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水质分析中重金属检测技术

2019/08/27 09:25
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【摘要】:
水作为人类生命之源,在当今社会受到工业、化学、生活垃圾等各方污染,同时这些污染均会在水体内留有重金属,如若在水体内留有超过国家检测标准的重金属,将影响水质饮用安全性,严重时会危害人体健康。在这种水质污染日益严重的大环境下,各类水质分析技术应用而生,为保障饮用水安全作出积极贡献。基于此,为了使水质分析更富成效,探究其重金属检测技术显得尤为重要。

科技的发展,人们的生活质量的提高,对水质的要求也越来越严格。水质是人类赖以生存的重要条件之一,与人们的生活息息相关,环境水质出现重金属元素污染,人们的生存安全也会受到波及,因此,相关水质检测部门应充分认识到水质分析的重要性,积极采取科学的重金属水质检测技术,强化现代环境水质的检测质量。本文就水质分析中重金属检测技术展开探讨。

1.水体重金属的基本概念和危害

重金属元素主要是指密度≥4.5g/cm3的金属。现阶段,重金属污染产生的危害主要表现在以下三个方面:其一,重金属会累积在各种植物体内,然后通过食物链进入人体,威胁人的生命健康;其二,重金属污染对人体健康的危害具有长期性与隐蔽性,其所包含的毒理作用多种多样,例如,干扰胎儿正常发育、造成人体出现生殖障碍等;其三,水体中包含的重金属种类较多,其中Na、Ca、Mg等对人体有益,Pb、Cd、Hg等则会对人体造成损害。

2.检测技术

2.1电感耦合等离子原子发射光谱法

电感耦合等离子原子发射光谱法(ICP--AES)作为光谱分析方法,其激发光源为电感耦合等离子体炬,等离子体炬会因不同介质而产生不同激发光源,这些光源共同组成光谱,继而可对分析水质中重金属物质产生不同的检测结果,这些检测结果中所蕴含的污染信息,可通过定量、定性分析法,依据光谱对环境水质中存在的重金属元素进行分析。电感耦合等离子原子发射光谱法在环境水质分析过程中,具有介质干扰小、检测线性范围宽、灵敏度高等优势,相较于其他检测方式,电感耦合等离子原子发射光谱法具有的最大优势为可同时定性并定量分析若干金属元素,提高检测分析综合成效。然而,电感耦合等离子原子发射光谱法在应用过程中,因存在成本高的劣势,所以在许多环境水质分析检测过程中并无法使用,影响该检测技术的推广。基于此,该技术若想在环境水质分析行业中得以有效应用,需不断结合先进分析技术,优化自身分析体系,缩减分析成本,为自身应用推广奠定基础,赋予电感耦合等离子原子发射光谱法无限发展活力。

2.2生物化学法

近年来,生物化学法也逐渐开始在环境水质重金属含量检测中应用,免疫分析法以及酶抑制法是最为常见的两种对环境水质重金属含量的生物化学法,免疫分析法的原理是通过抗体与重金属之间的反应来测定环境水质中重金属的含量;酶抑制法的原理是以重金属污染物能够改变酶的活性为依据,通过对其pH值以及导电率进行观察,来测定环境水质中重金属的含量。生物化学法可以根据检测需求合理的选择检测方法,并且其检测速度也相对更快。

2.3原子荧光分光光度法

原子荧光分光光度法在应用过程中可产生荧光发射强度,这些荧光发射强度会因检测对象内金属元素原子蒸汽发生改变,并在辐射能激发下依据污染源、污染量等客观污染条件的不同产生不同检测结果,技术人员可依据该检测结果进行水体重金属污染程度分析,加之仪器分析法衡定重金属污染总量,针对金属锑、硒、汞等污染物的检测可采用原子荧光分光光度法,确保分析结果科学有效,达成环境水质分析目标。

