摘要 ：我國是水資源大國，但人均水資源占有量較少，隨著我國現(xiàn)代工業(yè)與農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，人們越 發(fā)重視水環(huán)境中的重金屬污染，水中重金屬超標(biāo)不僅會對人類身體造成影響，還會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生威脅。 重金屬污染在水、空氣、土壤等環(huán)境中皆可能存在，本文圍繞水中重金屬檢測技術(shù)進(jìn)行研究，針對原子吸 收光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、電位分析法等各技術(shù)進(jìn)行優(yōu)缺點、技術(shù)原理與技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行分析， 希望為相關(guān)檢測人員提供一定的技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 ：水環(huán)境檢測 ；檢測標(biāo)準(zhǔn) ；檢測原理 ；重金屬檢測技術(shù)

1. 水質(zhì)重金屬的含量、檢測標(biāo)準(zhǔn)及原理

水中重金屬含量

我國地域遼闊，具有豐富的河流、湖泊，這也是飲用水的主要水源。在水環(huán)境中，重金屬污染按照嚴(yán)重程度排序為汞、鎘、鉻、鉛等，例如鎳、鉈、鈹、銅等重金屬污染在我國水環(huán)境中同樣較為嚴(yán)重。密度大于4.5 g/cm³ 的金屬為重金屬，重金屬在人體中累積達(dá)到一定程度，會造成慢性中毒，水環(huán)境中的重金屬能夠?qū)θ祟惤】蹬c生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。每升水中重金屬含量超過以下標(biāo)準(zhǔn)，將視為超標(biāo)：鉻0.05 mg/L；砷0.01 mg/L；汞0.001 mg/L；硝酸鹽10 mg/L；鎘0.005 mg/L；氰化物0.05 mg/L；鉛0.01 mg/L；硒0.01 mg/L；氟化物1.0mg/L。

水中重金屬檢測標(biāo)準(zhǔn)

針對水環(huán)境中鐵的檢測標(biāo)準(zhǔn)為《HJ/T 345— 2007 水質(zhì)鐵的測定 鄰菲啉分光光度法》；銅的檢 測標(biāo)準(zhǔn)為《水質(zhì) 銅的測定 2,9-二甲基 -1,10-菲啰啉 分光光度法》；總鉻檢測標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 7466—1987 水質(zhì) 總鉻的測定》；鎳檢測標(biāo)準(zhǔn)為《GB/T 11910— 1989 水質(zhì) 鎳的測定 丁二酮肟分光光度法》

水中重金屬檢測原理

水環(huán)境中重金屬鐵的檢測原理 ：溶液pH 3~9 時，亞鐵離子與其中鄰菲啰啉反應(yīng)生成橙紅色絡(luò)合 物，橙紅色絡(luò)合物較為穩(wěn)定，其在 510 nm 波長處 吸光度與含鐵濃度成正比。若將高鐵離子還原，則 可測高鐵離子及總鐵含量。

銅的檢測原理 ：對二價銅離子進(jìn)行還原反應(yīng)， 采用鹽酸羥胺將其還原為亞銅離子，在中性或微酸 性溶液中，2,9- 二甲基 -1,10- 菲啰啉與亞銅離子生成絡(luò)合物進(jìn)行測定。

總鉻檢測原理 ：三價鉻通過高錳酸鉀氧化，成 為六價鉻，之后同二苯碳酰二肼生成化合物。過量 的高錳酸鉀用亞硝酸鈉分解，而過量的亞硝酸鈉又 被尿素分解。

鎳檢測原理 ：在氨溶液存在碘的情況下，定二酮肟和鎳作用，生成可溶性絡(luò)合物，并進(jìn)行分光光度測定。

2.    檢測技術(shù)

原子吸收光譜法（AAS）

(1)原子吸收光譜法技術(shù)優(yōu)缺。原子吸收光譜法優(yōu)勢在于其檢測速度較快，并有著較高的準(zhǔn)確度與靈敏度，在多種情況下皆可用于檢測多種重金屬， 能夠?qū)?span>70多種元素進(jìn)行測定，在重金屬檢測中有重要應(yīng)用。但是，AAS同樣具有一定局限性，對難溶元素、非金屬元素測定較為困難，并且對復(fù)雜的樣品分析干擾較為嚴(yán)重，不可同時測定多種元素。

