生活飲用水中重金屬鉛的檢測方法研究

虞 馮

（寧波中普檢測技術(shù)服務(wù)有限公司，浙江寧波 315100）

在自然的水環(huán)境中重金屬的含量較低，一般都屬于微量和超微量元素，并不會對自然界的動植物產(chǎn)生一定的損害。不過，由于人類社會的不斷發(fā)展，很多含有重金屬物質(zhì)的廢物被排入到自然環(huán)境之中，使得自然水域的重金屬污染物質(zhì)濃度不斷升高。其中一些會直接被人體所吸收，更多的是會被水生動植物吸收然后進入食物鏈中，最終危害到人類的健康[1]。例如，在2013年5月，我國的廣東地區(qū)出現(xiàn)的眾多湖南產(chǎn)含Cd毒大米一事就造成了較大的影響。無獨有偶，早在2011年3月，在我國的浙江地區(qū)就發(fā)生了一起大規(guī)模兒童血鉛濃度超標(biāo)事件，始發(fā)地散布在一家鉛蓄電池收集點的周圍村莊。很多印刷產(chǎn)品、食物外包裝、家庭裝飾產(chǎn)品以及不可杜絕的汽車尾氣的排放都會造成一定的鉛中毒。鉛進入人體后將會影響到新生血液的產(chǎn)生，進而使得人體出現(xiàn)貧血癥狀；也會通過血液傷害到人體的神經(jīng)系統(tǒng)，使得腦部神經(jīng)形成損傷；甚至經(jīng)過母體，不利于正常胎兒的生長。當(dāng)前，眾多的學(xué)者分析重金屬的主要存在領(lǐng)域包括有自然水體、生物富集和自然沉積物中，重點研究了包括Cu，Pb，Zn，Cd，Cr，Hg，As在內(nèi)的七種對于生物傷害最大的重金屬物質(zhì)，并且進行了眾多的分析檢測和治理方面的探究。

當(dāng)前，主要的分析方式包括原子吸收光譜法（Atomic Absorption Spectrometry，AAS）、原子熒光法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）、陽極溶出伏安法（Anodic Stripping Voltammetry）、催化極譜法（Catalytic Polarography，CP）、電感耦合等離子體質(zhì)譜法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）[2]。傳統(tǒng)的原子發(fā)射光譜法、分光光度法、原子熒光光譜法等檢測方法雖各有優(yōu)點[3]，但在檢測的速度、批次數(shù)等方面仍有缺陷[4]。因此需要尋找更加快速、準(zhǔn)確的檢測方法用于重金屬的檢測。石墨爐原子吸收光譜法的原理是電流通過石墨管產(chǎn)生高溫、高熱，使樣品原子化，再根據(jù)蒸汽相中待測元素的基態(tài)原子對其共振輻射的吸收進行定量分析。該方法發(fā)展時間長，技術(shù)成熟，原子化效率高，具有檢出限低、精密度好、分析速度快等特點[5]。通過幾種飲用水中鉛、鎘、鉻、鎳含量的檢測結(jié)果對比，并結(jié)合操作的難易程度，為檢測飲用水中重金屬離子找到一個更快速、可靠的方法，提高了飲用水檢測的質(zhì)量。

利用石墨爐原子吸收光譜法進行樣品的檢測需要進行的前處理較為簡單，響應(yīng)度高，準(zhǔn)確性較大，可供研究的范圍廣，抗干擾性較強，最終的結(jié)果更加可靠[6]。由于具有上面這些優(yōu)勢，石墨爐原子吸收是當(dāng)前檢測重金屬濃度的最常用的方式之一。通過GB/T5750.6—2006《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗方法-金屬指標(biāo)》的檢測標(biāo)準(zhǔn)[7]，也能夠看出石墨爐原子吸收法是目前檢測生活飲用水中重金屬最為常用的方法之一。利用上述途徑，添加一定量的NH4H2PO4溶液，可以有效地去除含Cl物質(zhì)和NO3-類物質(zhì)對于最終結(jié)果的影響[8]。

1 實驗部分

1.1 實驗設(shè)備和儀器

1.1.1 純凈水

①HNO3（優(yōu)級純，濃度≧65%）。

②H3PO4（優(yōu)級純），國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

③NH4H2PO4（分析純），國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

④Mg（NO3）2（分析純），國藥集團化學(xué)試劑有限公司。

1.1.2 標(biāo)準(zhǔn)樣品

①鉛標(biāo)準(zhǔn)試劑溶液（1g/L，介質(zhì)為1.0摩爾/升的HNO3），國家有色金屬及電子材料分析測試中心。

②鉛標(biāo)準(zhǔn)樣品[（0.378±0.017）mol/L]，環(huán)境保護部標(biāo)準(zhǔn)樣品研究所。

1.1.3 實驗設(shè)備

①電子天平；100mL容量瓶，250mL的容量瓶，10mL的具塞刻度比色管，0.1~1mL的移液槍，10.0mL的移液管；膠頭滴管，藥匙，燒杯，量筒，玻璃棒，洗耳球若干。

