重金屬檢測方法及展望

彭瑩

摘 要：隨著工業化的進程，重金屬污染逐漸加劇。該文簡要介紹重金屬污染的危害、來源，以及五種常見的、危害較大的重金屬污染物，重點對重金屬檢測方法進行探討。

關鍵詞：重金屬 污染 檢測

中圖分類號：X830.2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（a）-0081-01

對重金屬目前缺少嚴格的定義，一般來說，重金屬指的是比重比5大的幾種金屬，如金、銀、銅、鉛、汞等都屬于重金屬。隨著工業化的推進，重金屬廣泛的存在于空氣、水、土壤中，在人們經常接觸的物質，比如化妝品、食物、化工品當中，也會有大量的重金屬存在。環境中的重金屬是不能夠被分解的，部分微生物會與重金屬反應，產生毒性更強的化合物，這些會隨著食物鏈的不斷遞進，不斷向人體傳遞，由于累積效應的存在，會使人體內的重金屬物質積聚，嚴重危害人體的健康。因此，對重金屬污染的研究勢在必行，也得到了人們的廣泛關注。

1 重金屬的污染

重金屬的來源主要是由于其在開采、運輸、煉制、加工過程中產生的，能源資源如煤炭和石油的開采、煉制和使用中，也會有重金屬物質的存在和污染。這些重金屬物質進入大氣、水、土壤之中，然后隨著生物作用，不斷富集。重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環境中降解[1]。因此，重金屬污染會對人體健康產生極大的危害。

重金屬物質包括人類必須的，比如鉀、鈣、鈉、鎂，以及人類必須的微量元素如銅、鐵、鎳、鋅、錫、礬等這一類，也包括對人體產生危害的如鉛、汞、鎘、砷、鉻、鈹、鉈、鋇等，還包括在人體內存在但功能現在尚不明確的如鋰、硼、鋁、鈦、鋯等。重金屬的存在會與人體內的蛋白質、酶進行反應，使其失去活性，也能夠在器官內聚集，超過特定濃度后產生中毒現象，對人體產生極大的危害，比如日本的汞污染和鎘污染，都是重金屬污染的典型事故。對人體和環境產生較嚴重污染的重金屬大致有以下五大類。

（1）鉻：這一種重金屬的主要來源是劣質化妝品、金屬部件的鍍鉻部分、工業染料、橡膠和陶瓷原料以及皮革制劑等，如果不小心飲用服入，可造成腹部的不適或者腹瀉現象；對呼吸道有著嚴重的刺激作用，引起氣管炎、咽炎等；皮膚方面引起濕疹或者皮炎。

（2）鎘：這一種重金屬的主要來源包括電鍍、采礦、冶煉、化學工業、電池、染料等產生排放的廢水當中。鎘的存在能夠取代骨中的鈣，使得骨頭軟化，嚴重者骨頭寸斷，日本的骨痛病就是由于鎘的存在而產生的；對于胃臟，能夠使其功能失調?？偟膩碚f，鎘是毒性很大的重金屬物質[2]。

（3）鉛：主要來源是油漆、涂料、蓄電池、五金、電鍍、化妝品、餐具、膨化食品、自來水管等。能夠經過皮膚、呼吸道、消化道進入人體，造成以貧血癥、神經功能失調、腎損傷為主的毒性效應。

（4）汞：汞屬于劇毒物質，主要來源包括食鹽電解、水生生物、照明用燈、化妝品、貴金屬煉制等。汞的存在會對人體的腦部組織造成嚴重的傷害，也會對腎部造成傷害，有機汞其毒性是比汞更大的，引起全身中毒的現象，日本的水俁病就是汞污染的實例。

（5）砷：砷的化合物有劇毒，三價化合物的毒性更加強烈。汞的途徑包括皮膚、呼吸道、消化道，會在人體的肌肉、肝臟、腎部、子宮等部位積聚，與酶結合，使其失去活性和功能，引起砷中毒。對于皮膚部位還會有致癌作用。殺蟲劑、化肥、化工、采礦冶金、農藥等砷含量較高。