(2)原子吸收光譜法技術(shù)原理。原子吸收光譜法是一種根據(jù)氣態(tài)原子外層電子對紫外線光與可見光對應(yīng)原子共振輻射線吸收強(qiáng)度，對被測元素含量進(jìn)行定量的方法。主要基于原子在特定波長處吸收特定能量的原理（見圖 1）進(jìn)行分析。利用氣體原子對于特征光譜的吸收程度，從而對重金屬的含量進(jìn)行檢測。需要對經(jīng)過處理的水樣，噴入石墨爐之中，之后采用光譜儀對光強(qiáng)度進(jìn)行測定，并根據(jù)曲線對金屬元素濃度進(jìn)行測定。

(3)原子吸收光譜法技術(shù)應(yīng)用。AAS在冶金、 化工、環(huán)保水質(zhì)、食品檢測中應(yīng)用較廣，可利用原子吸收光譜法對蔬菜與肉制品中的重金屬元素含量進(jìn)行測定，通過二氧化鈦進(jìn)行測定。并且還可采用石墨爐 與 冷原子光譜法對水環(huán)境中的重金屬進(jìn)行檢 測，相關(guān)研究所測定結(jié)果偏差不超過 7.8%。

X 射線熒光光譜法（XRF）

（1）X 射線熒光光譜法技術(shù)優(yōu)缺。① X 射線 熒光光譜法具有快速、非破壞性與準(zhǔn)確性的技術(shù)優(yōu) 勢，能夠?qū)y定樣品同時進(jìn)行多種重金屬檢測，并 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線的計算，測定樣品中重金屬元素的濃 度。②該方法主要基于樣品在 X 射線作用下產(chǎn)生 熒光信號的原理進(jìn)行分析。在實際操作中，首先需 要將經(jīng)過前處理的水樣放置于 X 射線熒光光譜儀 中，然后通過 X 射線激發(fā)樣品產(chǎn)生熒光信號，最 后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出重金屬元素的濃度。

（2）X 射線熒光光譜法技術(shù)原理。X 射線熒光 光譜法技術(shù)根據(jù)傳感器與樣品間的熒光信號變化進(jìn) 行分析，對水環(huán)境中的重金屬離子進(jìn)行測定。如在 水環(huán)境中存在銅離子，銅離子會與磷酸三產(chǎn)生反應(yīng)， 故而可通過磷酸三對水環(huán)境中的銅離子開展檢測， 并對其是否存在淬滅現(xiàn)象進(jìn)行分析判斷，如存在說 明水環(huán)境中含有銅離子。制作熒光傳感器探針開展 鐵離子檢測，探針淬滅說明環(huán)境中含有鐵離子，在 金屬有機(jī)框架化合物中添加硫離子，應(yīng)用化學(xué)試劑 盒對鉻離子與汞離子進(jìn)行檢測，如存在淬滅現(xiàn)象， 則說明存在鉻離子，熒光強(qiáng)度增加則說明存在汞離子。

（3）X 射線熒光光譜法技術(shù)應(yīng)用。在 X 射線熒光光譜法應(yīng)用中，相關(guān)研究人員利用其進(jìn)行 海洋沉淀物中的重金屬測定，得出鉛的檢出限為 0.70×10-6，僅用 1 h，完成樣品中 50 多種元素測 定，方便且快捷，具有較高的可信度。研究人員對 X 射線熒光光譜法測定卷煙貼紙中的鎳、汞等重金 屬含量，各重金屬元素的檢出限均低于 1.0μg/g。

電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

       （1）電感耦合等離子體質(zhì)譜法技術(shù)優(yōu)缺。電感 耦合等離子體質(zhì)譜法能夠?qū)Χ喾N重金屬元素進(jìn)行檢 測，其具有高分辨率與高靈敏度，這種技術(shù)主要根 據(jù)樣品中原子在高溫等離子體中被激發(fā)，對所產(chǎn)生 的特定波長輻射信號進(jìn)行分析。在水環(huán)境檢測中， 由于水樣的成分較為復(fù)雜，并且其中各物質(zhì)相互作 用較為強(qiáng)烈，導(dǎo)致電感耦合等離子質(zhì)譜儀測定結(jié)果 受到較多因素的制約，在標(biāo)準(zhǔn)曲線搭建中的誤差， 對整體檢測精度產(chǎn)生不利影響。故而，當(dāng)下如何針 對標(biāo)準(zhǔn)曲線建立對電感耦合等離子體質(zhì)譜法造成的 不良影響進(jìn)行規(guī)避，已經(jīng)成為相關(guān)研究人員重點關(guān) 注的內(nèi)容。

