李志飛

【摘? 要】隨著國(guó)家對(duì)海洋環(huán)境的重視程度越來越高，對(duì)海洋環(huán)境的檢測(cè)也越來越重視，而對(duì)于海洋環(huán)境的檢測(cè)方法儀器，也一直在不停改進(jìn)中，對(duì)海水中重金屬檢測(cè)方法和處理技術(shù)的研究也在逐年增加。重點(diǎn)介紹海水中重金屬檢測(cè)的原理研究進(jìn)展及其優(yōu)缺點(diǎn)，包括目前應(yīng)用較多的檢測(cè)方法有原子吸收光譜法、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法、原子熒光法、陽(yáng)極溶出伏安法、分光光度法、X 射線熒光光譜分析法等。提出海水中痕量重金屬檢測(cè)方法法人選擇。

【關(guān)鍵詞】海水;重金屬;檢測(cè)方法

引言

正常情況下，海水中重金屬含量很低，屬于痕量元素，痕量重金屬對(duì)海洋中的動(dòng)植物不會(huì)有太大的影響。然而，近年來科技與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，越來越多的工業(yè)廢水和生活污水被排放在海洋里，這種廢水含有大量的重金屬，排入海洋后被海洋中的浮游生物吸收了，在食物鏈中，反過來又影響到人類的生存，造成重金屬中毒事件。選擇海水重金屬檢測(cè)方法及處理技術(shù)研究實(shí)具有時(shí)代的意義，重金屬檢測(cè)方法和其它物質(zhì)的檢測(cè)方法一致的，海水中的重金屬檢測(cè)方法有多種，在具體的選擇上要看所選方法的靈敏度、精確度、檢測(cè)速度的快慢、分析速度的快慢等具體如下。

1.原子吸收光譜法

原子吸收光譜（AAS），顧名思義，是一種利用物質(zhì)中的原子吸收特定波長(zhǎng)的光來推斷物質(zhì)含量多少的方法。具體原理是，在我們生活的自然環(huán)境中，存在著大量的原子，這些原子以不同的形式存在，它們的氣態(tài)原子對(duì)不同波長(zhǎng)的光具有不同的靈敏度，對(duì)于這些非常敏感的波長(zhǎng)的光，一旦吸收了非常敏感的波長(zhǎng)的光，就可以獲得能量，這樣這些液態(tài)原子就有了躍遷能力。它們將使用從光捕獲的能量來完成從地球到激發(fā)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。在原子論中，最重要的是能級(jí)理論，根據(jù)能級(jí)理論，不同類型的原子有不同的電子類型和電子數(shù)量，使它們的能級(jí)不同。因此，這些原子的能量躍遷所需的能量也是不同的。這些不同能級(jí)的原子會(huì)在其最敏感的波長(zhǎng)吸收光，這也稱為共振現(xiàn)象，即不同能級(jí)的電子有能力與不同波長(zhǎng)的光共振。此時(shí)，與特定能級(jí)的電子最能共振的光，也將等于這類原子在激發(fā)躍遷后發(fā)出的光的波長(zhǎng)。因此，如果有一種光源可以發(fā)出特定波長(zhǎng)的光，當(dāng)這些特定波長(zhǎng)的光照射到原子表面時(shí)，原子會(huì)反射光源的光譜線，削弱光源中的光能。目前，如果光源對(duì)某一特定波長(zhǎng)的光的吸收率固定為A，則應(yīng)與材料中待測(cè)元素的含量成正比，即原子KC，其中K為比例系數(shù)，C為待測(cè)元素的含量。上述公式是全原子吸收光譜法定量檢測(cè)的理論基礎(chǔ)。雖然原子吸收光譜法非常精密選擇性由于原子吸收光譜線只發(fā)生在主系統(tǒng)中，而且光譜線窄，光譜干擾低，選擇性高，測(cè)量簡(jiǎn)單、快速且靈敏度高，傳統(tǒng)分析的大多數(shù)元素可以達(dá)到10-6級(jí)。還可以在10或9個(gè)層次上進(jìn)行測(cè)量。分析范圍廣泛，目前可測(cè)量的項(xiàng)目多達(dá)73個(gè)，無論是低或高含量的項(xiàng)目，還是小或小的項(xiàng)目，甚至是大的項(xiàng)目;金屬或金屬項(xiàng)目。非金屬和可間接測(cè)量的有機(jī)物;和可測(cè)量的液體樣品。固體原子吸收光譜線的強(qiáng)度受溫度影響較小不需要在相反的背景下測(cè)量信號(hào)強(qiáng)度也不需要激勵(lì)所以化學(xué)干擾要少得多重要的使用自動(dòng)取樣技術(shù)或高精度測(cè)量，低含量常規(guī)測(cè)量的精度在1%至3%之間，相對(duì)偏差小于1%。但是，原子吸收光譜法有它的限制，不可能同時(shí)分析多個(gè)元素，也不太容易溶元素的測(cè)量也難于準(zhǔn)確測(cè)量，標(biāo)準(zhǔn)操作曲線的線性范圍更窄，因此很難有效運(yùn)行。分析一些復(fù)雜的樣品需要進(jìn)一步消除干擾。前處理比較麻煩。樣品檢測(cè)花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)。

