水質檢驗中的重金屬測定分析

王 芳

（西華師范大學 化學化工學院，陜西漢中 23000）

在城市化發展進程越來越快的當今社會，環境污染愈發嚴重，尤其是大量工業廢水、生活污水的排放急劇降低了水資源的質量，污染問題早已成為亟待解決的重大問題。重金屬在水質中大多以離子形式存在，其特點多種多樣，隱蔽性強、來源廣、生態效應復雜。目前，重金屬的主要來源是人為污染，包括金屬加工、農藥施肥、生活垃圾排放、工業廢水等，再加上地質侵蝕和風化等自然因素的影響，也會促使重金屬進入到人體。一旦人體直接飲用，就會造成貧血等健康問題，因此這就需要測定并處理水質中的重金屬。但是就目前實際情況來看，測定技術上仍然存在諸多明顯的不足和缺陷，重金屬降解并沒有達到規定標準，而重金屬的總量和類別需要認真掌握。所以說，測定方法的正確使用是非常有意義的。

1 測定重金屬的重要性

在日常生活中，飲用水和自來水的來源都是大自然中的優質資源，首先需要將這些水輸送到家家戶戶，過濾和消毒是必不可少的環節，只有這樣才能使水的質量得到高度保障，但是在可靠資源研究中顯示：在處理水中的雜質過程中，金屬的存在給水質的處理加大了難度，因為重金屬本身的結構復雜，類型多樣，所以對不同的機體產生的危害不同。如果水質中的重金屬含量較多，那么就說明重金屬在這一水質中是可以長期存在的。應盡量避免直接使用水資源，可能造成人體的機能損傷，并伴隨多種并發癥的產生，如果水質中含鋁，飲用后會與體內胃蛋白酶發生反應；如果是鉛，則會造成貧血問題，可以看出各類重金屬的不同，對身體受損是一定的。

目前，能夠精準測定高質量水質的方法很少，大部分都是以重金屬為主要參照物，應正確選擇較為合適的化學物質。將化學物質投到水中，使其與重金屬離子發生反應，最后產生沉淀靜置水中，這樣就能成功地將金屬離子從水中分離出來。因此，在處理水質之前，應該掌握各種重金屬離子的化學性質和物理性質，并正確測定它們的實際含量，只有這樣才能夠夯實工作基礎，所以重金屬的測定分析是十分重要的，可為人類健康提供保障，其存在的意義是不容小覷的。

2 重金屬的測定方法

在水質中檢測重金屬的方法有很多，每種方法都有它的獨到之處，要切入實際，科學合理地選擇相對應的配套使用。例如測定水質中的汞能夠采用冷原子吸收法、雙硫腙分光光度法；對于鉻來說，采用直接火焰原子吸收分光光度法、比色法、硫酸亞鐵銨滴定法較為合適；對于鉛來說，采用原子吸收分光光度法、雙硫腙分光光度法、陽極溶出伏安法、示波極譜法是最恰當的；對于銅來說，可以采用二乙氨基二硫代甲酸鈉萃取分光光度法、新亞銅靈萃取分光光度法。不同重金屬元素采用不同的測定方法，有利于最大限度地提高測定的準確性。本文對目前應用最多的五種測定方法進行了闡述，希望能夠為水質檢驗部門提供參考。

2.1 電化學法

從實際意義上來講，完全處理水質中含有的重金屬離子，一系列的化學反應是重中之重。排放到河流中的水之所以會含有重金屬，就是因為其來源于化工廠的廢水等，所以可以采取國內外先進的化學手段測定水質中的重金屬離子，電化學法就是基于這種原理的處理方法。不同金屬元素所具有的電化學性質差異較為明顯，因此可以利用電化學法對水質中含有的重金屬離子進行測定，然后與已知的重金屬元素的電化學性質進行一一對照，從而可以進一步確定出水質中含有的重金屬元素。在實際的測定過程中，要想高效應用電化學法對水質進行檢驗，必須在化學池內進行檢驗的全過程。對水質進行取樣后放入到化學池內，調整設置好各項參數后。開始測定。電化學法由于測定設備簡單，檢驗測定周期較短，所以大多數檢驗人員使用這種方法進行測定較多，同時經過不斷地改進和完善，電化學法對銅、鎳等重金屬元素檢驗都具有非常良好的效果。

