重金屬的檢測方法有哪些？

重金屬的檢測方法及應用\x0d\ 1。重金屬的危害特征\x0d\ (1)自然性:\x0d\長期生活在自然環境中的人類，對自然物質的適應能力很強。有人分析了60多種常見元素在人體內的分布規律，發現其中大部分元素在人體血液中的百分含量與地殼中的百分含量非常相似。然而，人類對合成化學物質的耐受性要差得多。因此，區分汙染物的自然屬性或人為屬性，有助於估計其對人類的危害。由於工業活動的發展，鉛、鎘、汞、砷等重金屬在人類周圍環境中富集，通過大氣、水、食物等進入人體。，並在人體某些器官中蓄積，造成慢性中毒，危害人體健康。\x0d\(二)毒性:\x0d\決定汙染物毒性的主要因素是其物質性質、含量和存在形式。比如鉻有三種形態:二價、三價、六價，其中六價鉻毒性很大，三價鉻是人體代謝的重要元素之壹。在天然水體中，重金屬的毒性範圍約為1 ~ 10 mg/L，而汞和鎘的毒性範圍為0.01 ~ 0.001mg/L \x0d\(3)時空分布:\ x0d \汙染物進入環境後，會隨著水和空氣的流動而稀釋擴散，可能造成從點源到面源更大範圍的汙染，濃度和強度分布\x0d\ (4)活性和持久性:\x0d\活性和持久性表示汙染物在環境中的穩定性。活性高的汙染物在環境中或處理過程中容易發生化學反應，毒性降低，但也可能生成比原來毒性更強的汙染物，構成二次汙染。如果汞可以轉化為甲基汞，則毒性更大。與活性相反，持久性是指某些汙染物能長時間維持其危害性，如鉛、鎘等重金屬，在自然界中有毒、難降解，並能產生生物累積，長期威脅人類健康和生存。\x0d\ (5)生物可降解性:\x0d\某些汙染物可被生物吸收、利用和分解，最終生成無害、穩定的物質。大部分有機物很可能被生物降解，而大部分重金屬不容易被生物降解，所以重金屬汙染壹旦發生，控制難度更大，危害更大。\x0d\ (6)生物積累:\x0d\生物積累包括兩個方面:壹是汙染物通過食物鏈和化學物理作用在環境中積累。第二種是由於長期攝入，人體某些器官和組織的汙染物積累。例如，鎘可以在人體的肝臟、腎臟等器官和組織中積累，造成各種器官和組織的損傷。再比如日本的水俁病從1953到1961。無機汞在海水中轉化為甲基汞，被魚類和貝類攝入並積累。在食物鏈中生物放大後，當地居民食用後中毒。\x0d\ (7)對生物的加性作用:\x0d\多種汙染物共存並與生物相互作用。汙染物對生物的疊加效應有兩種:壹種是協同效應，混合汙染物使其對環境的危害比汙染物的簡單疊加更嚴重；另壹種是拮抗作用，即汙染物的持續存在削弱了危害。\x0d\ II。重金屬定量檢測技術\x0d\壹般公認的重金屬分析方法有紫外分光光度法(UV)、原子吸收光譜法(AAS)、原子熒光光譜法(AFS)、電感耦合等離子體光譜法(ICP)、X射線熒光光譜法(XRF)和電感耦合等離子體質譜法(ICP-MS)。除了以上方法，還引入了光譜學進行檢測，更加精密準確！\x0d\日本和歐盟部分國家使用電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)進行分析，但對於國內用戶來說，儀器成本較高。有的還采用X射線熒光光譜(XRF)分析，具有無損檢測和直接分析成品的優點，但檢測精度和重復性不如光譜法。最新流行的檢測方法——陽極溶出法，檢測速度快，數值準確，可用於現場環境應急檢測。\x0d\ (1)原子吸收光譜法(AAS)\x0d\原子吸收光譜法是50年代創立的壹種新的儀器分析方法。它補充了主要用於無機元素定性分析的原子發射光譜法，成為無機化合物定量分析的主要手段。\x0d\原子吸收分析的流程如下:1。將樣品制成溶液(同時空白)；2.制備壹系列已知濃度的分析元素校準溶液(標準樣品);3.依次測量空白和標準樣品的相應值；4、根據相應的數值繪制校準曲線；5.測量未知樣本的相應值；6.