（2）電感耦合等離子體質(zhì)譜法技術(shù)原理。電感 耦合等離子體質(zhì)譜儀（見圖 2）由樣品引入系統(tǒng)、 電感耦合等離子體（ICP）離子源、離子透鏡系統(tǒng)、 檢測器等構(gòu)成，其他支持系統(tǒng)有真空系統(tǒng)、冷卻系 統(tǒng)、氣體控制系統(tǒng)、計算機(jī)控制及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等。

①電感耦合等離子體質(zhì)譜發(fā)在針對樣品中多形 態(tài)元素進(jìn)行測定時，在特定情況下會產(chǎn)生電力反應(yīng)， 從而出現(xiàn)相應(yīng)的離子信號。經(jīng)過對這些離子化合物 進(jìn)行分離，能夠?qū)崿F(xiàn)對待測元素的信息獲取，包括 濃度、質(zhì)量分?jǐn)?shù)、線性范圍等數(shù)據(jù)。利用相關(guān)儀器 還可實現(xiàn)多目標(biāo)測定，故而被廣泛的應(yīng)用在水環(huán)境 檢測之中。②電感耦合等離子體的“點燃”，需具 備持續(xù)穩(wěn)定的高純氬氣流 ( 純度應(yīng)不小于 99.99%)、炬管、高頻發(fā)生器、冷卻系統(tǒng)等環(huán)境。樣品氣溶膠被引入等離子體離子源，在 6 000~10 000 K 的高溫 下，發(fā)生去溶劑、原子化、電離等過程，最終轉(zhuǎn)化 為帶正電荷的正離子。

（3）電感耦合等離子體質(zhì)譜法技術(shù)應(yīng)用。在技術(shù)實際應(yīng)用中，需要將相關(guān)水質(zhì)水樣進(jìn)行處理，通 過電噴霧等方式，將水樣轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，之后進(jìn)入電 感耦合等離子體中進(jìn)行激發(fā)和分析，最后根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出重金屬元素的濃度。相關(guān)研究人員應(yīng)用電感耦合等離子體質(zhì)譜法技術(shù)，對魚類動物體內(nèi)鉛、 鎘等重金屬元素進(jìn)行檢測。根據(jù)細(xì)胞碰撞氣體流速 的差異，測得鎘元素的檢出限為 0.043μg/g，鉛元素的檢出限為 0.682μg/g，且該實驗的重現(xiàn)性較好，加標(biāo)回收率均在98%~101% 之間。

電位分析法

（1）電位分析法技術(shù)優(yōu)缺。電位分析法屬于電 化學(xué)分析法，其采用指示電極與參比電極，或采用 兩個指示電極，與樣品試液組成電池，根據(jù)電動勢 變化進(jìn)行分析的方法。在保持電極不產(chǎn)生電流時， 離子選擇性電極是電位分析法中應(yīng)用較多的方法， 離子選擇性電極具有使用方便、檢測速度快、儀器 結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、操作方便等優(yōu)點。

（2）電位分析法技術(shù)原理。電位分析法是通過 測量電極之間的電位或電動勢變化來對被測溶液中 的物質(zhì)成分以及含量進(jìn)行測量的一種電化學(xué)分析方 法。在樣品測試溶液中插入不同性質(zhì)的電極，形成 電池，之后利用電動勢和試液離子濃度關(guān)系，進(jìn)行 離子濃度測定。

（3）電位分析法技術(shù)應(yīng)用。在電位分析技術(shù)應(yīng) 用中，研究人員通過選取共價有機(jī)框架材料（TpPa—1）制備而成的化學(xué)修飾電極對樣品溶液中的汞離子和銅離子進(jìn)行測定，所得結(jié)果表明，Cu²⁺、Hg²⁺ 的檢出限分別為 5.0×10^-8 mol/L、1.0×10^-8 mol/L。 對實際樣品進(jìn)行檢測，回收率達(dá)到 97.6%~105.5%。 近年來，由于電化學(xué)分析法所用的儀器具有設(shè)備簡 單、方便攜帶、分析速度快的特點，已制備出了多 種電化學(xué)傳感器用于不同基質(zhì)中的多種重金屬的實 時監(jiān)測。

