重金属检测技术在水质检测分析中的应用分析

重金属检测技术在水质检测分析中的应用分析

陈金凤

三亚环境检测技术服务有限公司，海南三亚572000

摘要：水质污染是当前环境领域面临的一个重大挑战，尤其是在工业化和城市化迅速发展的背景下，重金属污染问题引起了广泛关注。因此，为了有效监测和控制水中重金属的浓度，各种先进检测技术相继出现，且各类技术各具特点，在灵敏度、选择性及操作复杂性方面存在差异。本文将重点研究不同类型的重金属检测技术，并结合具体实例分析重金属检测技术在实践中的具体应用，旨在为相关人员及技术应用提供有价值的参考。

关键词：重金属检测；水质分析；光谱检测技术

1重金属检测技术的发展与分类

1.1光谱检测技术

1.1.1  电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱法是一种先进的光谱检测技术，其核心原理主要集中在重金属及其他元素的检测上。这一方法通过将样品引入高温的电感耦合等离子体中，使待测物质迅速离子化。与传统无机检测工艺相比，如火焰光度法或原子吸收光谱法，电感耦合等离子体质谱法具有显著优势。首先，该方法不需要大量样本采集，可以直接从液态样品中提取所需信息，大大减少了前处理时间。此外，在实际操作过程中，由于其较强的抗干扰能力，相对于其他方法而言，其结果受外界因素影响较小，从而提高了数据可靠性。

1.1.2  分光光度法

分光光度法是一种通过测量待测物质在特定波长或一定波长范围内的光吸收程度，来进行该物质的定性和定量分析的方法。分光光度法具有较高的灵敏度和相对简单的操作流程，因此在水质分析、环境监测、生物医学等领域被广泛应用，并且持续发展。特别是在控制光谱干扰方面，越来越多的新型吸收光度法被研发出来，包括双波长吸收光度法、导数法以及其他先进技术。

1.1.3  荧光分析法

荧光分析法基本原理是通过紫外光照射待测样品，使得样品中的分子吸收能量并进入激发态。在激发态下，这些分子会经历一系列的碰撞和能量释放过程，最终以荧光形式重新发射出特定波长的光。这种荧光信号不仅可以反映出样品中所含物质的类型，还能够提供关于其浓度的信息。在实际应用中，结合定量和定性分析方法，可以获得更加准确和全面的检测结果。与传统的原子吸收光谱法相比，荧光分析法具有显著优势，荧光分析法则相对简便，不仅减少了操作时间，也降低了潜在的人为干扰，从而提高了实验效率。

1.2　电化学分析法

电化学分析法是指利用不同物质的电化学特性来进行重金属离子的测定，其结果包括重金属离子的种类及其对应的浓度数据。目前，该技术的发展现状显示，常用的电化学分析方法有滴安法、电位分析法、极谱法和伏安法。其中，滴安法通过控制溶液中反应物质的浓度变化，可以实现对目标离子的精确测量。

1.3　液相色谱分析技术

液相色谱分析技术是水质重金属检测中常用的一种方法，其主要特点在于流动相为液体，属于分离与分析的技术类别。在进行水质分析时，采用液相色谱可以实现对多种重金属元素的快速检测，而不仅限于单一元素。这使得研究人员能够同时监测多个污染物，提高了工作效率。值得注意的是，液相色谱法虽然具有较高的选择性和良好的重复性，但其灵敏度较低，这可能会影响某些微量重金属元素的检测。因此，在面对复杂水样或极低浓度目标物时，需要特别关注这一局限性。为了保持其优势并弥补这一不足，可以考虑将其与其他检测技术结合使用。

1.4　生物化学分析法

从生物化学分析法的发展现状来看，主要包括免疫分析法和酶分析法。这些作为新兴的重金属检测技术，其研究与应用的热度始终保持在较高水平。随着科技的发展，新材料、新技术不断涌现，为生物化学分析法提供了更多可能。

2基于实例探究水质分析中重金属检测技术的具体应用

随着当地经济的不断发展，特别是旅游业和工业的快速增长，某水库区域内出现了不同程度的污染问题，尤其是在取水口附近。为了确保用水安全，当地开展了系统性的水质检测工作。在这一过程中，为增强重金属检测技术在水质分析中的实际应用研究的可靠性，本文选择电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行实例分析。

