重金屬測定及其前處理技術

重金屬測定及其前處理技術研究綜述溫州大學生命與環(huán)境科學學院11環(huán)境科學摘要：本文主要研究了土壤重金屬的測定方法和前處理技術，著重對前處理（消解）和測定技術進行探討。對以電熱板消解法、微波消解法、王水提取法為代表的消解方法，以原子熒光光度法、電感耦合等離子質譜法、電化學陽極溶出伏安法的傳統(tǒng)檢測方法和酶檢測為代表的新型檢測法進行研究，分析其優(yōu)缺點。關鍵詞：重金屬前處理傳統(tǒng)檢測新型檢測消解引言今年來土壤重金屬污染問題日益嚴重，對土壤重金屬含量、形態(tài)的測定、分析就顯得尤為重要。在重金屬分析中，樣品的前處理是關鍵，土壤中的重金屬，因其種類、含量不同，測定的方法也不一。而現(xiàn)在重金屬的測定方法也很多，不但有原子吸收分光光度法為代表的傳統(tǒng)檢測方法，更有類似酶檢測的新型方法。1土壤重金屬一般來說，土壤中含有一定量的重金屬，但是由于人類活動或其他自然事件致使土壤中的重金屬含量明顯超出原生含量，并導致土壤環(huán)境惡化時，就表示土壤遭受了重金屬污染。常見的土壤重金屬有鐵、鋅、汞、錳、鎘等，砷雖然是一種類金屬，但它也常包括在土壤重金屬內。2重金屬的危害當土壤中重金屬的含量超出其承受值后，土壤的理化性質、微生物特征、群落結構和功能的穩(wěn)定便會受到直接影響。其次，植物的生長和質量也會受到嚴重威脅。當然，土壤的污染會通過食物鏈、水、大氣對人類的健康造成無法估計的危害。3土壤重金屬的檢測重金屬（以土壤樣本為例）的測定過程一般如下：①樣品采集②、風干（自然風干或根據(jù)需要采用其他烘干方法）③粉碎過篩④樣品消解⑤測定本文主要對過程中的消解和測定方法進行研究。3.1土壤樣品的消解方法對樣品進行消解是為了使待測金屬離子從土壤中的有機、無機復合體中釋放出來，以便對其進行測定。3.1.1電熱板消解法電熱板消解法主要：①土壤樣品置于聚四氟乙烯坩堝，用水濕潤加鹽酸過夜②第二天補加硝酸、氫氟酸、高氯酸③將坩堝放在電熱板上加熱至產生大量濃厚白煙④去蓋，經常搖動坩堝使硅化物揮發(fā)⑤冷卻，用50%硝酸1ml溶解轉移到容量瓶中，并加入5ml硝酸鑭溶液（消除共存成分鐵的干擾）⑥1%稀硝酸定容，待測。其主要的優(yōu)點是設備簡單，應用廣泛；但也相應有耗時；耗材；操作復雜；敞開的加熱消解系統(tǒng)產生大量有毒氣體，危害周圍人體和環(huán)境等缺點。且土壤中存在大量的鈣硅鎂等無機礦物成分，常規(guī)電熱板消解很難將樣品徹底消解，部分重金屬元素存在于土壤的礦物晶格中，且晶格能較大，電熱板法很難破壞晶格穩(wěn)定性。[i]3.1.2微波消解法微波消解的主要方法是：①稱取樣品至于微波聚四氟乙烯消解罐中，去離子水濕潤，加硝酸、氫氟酸、高氯酸②按照升溫程序加熱消解③冷卻轉移至聚四氟乙烯坩堝中，加入高氯酸，電熱板加熱至內容物呈粘稠狀④稍冷加入顏色，溫熱溶解可溶性殘渣，轉移至容量瓶中⑤硝酸鑭溶液，冷卻用1%稀硝酸定容，待測。其主要優(yōu)點有加熱快、升溫高、消解能力強、縮短溶樣時間、酸消耗量少、避免樣品的揮發(fā)損失、減少樣品污染、降低勞動強度、改善工作環(huán)境等;其不足時微波消解技術不夠成熟輔助消解試劑的選擇憑經驗，有待進一步探索研究。3.1.3王水提取法王水是鹽酸和硝酸按照3:1的比例配制而成，其消解是①稱取土壤樣品于250反應瓶，以水濕潤樣品，緩緩加入濃鹽酸，濃硝酸②靜置，加熱到回流溫度，在沸騰狀態(tài)下保持一定時間③冷卻樣品，用稀硝酸沖洗反應瓶，將溶液轉移至容量瓶中，定容待測。其主要優(yōu)點是避免使用氫氟酸和高氯酸等危險試劑、減少酸揮發(fā)的影響、對標準物質的均勻性要求較低。其缺點是取樣量大、標準物質消耗量較大、加熱過程需要冷卻水，且結果受實驗過程的影響較大。"4測定方法測定重金屬的方法有很多，不僅有傳統(tǒng)的檢測方法，今年更出現(xiàn)了新型檢測方法。4.1傳統(tǒng)檢測方法4.1.1原子吸收光譜法（AAS）這種方法根據(jù)蒸氣相中被測元素的基態(tài)原子對其原子共振輻射的吸收強度來測定試樣中被測元素的含量。具有分析精度好、分析速度快、應用范圍廣（可測定的元素達70多個）、儀器較簡單，操作方便的優(yōu)點，但多元素同時測定尚有困難。4.1.2原子熒光光度法原子熒光光度法（AFS）是通過待測元素的原子蒸汽在輻射能激發(fā)下所產生熒光的發(fā)射強度來測定待測元素的一種分析方法。雖然檢出限比原子吸收法要低，譜線清晰干擾少，靈敏度較高，線性范圍大但測定的金屬種類有限（用于分析汞、砷、銻、鉍、硒、碲、鉛、錫、錯、鎘鋅等11種元素）。4.1.3電感耦合等離子質普ICP-MAS將電感耦合等離子體與質普聯(lián)用，利用電感耦合等離子體使樣品氣化，將待測金屬分離，進入質普測定。靈敏度高、速度快，可在幾分鐘內完成幾十個元素的定量測定；干擾相對少；樣品的制備和引入較簡單。4.2新型檢測法4.2.1酶檢測法酶分析法的基本原理是重金屬離子對于某些酶的活性中心具有特別強的親和力，與之結合后會改變酶活性中心的結構與性質，引起酶活性下降，從而使底物一酶系統(tǒng)產生一系列的變化，諸如使顯色劑的顏色、電導率、pH值和吸光度等發(fā)生變化，這些方法可以直接用肉眼加以辨別或者是通過電信號、光信號被檢測到，這樣可以判斷重金屬的存在或者測定其濃度。目前已經有多種酶用于重金屬離子的測定，如脲酶、磷酸酯酶、過氧化氫酶、葡萄糖氧化酶等，最常用的是脲酶。5結論通過對比幾種前處理消解方法的消解速度、安全系數(shù)、操作簡便程度，以及對樣品的消解能力情況分析，微波消解法更能很好的消解土壤樣品；通過對樣品檢測結果，以及操作的簡易程度、時間的控制的對比，電感耦合等離子質普方法測定土壤重金屬較為可靠。]聶容春，