根據校準曲線和未知樣品的相應值，計算樣品的濃度值。現在，由於計算機技術和化學計量學的發展以及許多新元件的出現，原子吸收光譜儀的精密度、準確度和自動化程度都有了很大的提高。微處理器控制的原子吸收光譜儀簡化了操作程序，節省了分析時間。目前，氣相色譜和原子吸收光譜聯用儀已經研制成功，進壹步拓展了原子吸收光譜的應用領域。\x0d\(二)紫外-可見分光光度法(UV)\x0d\其檢測原理是重金屬和顯色劑——通常是有機化合物——能與重金屬反應生成有色分子團，溶液的顏色深淺與濃度成正比。在特定的波長下，進行比色檢測。\x0d\分光光度分析有兩種，壹種是測定物質本身對紫外線和可見光的吸收；另壹種是生成有色化合物，即“顯色”，然後測定。雖然許多無機離子在紫外和可見光區有吸收，但由於它們的強度壹般較弱，很少直接用於定量分析。加入顯色劑，將待測物質轉化為在紫外和可見光下有吸收的化合物進行光度測定，這是目前應用最廣泛的測試方法。顯色劑分為無機顯色劑和有機顯色劑，有機顯色劑使用較多。大部分有機顯色劑本身就是有色化合物，與金屬離子反應生成的化合物壹般是穩定的螯合物。顯色反應的選擇性和靈敏度高。有些有色螯合物易溶於有機溶劑，經萃取、浸取後可用比色法檢測。近年來，多元絡合物的顏色體系引起了人們的廣泛關註。多組分復合體是指由三種或更多種組分形成的復合體。多元絡合物的形成可以提高分光光度測定的靈敏度，改善分析特性。預處理、萃取和比色檢測中顯色劑的選擇和使用是近年來分光光度法的重要研究課題。\x0d\ (3)原子熒光光譜法(AFS)\x0d\原子熒光光譜法是通過測量待測元素原子蒸氣在特定頻率的輻射能激發下的熒光發射強度來確定待測元素含量的方法。雖然\x0d\原子熒光光譜法是發射光譜法，但它與原子吸收光譜法密切相關，它兼有原子發射光譜法和原子吸收光譜法的優點，又克服了兩種方法的缺點。原子熒光光譜具有發射譜線簡單、靈敏度比原子吸收光譜高、線性範圍寬、幹擾少等特點，可用於多種元素的同時測定。原子熒光光譜儀可用於分析11元素，如汞、砷、銻、鉍、硒、碲、鉛、錫、鍺、鎘和鋅。現已廣泛應用於環境監測、醫學、地質、農業、飲用水等領域。在國家標準中，原子熒光光譜法已被視為食品中砷、汞等元素測定標準中的首選方法。\x0d\氣態自由原子吸收特征波長的輻射後，原子外層電子會從基態或低能態躍遷到高能態，同時發出激發波長相同或不同的能量輻射，即原子熒光。原子熒光的發射強度If與原子化器中每單位體積的元素基態原子數n成正比。當原子化效率和熒光量子效率固定時，原子熒光強度與樣品濃度成正比。\x0d\研制了壹種多元素同時測定的原子熒光光譜儀，它以多盞高強度空心陰極燈為光源，以高溫電感耦合等離子體為原子化器，使多種元素同時原子化。多元素分析系統以ICP原子化器為中心，周圍安裝多個檢測單元，與空心陰極燈成直角，產生的熒光由光電倍增管檢測。光電轉換後的電信號經計算機放大處理，得到各元素的分析結果。\x0d\ (4)電化學方法-陽極溶出伏安法\x0d\電化學方法是近年來發展較快的壹種方法。它以經典極譜法為依托，並在此基礎上衍生出極譜法、陽極溶出伏安法等方法。電化學法檢出限低，靈敏度高，值得推廣應用。比如國標中測定鉛的第五種方法和測定鉻的第二種方法都是示波極譜法。陽極溶出伏安法是壹種將恒電位電解富集和伏安測定相結合的電化學分析方法。該方法可壹次性連續測定多種金屬離子，靈敏度高，可測定10-7-10-9 mol/L的金屬離子，該方法所用儀器簡單易操作，是壹種很好的痕量分析手段。中國頒布了適用於化學試劑中金屬雜質測定的陽極溶出伏安法國家標準。\x0d\陽極溶出伏安法測定分兩步。第壹步是“電沈澱”，即在恒定電位下，待測離子在工作電極上電沈積富集，與電極上的汞形成汞齊。對於給定的金屬離子，如果攪拌速度不變，預電解時間固定，m=Kc，即電沈積金屬的量與待測金屬的濃度成正比。