電導(dǎo)分析法

（1）電導(dǎo)分析法技術(shù)優(yōu)缺。電導(dǎo)分析法通過對 溶液電導(dǎo)率進(jìn)行測定，從而實現(xiàn)對被測物質(zhì)的定量 定性分析方式。電導(dǎo)分析法其檢測速度較快，并且 由于相關(guān)儀器結(jié)構(gòu)簡單，故而操作相對方便。缺點 便是其只能對測定樣品中的所有離子總導(dǎo)電率進(jìn)行 測定，對復(fù)雜的溶液進(jìn)行測定中，難以對其中多種離子種類分辨，選擇性較差。

（2）電導(dǎo)分析法技術(shù)原理。電解質(zhì)溶液在電場 的作用下，具備一定的導(dǎo)電能力，隨著離子數(shù)量的 增加，其導(dǎo)電能力逐漸增強(qiáng)，其中，導(dǎo)電能力可通 過電導(dǎo)率進(jìn)行表示。兩個電極（鉑電極或鉑黑電極） 在溶液中，可構(gòu)成電導(dǎo)池，與兩電極上外加直流電壓，便能夠?qū)呻姌O電阻大小進(jìn)行測定，大小符合 歐姆定律，公式為 ： R = ρLA

式中，L 為兩電極間的距離，cm ；A 為電極面 積，cm² ；R 為溶液電阻，Ω ；ρ 為溶液的電阻率， Ω · cm。

（3）電導(dǎo)分析法技術(shù)應(yīng)用。電導(dǎo)分析法通過對 電池電動勢進(jìn)行測定分析的一種測物含量方法，當(dāng) 下的電導(dǎo)分析法中，直接電導(dǎo)分析與電導(dǎo)滴定分 析是應(yīng)用較多的方式。相關(guān)研究人員將聚二甲基硅 氧烷作為基底材料、以銀納米線為導(dǎo)電層，研發(fā) 了一種銀納米線柔性電極檢測水環(huán)境中 Cu²⁺ 的測 定方式，在優(yōu)化條件下，Cu²⁺ 的線性范圍為 0.10~ 0.001 mg/L，檢出限為 9.27×10-5 mg/L。該方法速 度快、檢測范圍寬、靈敏度高，可滿足水樣中 Cu2+ 的檢測要求。

文章來源：閆廣強(qiáng),自強(qiáng). 水環(huán)境檢測中重金屬檢測技術(shù)的應(yīng)用[J]. 清洗世界,2023,39(11):99-101.

儀器參數(shù)

AA-1800C六燈座單火焰原子吸收光譜儀

產(chǎn)品簡介

AA-1800型原子吸收光譜儀是由行業(yè)的專家和國內(nèi)知名高校聯(lián)手研發(fā)完成，擁有幾十年光譜儀器的研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗。該產(chǎn)品包括火焰及氫化物發(fā)生系統(tǒng)，可配置多種附件，靈活的配置方案可滿足不同層次客戶的需求。全自動多功能AA-1800型原子吸收光譜儀可進(jìn)行復(fù)雜的樣品分析，多種分析方法可自動切換，做到無人全自動分析。

AA-1800型原子吸收光譜儀廣泛應(yīng)用于科研、質(zhì)檢、疾控、環(huán)保、冶金、農(nóng)林、化工等行業(yè)，創(chuàng)新的軟、硬件設(shè)計確保樣品分析的準(zhǔn)確性、安全性、易用性，儀器維護(hù)簡單便捷。

主要特點

高精度全自動化光學(xué)系統(tǒng)

色散率為1800條/毫米刻線大面積光柵，新型自準(zhǔn)直單色器，所有鏡片均是石英鍍膜，寬廣的檢測范圍和光學(xué)穩(wěn)定性確保了分析的精度。全自動6燈座配置6個獨立燈電源，可分別預(yù)熱； 