②石墨爐原子吸收分光光度計及其配套設(shè)備。

③高純Ar（99.999%），上海申艷化工有限公司。

④鉛空心陰極燈。

⑤VARIAN-AA240Z石墨爐原子吸收分光光度計一臺。

⑥進樣杯。

1.2 實驗步驟

1.2.1 方法一

分別用移液管準(zhǔn)確吸取1.00mg/L的Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液0mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL置于100mL的容量瓶中，然后分別加入配制好的120克/升的NH4H2PO4溶液10mL，之后加入50克/升的Mg（NO3）2溶液1mL，用（1+99）的HNO3液稀釋到容量瓶的刻度線，混合均勻。此時配制的即為濃度在0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確量取250微升的Pb標(biāo)準(zhǔn)樣品[（0.378±0.017）mg/L]到10mL的比色管中，然后添加配制好的120克/升的NH4H2PO4溶液10mL，之后加入50克/升的Mg（NO3）2溶液1mL，用（1+99）的HNO3溶液稀釋到容量瓶的刻度線，混合均勻。儀器設(shè)置參數(shù)為波長λ為217nm，燈電流為12mA，狹縫寬度為0.7nm，用乙炔氣+空氣燃燒用氬氣作為載流氣，氣體流量參數(shù)設(shè)置為2.0后，用（1+99）的H3PO4溶液（現(xiàn)配）作為基質(zhì)，用高純Ar作為載氣，以配制好的0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，然后進行鉛標(biāo)準(zhǔn)品的檢測[9]。

1.2.2 方法二

分別用移液管準(zhǔn)確吸取1.00mg/L的Pb標(biāo)準(zhǔn)溶液0mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL置于100mL的容量瓶中，用（1+99）的HNO3液稀釋到容量瓶的刻度線，混合均勻。此時配制的即為濃度在0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。準(zhǔn)確量取250微升的Pb標(biāo)準(zhǔn)樣品[（0.378±0.017）mg/L]到10mL的比色管中，然后用（1+99）的HNO3溶液稀釋到容量瓶的刻度線，混合均勻。依據(jù)方法一設(shè)置好儀器參數(shù)后，用（1+99）的H3PO4溶液（現(xiàn)配）作為基質(zhì)，用高純Ar作為載氣，以配制好的0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制，然后進行鉛標(biāo)準(zhǔn)品的檢測。

1.2.3 方法三

準(zhǔn)確量取25mg/L的鉛標(biāo)準(zhǔn)樣作為母液，用（1+99）的H3PO4溶液（現(xiàn)配）作為基質(zhì)，用高純Ar作為載氣。設(shè)置儀器為自動配置標(biāo)液。以配制好的0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液進行標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制。準(zhǔn)確量取250微升的Pb標(biāo)準(zhǔn)樣品[（0.378±0.017）mg/L]到10mL的比色管中，然后用（1+99）的HNO3溶液稀釋到容量瓶的刻度線，混合均勻，然后進行鉛標(biāo)準(zhǔn)品的檢測。

2 結(jié)果與分析

如圖1所示，通過對比方法一與方法二繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線能夠看出，在同一含量的鉛標(biāo)準(zhǔn)使用溶液中，方法二檢測出的吸光值相對于方法一來說較高，而對于較低含量的生活飲用水水樣來說，使用方法二進行檢測顯然更加精確。如表1所示，依據(jù)方法一繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線以及對比鉛標(biāo)樣的吸光度，得出的最終的含量值相對于鉛標(biāo)準(zhǔn)樣品的真實含量[（0.378±0.017）mg/L]偏高，可以看出通過方法一繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線圖k值較差。所以能夠看出，利用石墨爐原子吸收光譜法測定在生活飲用水中較低含量的Pb，不必要加入NH4+液體來抵消水中含有的低量的Cl-和NO3-關(guān)于最終實驗結(jié)果的影響，所以利用方法二進行檢測，比方法一的最低檢出限要低，在日常的分析中有更好的適用性。通過圖1，以方法三與方法二做比較能夠看出，其繪制的標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線，在利用同一濃度的鉛標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過檢測得出的吸光值，方法三相對方法二更高，不過在方法三中的最高含量的鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液檢測得出的吸光值大于了儀器檢測的最佳范圍，不能適用于分析高濃度水樣中的Pb含量的分析。通過表1，能夠看出依據(jù)方法三的標(biāo)準(zhǔn)曲線和標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光值一起計算出的濃度比標(biāo)準(zhǔn)樣品的實際濃度要低，說明曲線三斜率偏高。由此說明，用石墨爐原子吸收光譜法來測飲用水樣品中的Pb，不適合選用預(yù)配制法，因此相對于本文中的所提到的方法二和方法三，方法二更合適于實驗室中測飲用水樣品中的Pb。

圖1 Pb測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表1 各方法測Pb的吸光值

3 結(jié)束語

經(jīng)過以上三種分析方式進行對比，通過石墨爐原子吸收光譜法測定生活飲用水中的Pb的含量，通過方法二繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線以及鉛標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光度得出的數(shù)值，其標(biāo)準(zhǔn)樣品的Pb的含量在0.364mg/L，對比參考濃度（0.378±0.017）毫克/ 升能夠符合檢測標(biāo)準(zhǔn)要求，其他兩種方法在檢測中得出的標(biāo)準(zhǔn)樣品的數(shù)值大于或者小于其參考濃度的區(qū)間范圍。由此可以看出，通過方法二繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線二用于分析檢測生活飲用水樣品中的Pb更符合檢測要求，而其他兩種分析方法繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率或高、或低，通過石墨爐原子吸收光譜法來檢測生活飲用水中的Pb利用方法二的實驗過程能夠達到更快、更科學(xué)準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。