2 檢測方法

2.1 光譜法

光譜法是比較傳統的重金屬物質檢測方法，一般包括火焰原子吸收光譜法（AAS）、石墨爐原子吸收光譜法（GFAAS）、分子光譜法、電感耦合等離子原子發射光譜法等。以下對其進行介紹。

（1）火焰原子吸收光譜法（AAS）：這種檢測方法是根據被測原子對其原子共振輻射的吸收強度進行含量的測定。AAS具有靈敏度高、檢出限低、線性寬的特點，而且分析速度快，儀器的操作和使用簡單方便，應用較為廣泛，能夠檢測的物質多達70多個。火焰原子吸收法能夠達到ppb級，石墨爐原子吸收法能夠達到ug/L的級別。但是AAS在實際使用中，不能夠同時測定多種元素，需要不斷技術升級。

（2）分子光譜法：利用分光光度計進行比色分析。經常使用的測試手段是，利用假如顯色劑使待測物質轉化為在紫外和可見光區域有吸收的化合物進行檢測。生成的化合物一般是螯合物，較為穩定。顯色反應的選擇性和靈敏想較高。

（3）電感耦合等離子原子發射光譜法：利用等離子體的形成，樣品經過霧化系統霧化以后，以氣溶膠的形式進入等離子軸向通道，經過蒸發、原子化、電離、激發產生元素的特征譜線，鑒別物質的存在與否以及含量的多少（通過分析特征譜線的強度）。此技術可以測試氬以外的所有已知的物質，檢出限度達到0.01～10mg/L。

2.2 色譜法

色譜法也是傳統的重金屬含量測試方法。其原理是，以液體為流動相，通過高壓輸液系統把不同極性的溶劑、緩沖液等流入到配置特定相色的色譜柱，各成分經過分離后進入檢測器進行檢測。該檢測方法在實驗研究之中使用較多。能夠對多元素進行同時檢測，但是絡合劑的選擇是有限的，這點限制了高效液相色譜在重金屬檢測方面的使用。

2.3 電化學法

電化學法是發展較迅速的一種方法，目前我國已經頒布了化學試劑之中的金屬雜質檢測的陽極溶出伏安法國家標準。電化學法的檢出限較低，測試的靈敏度較高，陽極溶出伏安法將衡電位電解富集與伏安測定相結合，能夠連續測定多種金屬離子。儀器的使用和操作也較為簡單方便，是很好的分析手段，具有良好的發展前景。

2.4 酶分析法

脲酶、脫氫酶、磷酸酶是作為土壤重金屬污染水平的常用指標。通過酶與重金屬的反應情況，判別出重金屬的含量。反應現象包括會有顏色、導電性、吸光率等物理化學性質的變化，然后通過肉眼觀察或者PH值檢測以及其他手段進行判別。

2.5 生物傳感器

生物傳感器技術利用重金屬和特定的生物識別物質結合，把檢測到的信號轉變為易于檢測的光信號或者電信號，然后分析判斷重金屬物質。常見的生物傳感器有酶生物傳感器、DNA生物傳感器、細胞生物傳感器、微生物傳感器等。

2.6 免疫分析法

免疫分析法以免疫學的抗原抗體相互結合為基本原理，利用抗原檢測測定未知抗體或者反過來使用。常見的技術包括發光免疫技術、酶聯免疫吸附技術、免疫熒光技術、放射免疫技術等。檢測模式可以分為多克隆抗體免疫檢測以及單克隆免疫檢測。該技術專一性強，靈敏度高。分析的關鍵在于選擇合適的化合物和金屬離子相互結合。

3 展望

檢測方法要注重多種方法的聯合使用以及各自的使用范圍和優缺點，才能有針對的采取正確的手段進行檢測。此外，還需不斷探索新的技術手段，以及對之前技術升級改造，豐富其內容，擴大優勢。

參考文獻

[1] 李蕊.重金屬污染與檢測方法探討[J].廣東化工，2007（3）：78-80.

[2] 謝翡.重金屬檢測方法探討[J].科技信息，2011（9）：310-311.