2.2 原子吸收光譜法

近年來，隨著物理學科的快速發展與進步，我國在光、電等領域也取得了眾多的突破，光譜法就在很多領域中都表現出了較好的應用效果。原子吸收光譜法是最近幾年經過研發而開始應用的一種水質檢驗方法。該方法檢驗水質的效果極佳，因此已經成為水質檢驗部門最常選擇的檢驗方法之一。在眾多重金屬元素中，鉛和汞元素對人體極易造成較大的傷害。如果水質中這兩種元素含量過高，就必須經過凈化處理才能投入使用。而原子吸收光譜法測定這兩種元素的效率極高，在實際測定過程中，利用吡咯烷二硫代氨基甲酸銨和甲基異丁酮萃取水質中含有的鉛，利用濾膜技術可以獲取水質中含有的汞，進而測定出鉛、汞的實際含量。大多數情況下，原子吸收光譜法很少單獨使用，通常會同其他技術配合使用，檢驗水質中的重金屬元素。

2.3 熒光分析法

在進行物理實驗的過程中發現，許多物質經過光照射后，其內部都會明顯發生一些物理變化，如電子的運動強度顯著增加，再加上光照達到一定強度后，電子就會轉化為激發態。但是由于激發態下的電子不穩定，一旦失去高強度的光照干擾，就會馬上恢復到原來的穩定狀態。狀態轉變的過程中，物質會發射一定波長的光，這種光其實就是熒光。因為物質不同所構成的元素價態也會完全不同，實際發射出的熒光波長、熒光頻率也不同，所以若能準確分析發射出的熒光，就能在此基礎上確定出物質的組成成分。現在能夠發射出熒光的物質種類極多，再加上科學技術的進步與發展，能夠發射熒光的物質種類也在增加。熒光分析法在水質檢驗的重金屬測定中使用較少，究其原因，主要是由于該方法測定的精確度低。水質檢驗不僅要求準確測定重金屬的種類，更要求精確測定出重金屬的實際含量和濃度，而熒光分析法無法獲得精確的數據，只是根據實際發出的熒光效果，對水質中重金屬的種類和濃度有個大概的測定范圍。

2.4 分光光度法

分光光度法是一種基于光學原理對重金屬展開測定的分析方法，其主要原理是：一旦電子處于躍遷狀態時，就會吸收一定的光譜進而產生可見光。不同物質內部的電子在躍遷時也會存在明顯的不同，所吸收的光譜也不同。分光光度法不僅能夠準確檢驗出水質中所含重金屬的種類，還能夠進一步測定出水質中重金屬的含量。然而當前分光光度法的實際應用效果并不是很理想，因為該方法在具體應用過程中必須結合熒光分析法共同測定，這兩種測定方法能夠互相彌補自身存在的缺陷，才有利于提升水質檢驗的效率，促使重金屬測定更加精確。雖然分光光度法還不夠成熟，但是相信未來隨著高新科學技術的研發與進步，其應用效果將會顯著提升。

2.5 生物化學法

經過多年的研究與探索，傳統的化學物理學科雖然理論逐漸趨于完善，但是能上升的進步空間畢竟有限，所以必須注重探索生物等新興學科。而生物化學法就是結合生物學科和化學學科的一種技術。生物化學法作為一種新興的水質測定方法，即使理論儲備已經相對完善，但是實際應用還比較少，目前仍然處于摸索研發的階段，生物化學法具有高效、準確、綠色等諸多特點，在未來這種方法必然會成為水質檢驗的主要方法之一。現在的生物化學法，主要是通過利用酶等一些特殊的化學物質，使其與重金屬產生化學反應，進而改變了酶的活性，隨之pH、電導率等也會發生明顯的變化，通過仔細觀察這些變化，就可以準確測定出水質中的重金屬元素。另外，還可以利用生物體內抗原和抗體具有的特性，首先對重金屬離子進行絡合處理，充分與重金屬結合，同時鑒于抗原和抗體本身具有較強的針對性，如果選擇的絡合物不能夠與抗原抗體產生反應，就無法準確測定出水質中含有的重金屬，因此生物化學法應用目前還存在很大的局限性，仍然需要不斷實驗和改進。

3 結束語

水資源一直是我國賴以生存的基礎保障，而地球表面由于富有大量的水資源，因而成為最適合人類生存的星球，若水質遭遇嚴重污染就會極大地威脅到人類的生存。近年來，全球高度關注環保工作，而水質檢驗是環保的重要方面，在水質檢驗中開展重金屬測定更是與人類生存與發展有著緊密的聯系，重金屬的科學準確測定對于保護水資源和保證人類身體健康具有十分現實的意義。水質檢驗中的重金屬測定方法多種多樣，對重金屬測定的價值具有顯著的意義。在實際測定過程中，要嚴格遵循不同地理位置水質的實際情況，每一種測定方法都有其自身特點，所以要選擇一種最科學、高效的方式進行測定，或者可以有針對性地選擇兩種最合適的方法結合使用，從而可以最大限度地提高金屬測定的準確性。