第二步是“溶解”，即在富集後，通常靜止30s或60s後，向工作電極施加反向電壓，汞齊中的金屬由負向正掃描重新氧化成離子回歸溶液，產生氧化電流，記錄電壓-電流曲線，即伏安曲線。曲線呈峰形，峰電流與溶液中被測濃度成正比，可作為定量分析的依據，峰電位可作為定性分析的依據。\x0d\示波極譜法又稱“單掃描極譜法”。壹種新的極譜分析方法。這是壹種快速增加電解電壓的極譜法。在汞滴電極上每壹個汞滴的生長後期，在電解池的兩極迅速加壹個鋸齒脈沖電壓，幾秒鐘就得到壹個極譜圖。為了快速記錄極譜圖，通常用示波管的屏幕作為顯示工具，故稱示波極譜法。其優點是速度快，靈敏度高。\x0d\ (5) X射線熒光光譜法(XRF)\x0d\X射線熒光光譜法是利用樣品的X射線吸收隨樣品中成分的變化及多少而變化，來定性或定量測定樣品中成分的方法。它具有分析速度快、樣品預處理簡單、可分析元素範圍廣、譜線簡單、光譜幹擾少、樣品形態多樣、無損測定等特點。它不僅用於常量元素的定性和定量分析，還可用於微量元素的測定，檢出限為10-6。結合分離富集，可以達到10-8。測量的元素範圍包括周期表中F-U的所有元素。多道分析儀可以在幾分鐘內同時測定20多種元素的含量。\x0d\x射線熒光法不僅可以分析海量樣品，還可以分析多層塗層各層的成分和膜厚。\x0d\當樣品受到X射線、高能粒子束、紫外線等照射時。，由於高能粒子或光子與樣品原子發生碰撞，原子內層的電子被驅出形成空穴，使原子處於激發態。這種受激離子的壽命非常短。當外層的電子躍遷到內層的空穴時，多余的能量以X射線的形式釋放出來，外層產生新的空穴和新的X射線發射，從而產生壹系列特征X射線。特征X射線是各種元素所固有的，它與元素的原子系數有關。所以只要測出特征X射線的波長λ，就可以找出產生這個波長的元素。可以做定性分析。在樣品成分均勻、表面光滑、元素間無相互激發的條件下，用X射線(初級X射線)照射樣品使樣品中的元素產生特征X射線(熒光X射線)時，如果元素與實驗條件相同，熒光X射線的強度與分析元素的含量呈線性關系。可以根據譜線的強度進行定量分析\x0d\ (6)電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)\x0d\ICP-MS的檢出限是非常可觀的，其溶液的檢出限多為ppt級別，所以實際的檢出限不可能比妳實驗室的潔凈條件更好。必須指出的是，ICP-MS的ppt級檢測限是針對溶液中溶解物質很少的簡單溶液。如果涉及固體濃度的檢出限，由於ICP-MS的耐鹽性差，ICP-MS檢出限的優勢會差50倍之多，壹些普通輕元素(如S、Ca、Fe、K、se)會嚴重幹擾ICP-MS，也會惡化其檢出限。\x0d\ICP-MS由作為離子源的ICP炬管、接口裝置和作為檢測器的質譜儀組成。\ x0d \ ICP-MS中使用的電離源是電感耦合等離子體，其主體是由三層應時套管組成的炬管。火炬管的上端纏繞有負載線圈，三層管從內向外分別供給載氣、輔助氣體和冷卻氣體。負載線圈通過高頻電源耦合，以產生垂直於線圈平面的磁場。如果用高頻裝置電離氬氣，氬離子和電子會在電磁場的作用下與其他氬原子碰撞產生更多的離子和電子，形成渦流。強電流產生高溫，瞬間使氬氣形成溫度為10000k K的等離子體炬，待分析樣品通常以水溶液氣溶膠的形式引入氬氣流中，然後在射頻能量激發下進入大氣壓下的氬氣等離子體中心區域。等離子體的高溫使樣品去溶劑化、蒸發和離子化。部分等離子體通過不同的壓力區進入真空系統。在真空系統中，正離子被拉出來，根據質荷比進行分離。在負載線圈上方約10mm處，炬溫約為8000K K，在此高溫下，電離能低於7eV的元素完全電離，電離能低於10.5ev的元素電離度大於20%。因為大部分重要元素的電離能低於10.5eV，所以都具有較高的靈敏度，少數電離能較高的元素如C、O、Cl、Br也能檢測到，但靈敏度較低。