2.4电化学法

电化学分析法是建立在电化学反应基础上的环境水质重金属检测技术,其检测原理是根据重金属元素本身的电化学特性,比较各元素之间的的差异,判断化学物质由哪些元素组成。电化学分析法的使用有一个限制条件,就是相关检测反应必须在电化学池中进行。根据技术原理,电化学分析法的实验操作步骤主要可分为以下几步:首先,在化学试验检测前,电化学检测人员需要将水质实验液体导入电化学池中,以该水质实验液体的某一个参数作为实验参考标准,比如:液体的电阻值、电流值等。选好参考标准值之后,实验人员就可以对电化学池进行元素测定,根据提前选好的参考值进行液体重金属元素的浓度对比,得出实验中所有元素的含量。与其他水检测技术相比,电化学分析法具有操作步骤简洁、方法简单等优势,缺点在于存在一定的限制性。

2.5高效液相色谱分析法

高效液相色谱技术与上世纪70年代发展以来受到社会各界的广泛关注,伴随相关实践经验不断累加,高效液相色谱技术应用优势受到多方肯定,并在环境监测、医院卫生、工业农业等诸多领域得以广泛应用。构成高效液相色谱技术实践体系的主要成分有数据处理机、记录器、检测器、进样系统、输液系统、色谱分离系统等组件,在该技术用于分析水体重金属污染程度实践过程中,含有重金属的分析液体由高压输液泵负责输送流动相,将其运送至检测装置内,并由色谱柱展开分离,待分离后检测器内接入各类检测样品,记录器对检测器输出信号进行统计与处理,得出重金属污染程度的检测成果,达成重金属检测目标。相较于气体色谱检测技术,高效液相色谱技术不受重金属检测样品挥发、耐热程度低等物理现象影响,可对重金属检测水体展开稳定检测并得出水体污染结果,检测极为可靠,在使用液相色谱检测技术时,该技术无法彻底分离检测样品的劣势,使其检测不够系统深入,影响检测成效,高效液相色谱技术可在不受外界因素影响的前提下,达成对检测样品深度分离的目的,检测精度高达0.0001μg/L,并具有灵活的检测分离选择能力,可提升水体重金属污染程度分析成效。

2.6流动注射法

流动注射分析法指的是将相同体积的样品注入相同流速的流动载流中,在流入反射器时,试样和载流就会在一定程度上达成混合,并且其试剂反应物也会从检测器流出,此时就能够对样品予以检测,结合记录仪来对其锋形信号进行分析,完成与之相应的定量分析。这一检测方法表明重金属检测技术逐渐向自动化方向发展,其不仅能够提升工作效率,还能够对涉及的复杂操作环节予以处理,如冷却与加热等。此外,它可以在处理结束后将其合流到流路体系中,同时完成非均匀和非平衡态下的相关检测项目,加快分析速度并提升分析精密度,有效控制试剂消耗。

2.7原子吸收法

原子吸收分光光度法具有突出优势:检测速度快、检测准确度高、灵敏度极高,且检测方法十分简单,可以有效抵御内外部其他干扰因素,提升整体结果的准确度。因此,在重金属元素检测中有着十分广泛的应用和突出的应用价值,最为常用的是火焰原子吸收分光光度法。在应用该方法时,要注意以下三方面的问题:第一,有效处理检测样品。如果样品本身存在差异,那么选用的处理方法也要注意适用性和合理性。例如,如果水样品没有沉淀,可以直接对样品进行检测;如果水样品中含有部分泥沙,需要做好离心沉淀的处理,这样不仅能提高检测的准确度,还能减少对检测设备的伤害。第二,增强火焰吸光度的稳定性。在测定水质中的活泼金属元素时,对于火焰吸收光度稳定性的要求较高,因此必须要保证预热时间充足,同时,燃气和助燃器都要有很高的纯度才能符合实际检测的要求,要保证燃气合格,并定期完成检漏工作,以免造成测量的误差。第三,注重提高测量的灵敏度。在具体的水质重金属检测中,要严格依照仪器给定的说明控制好测量的每一个条件,特别要注意调整好燃烧器的高度,保证金属元素的完全原子化。在具体的测量中,要耐心观察、记录其中的各项数据,光源的强度要充足,空心阴极灯的灯电流要进行合理把控。

水质安全关乎人类的生存,随着水质的污染越来越严重,不仅需要加强重金属检测技术,还应从源头上减少污染,保护生态环境。