法
　　双硫腙分光光度法是测定铅的国标方法，适用于测定天然水和废水中微量铅，需要用氯仿萃取，在最大吸光波长510nm处测定，铅浓度在0.01～0.30mg/L之间。其摩尔吸光系数为6.7×104 L/mol.cm，最低检出浓度0.01mg/L。由于使用剧毒试剂氰化钾以及氯仿还有繁琐的萃取操作限制了双硫腙法使用。Humaira Khan等人用Tween-20胶束-双硫腙显色体系来测定痕量铅，使得操作简单可以在水相中测定铅，避免了氰化钾和氯仿的使用，获得较好的结果，线性范围0.06-60mg/L，检出限可以达到10ug/L。Rajesh.N等人用Amberlite XAD-1180柱富集分离双硫腙和铅的络合物，可以使检出限达到3.5ug/L。
　　动力学光度法其基本原理为利用某一化学反应的速度与催化剂浓度、活化剂浓度、阻抑剂浓度、解除剂浓度等存在的函数关系进行测定。

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