2.電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法

電感耦合等離子體原子發(fā)射分析的主要原理是物質(zhì)在高頻感應(yīng)耦合條件下產(chǎn)生等離子體放電現(xiàn)象。等離子體放電在所有方向同時(shí)發(fā)射光能。通過光能分析就可以完成物質(zhì)含量的分析。電感應(yīng)耦合等離子體發(fā)射光譜法具有小干擾、時(shí)間分布穩(wěn)定性、線性范圍及其他優(yōu)點(diǎn)可以同時(shí)讀取多個(gè)元素的特征光譜，同時(shí)對(duì)多個(gè)元素進(jìn)行定量和定性分析。分析直接光譜儀的相對(duì)靈敏度為10-6，10-3-10-9g，電感耦合等離子體發(fā)射光譜法是一種小干擾分析。方法一般規(guī)則，當(dāng)分析物濃度超過檢測(cè)限值100倍時(shí)，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差≤10%，標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)偏差≤1.4%.他可用于測(cè)量紫外線和紫外線中幾乎所有的光譜線?？梢姷囊獪y(cè)量的元素范圍很廣，幾十個(gè)元素可以用一個(gè)測(cè)量次數(shù)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的，不足之處在于設(shè)備和操作費(fèi)用較高，樣品分析的成本比較高，對(duì)于分析人員的要求也比較高。樣品一般需預(yù)先轉(zhuǎn)化為溶液（固體直接進(jìn)樣時(shí)精密度和準(zhǔn)確度降低），對(duì)有些元素優(yōu)勢(shì)并不明顯。

3.原子熒光法

基本原子在吸收特定頻率輻射后被激活在高能量狀態(tài)下，當(dāng)它回到低能量狀態(tài)時(shí)，它以光輻射的形式發(fā)出特殊波長(zhǎng)的熒光光，實(shí)驗(yàn)人員可根據(jù)熒光強(qiáng)度測(cè)量重金屬樣品的含量，該檢測(cè)方法被稱為原子熒光。經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，原子熒光法也算是比較成熟的重金屬檢測(cè)方法，其高靈敏度和抗干擾性與其它檢測(cè)方法不可以相比的。目前，這一技術(shù)主要用于檢測(cè)汞、砷和兩種重金屬，因?yàn)檫@個(gè)檢測(cè)方法非常有限，該技術(shù)僅用于檢測(cè)海水中的重金屬。

4.陽(yáng)極溶出伏安法

通過這種檢測(cè)方法，通過將還原電勢(shì)施加于工作電極，當(dāng)電極電勢(shì)超過所需檢測(cè)金屬的離子析出電勢(shì)時(shí)，海水中的被檢測(cè)金屬離子就會(huì)被還原為金屬電鍍于工作電極表面，這種情況下如果反向掃描電勢(shì)的話，就可以根據(jù)計(jì)算電流峰高來和相同條件下的海水相比較來得出海水中的重金屬含量。這個(gè)檢測(cè)方法曾經(jīng)廣泛應(yīng)用于銅鉛鎘鋅等重金屬的檢測(cè)，但是由于檢測(cè)限較低，重現(xiàn)性較差，這種檢測(cè)技術(shù)較少使用了。

5.分光光度法

光譜法是一種傳統(tǒng)的現(xiàn)代光學(xué)檢測(cè)方法比色法基礎(chǔ)理論是朗伯和比爾共同提出的朗伯-比爾定律取出特定波長(zhǎng)的光譜線，將這束光譜線發(fā)射到物質(zhì)含量均勻的非無色溶液后，溶液中的物質(zhì)吸收了產(chǎn)生共振的波長(zhǎng)的光譜。該吸收線的過程與溶液中該物質(zhì)的濃度成線性關(guān)系。但是該方法對(duì)于大批量樣品檢測(cè)，相當(dāng)花費(fèi)人力。

6.X 射線熒光光譜分析法

X 射線熒光光譜分析法，其主要原理是采用 X 射線光源，將光源發(fā)射的 X 射線水平照射到待測(cè)物質(zhì)表面，此時(shí)待測(cè)物質(zhì)在高強(qiáng)度射線的照射下，物質(zhì)表面將發(fā)出微弱的熒光，通過采集物質(zhì)散發(fā)出的熒光的強(qiáng)度即可分析待測(cè)樣品內(nèi)含有特定物質(zhì)的濃度，X射線熒光分析的優(yōu)點(diǎn)是：采樣方法敏感，大多數(shù)樣品可以檢測(cè)到。試驗(yàn)速度快，許多樣品可以在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。時(shí)間分析結(jié)果可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)直接導(dǎo)出。但是該方法在海水中痕量重金的應(yīng)用還是比較少。

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