重金屬在環境中的化學形態分析研究進展

周四黎，游先武，伍小兵

（六盤水師范學院 化學與化學工程系，貴州六盤水 553004）

重金屬在環境中的化學形態分析研究進展

周四黎，游先武，伍小兵

（六盤水師范學院 化學與化學工程系，貴州六盤水 553004）

首先介紹了對重金屬化學形態有影響的環境條件，繼而分析介紹了重金屬在環境中的化學形態研究途徑。

重金屬；環境條件；化學形態；探究進展

在人類的生活中，重金屬無處不在，在人們生活中具有很大影響，但大部分都是負面的影響。雖然現階段對于重金屬的研究已經取得了很大的進展，但是目前對重金屬在認知上仍不統一。在此背景下，文章圍繞重金屬在環境中的化學形態研究為中心，分對重金屬化學形態有影響的環境條件、重金屬在環境中的化學形態研究途徑兩部分展開了細致的分析探討，旨在提升人們對于重金屬在環境中的存在形態方面的認識。

1 對重金屬化學形態有影響的環境條件

1.1 酸堿度

就重金屬而言其在環境中存在的形態，環境酸堿度有著很大程度上的影響。對于眾多的重金屬物質而言，氫離子以及氫氧根離子是其在環境溶解、沉淀的重要參與物質，進而其濃度便直接影響著重金屬在其溶液中的溶解度，以及其存在的固態以及液態的比例。同時環境中的酸堿度還決定著環境介質，其表面官能團的質子化的進程，而這一進程是介質表面電荷其發生變化的主要原因，這對于重金屬而言會間接的影響到其在環境界面之上的解吸/吸附以及溶解/沉淀的平衡點，從而對重金屬的具體存在形態造成影響[1]。

1.2 氧化還原電位

電子供體和受體是重金屬其在環境中形態進行轉變的必須物質。因此對于重金屬而言其在環境中也受到環境氧化電位的影響。例如As（Ⅱ）和As（Ⅲ）在環境中氧化還原電位發生變化時，就會出現氧化還原反應進而在其存在形態上發生變化。同時在環境中一些無機物對于氧化還原電位的敏感程度也很高，如Fe、Mn等金屬，有機物如甲烷對于氧化還原電位的敏感度也很高。

2 重金屬在環境中的化學形態研究途徑

2.1 化學提取、連續提取程序

化學提取、連續提取程序其在底泥、土壤以及廢棄物中重金屬形態研究中具有極其廣泛的應用。通過選擇特殊的提取劑，在一定的環境下通過一定的步驟，就可以實現環境中重金屬物質的提取。并且每一次提取作業還可以實現選擇性的對某一形態下的重金屬以及和重金屬相結合的固體部分進行溶解或者去除。雖然該技術已經被使用幾十年，但是仍然在具體的操作程序沒有實現完全的統一，需要在未來進一步的完善[2]。

2.2 電化學技術

電化學技術就現階段而言主要存在兩種，其中一種為針對重金屬中某一特定離子的技術，通過對特定離子的選擇性電極的測定。其原理為，當溶液和電極膜達到平衡之時，其離子的濃度和電位存在著直接的關系，進而通過對電極電位進行測試，就可以得到重金屬的自由態離子的濃度情況，便可以對重金屬的形態進行判別；第二種技術是伏安法，其是依據電極電位和重金屬中通過的電解池電流兩者間的關系的指示，進而通過電流密度對金屬濃度進行計算，從而對重金屬的存在形態進行判別。

2.3 分子尺度儀器檢測技術

隨著現代光學技術的快速發展，一些極其先進的檢測儀器也已經逐漸加入到了重金屬的形態檢測之中。但是對重金屬而言，其存在環境的復雜性很高，同時其存在形式多為化合物，單質形態較少，因此分子尺度儀器檢測技術在使用上對于環境復雜的混合樣品的重金屬分子面的檢測判別能力有限。對于重金屬物質而言，其在環境之中多吸附在無機礦物質的表面，主要依靠靜電引力、物理吸附以及離子交換吸附，在其表面形成一個混合物，吸附物的類型之間影響著整個重金屬的形態。在分子尺度儀器檢測技術中，同步輻射技術可以直接作用于吸附產物的類型進行鑒別，進而在分子的層次上進行重金屬的表面聯合微觀機制形態進行判別和鑒定。

2.4 分級技術

分級技術是面對重金屬化合物在不同形態下，其在溶解液中呈現不同物化性質這一性質所研究出的一種的重金屬形態研究技術。在使用中可以利用重金屬形態不同導致的物化性質不同，進而選擇特定的載流，實現重金屬物質的分離檢修。并且使用色譜技術對重金屬的具體物化性質和存在形態進行鑒別研究。

3 結束語

綜上所述，就重金屬而言，其在環境中存在形態受到酸堿度以及氧化還原電位的影響，進而在具體的存在形態上存在著很大的差異。就現階段而言，對于重金屬在環境中存在形態的研究方式主要有化學提取、連續提取程序、電化學技術、分級以及分子尺度儀器檢測技術等，但是每一種技術途徑都存在著一定的優缺點，隨著科學技術的不斷發展，未來的重金屬研究領域必然會找到一個最為合適的研究方式，進而對重金屬做出正確的評價。

[1] 李岑，占堆，楞本才讓，等.藏藥佐太的化學成分、汞配位結構及微觀形貌分析[J].光譜學與光譜分析，2015，21（4）：1072-1078.

[2] 范春輝，張穎超，王家宏，等.基于Tessier-AAS法的華中大農區污染紅土Pb賦存形態非生物轉化機制研究[J].光譜學與光譜分析，2015，14（2）：534-538.

Research Progress on Chemical Speciation of Heavy Metals in the Environment

Zhou Si-li，Yu Xian-wu，Wu Xiao-bing

firstly，the environmental conditions which affect the chemical speciation of heavy metals were introduced，and then the chemical forms of heavy metals in the environment were analyzed and introduced.

heavy metal；environmental condition；chemical form；research progress

X53

A

1003–6490（2016）09–0122–01