高分子霧化室

高分子材料抗腐蝕霧化室，耐酸堿，包括氫氟酸，無論是有機(jī)或是無機(jī)溶液都能得到較好的靈敏度和穩(wěn)定性； 

鈦燃燒器

鈦燃燒器，可選配50mm和100mm燃燒器，空冷預(yù)混合型，耐腐蝕，耐高鹽，大幅度提高火焰的效率和火焰分析的準(zhǔn)確度；

全自動化分析

能自動完成安全點火，熄滅和切換，結(jié)構(gòu)可靠，故障率低，從而確保火焰法的靈敏度和重現(xiàn)性。

光源系統(tǒng)六燈位自動轉(zhuǎn)換，可直接使用高性能空心陰極燈，提高火焰分析的靈敏度，自動調(diào)節(jié)供電參數(shù)和光束位置，全自動波長掃描和尋找波峰；

高技術(shù)指標(biāo)

AA-1800型原子吸收光譜儀元素測試靈敏度達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，靈敏度≤0.015μg/mL/1%；基線漂移小于0.003Abs/30m，穩(wěn)定性優(yōu)于0.005Abs/4h;

背景校正系統(tǒng)

采用氘空心陰極燈和自吸收扣背景進(jìn)行背景校正，消除低含量測定時分子吸收的干擾，減少了氘燈的發(fā)射噪聲，延長了使用壽命，具有較好的穩(wěn)定性。氘燈背景信號為1A時，扣除背景能力＞50倍；

智能化分析

智能性非常強(qiáng)，人性化設(shè)計，自動設(shè)置調(diào)節(jié)火焰高度，自動點火，水平位置自動優(yōu)化，系統(tǒng)自動設(shè)置氣體流量。如遇停電、誤操作、乙炔泄漏等，系統(tǒng)會自動啟動安全保護(hù)功能；

軟件功能

強(qiáng)大的功能

高智能軟件，功能強(qiáng)大，友好的中文操作界面。全自動儀器及附加控制，可自動優(yōu)化，自動稀釋；鼠標(biāo)操作，自動設(shè)定菜單數(shù)據(jù)和校正方法；

測量數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)動態(tài)顯示。標(biāo)準(zhǔn)曲線可以實現(xiàn)自動擬和；

樣品測量準(zhǔn)確：采用向?qū)У姆绞綄悠愤M(jìn)行設(shè)置，方便快捷；

靈敏度校正功能：使測量的結(jié)果更為準(zhǔn)確； 

數(shù)據(jù)共享

方便快捷的數(shù)據(jù)共享

數(shù)據(jù)處理：可對數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯保存；

打印輸出：提供單元素與多元素分析的報告；對測量結(jié)果及儀器的條件進(jìn)行打印；

數(shù)據(jù)導(dǎo)出：數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能實現(xiàn)了與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

關(guān)于我們
上海美析儀器公司簡介

上海美析儀器有限公司(以下簡稱美析)，是一家具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高新技術(shù)企業(yè)，美析的創(chuàng)業(yè)理念“科技——因你改變”，并以此為企業(yè)宗旨，不斷探究、果敢創(chuàng)新。特別是在分析測試儀器領(lǐng)域，不斷開發(fā)出先進(jìn)的產(chǎn)品，使美析成為優(yōu)質(zhì)儀器資源的供應(yīng)者。

美析主營光譜類儀器可見分光光度計、紫外可見分光光度計、原子吸收光譜儀、超微量分光光度計、原子熒光光度計、ICP 電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀、ICP 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀，目前，我們的產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)、無機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、醫(yī)藥、環(huán)保、冶金、石油、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。同時美析利用在產(chǎn)品機(jī)械結(jié)構(gòu)、光學(xué)設(shè)計、電氣應(yīng)用和軟件開發(fā)方面積累的豐富經(jīng)驗，結(jié)合市場的最新實際需求，近期將陸續(xù)推出一批全新的分析類儀器。美析的總部及生產(chǎn)基地設(shè)在上海，營銷中心設(shè)在北京，并在江蘇、上海、山東三地建有研發(fā)基地。為充分利用各地的智力資源，美析與國內(nèi)外的部分科研單位也進(jìn)行了深層次的科研合作，不斷將科研成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。為更好的服務(wù)于廣大客戶，美析儀器國內(nèi)設(shè)有 12家辦事機(jī)構(gòu)，度身定制符合您需求的應(yīng)用解決方案，提高產(chǎn)品的附加值。在不斷服務(wù)國內(nèi)用戶的同時，美析也與 20 多個國家的分銷機(jī)構(gòu)建立了深度的戰(zhàn)略合作關(guān)系。

及國內(nèi)多項資質(zhì)審查認(rèn)證，并有著多項自行研發(fā)的光譜類專利版權(quán)等等）