2.1检测实验

（1）设备与试剂：本次水质检测工作主要使用电感耦合等离子体质谱仪和微孔滤膜（0.45μm）等设备。在进行水质检测作业之前，为确保实验结果的可靠性，需要对所需器具进行严格的预处理。这一过程包括在检测作业开始前12小时内，将所有相关器具浸泡在适当溶液中，以去除可能存在的污染物。同时，必须用纯净水彻底清洗这些器具，以避免任何残留物影响后续测试，最后将其晾干以备使用。检测试剂方面，本次实验主要涉及超纯水、单元素标准物质溶液、标准储备溶液（浓度为1000μg/mL）、调谐液、内标液以及高纯氩气。其中，1000μg/mL的标准储备溶液中含有铁、铜、锌、锰和镉，这些金属元素是评估水体污染的重要指标。单元素标准物质溶液包含以下成分：铁（202310），其标准值为1.52±0.07 mg/L；铜（201126），其标准值为1.07±0.04 mg/L；锌（201325），其标准值为1.92±0.08 mg/L；锰（202310），其标准值为1.46±0.07 mg/L；镉（201425），其标准值为7.75±0.49 mg/L。这些数值代表了各个金属在特定条件下应达到的浓度范围，是进行校准和验证的重要依据。此外，调谐液成分包括氧化钡、铋、铈、钴、铟及锂和铀，各自浓度均设定在10μg/L。这些成分用于优化仪器性能，提高分析精度。而内标液则包含锂、锗、钇, 铑, 铟, 铱及铋，其浓度均设定在50μg/L，用于补偿样品中可能出现的基体效应，从而提高测量的一致性与准确性。

（2）预处理与仪器设置：本次案例项目的检测对象为某水库的水样，属于地表水。在实际检测工作开始之前，相关人员对水样进行了必要的过滤和处理。这一过程不仅是为了去除悬浮物，还能有效降低可能影响后续分析结果的干扰成分。工作人员使用孔径为0.45μm的微孔滤膜完成了过滤过程，这种滤膜能够有效截留大部分细菌、藻类及其他颗粒物，从而提高样品纯度。此外，通过硝酸溶液调节溶液的酸碱值，使其保持在≤2.0，有助于稳定某些金属离子的状态，防止它们在后续分析中发生沉淀或氧化反应。对于此类检测工作而言，仪器设备至关重要。在实验进行前，相关工作人员需检查环境条件，包括实验室内湿度、温度以及循环冷却水等，以确保仪器处于正常运行状态。

（3）标准曲线的绘制与样品测定：本次水质检测主要采用外标法进行实验分析，这种方法通过对已知浓度的标准溶液进行测量，来推导未知样品的浓度。所选载流液为1%的硝酸溶液，其作用在于提供一个稳定且可重复的环境，以确保实验结果的准确性和可靠性。在绘制标准曲线时，横坐标代表标准溶液的浓度，而纵坐标则表示样品信号强度。在本次案例项目中，标准溶液的浓度设置如下：镉元素的标准溶液浓度（从标准1到标准7）分别为0、1.0μg/L、5.0μg/L、10.0μg/L、20.0μg/L、40.0μg/L和60.0μg/L。其他金属元素的标准溶液浓度同样分为七个等级（从标准1到标准7），其值依次为0、10μg/L、50μg/L、100μg/L、200 μ g /L 、400 μ g /L 和600 μ g /L。在进行样品测定之前，相关工作人员需使用硝酸溶液对系统进行冲洗，以降低背景信号强度。如果在测定过程中发现重金属元素的浓度超过了规定限值，则应及时对水样进行稀释，并重新按照规范开展后续检测工作。

2.2实验结果与讨论

在本次水质检测中，五种重金属元素的相关系数均超过0.999，这表明这些元素的浓度与信号强度之间存在显著的线性正相关关系。这一结果不仅反映了测量方法的可靠性，也为后续的数据分析提供了坚实基础。此外，根据水质重金属检测所绘制的标准曲线及仪器的检出限范围，可以看出电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）在水质重金属检测中的灵敏度较高。

为了进一步评估该技术在水质重金属元素检测中的适用性，本项目采用原子吸收光谱法对水质样品进行测定，并通过对比实验和分析来得出结论。在准确度和精密度方面，两种检测方法均满足水质重金属检测的要求。原子吸收光谱法以其操作简便、成本相对较低而受到广泛应用，但在某些情况下，其灵敏度可能不足以满足特定环境监测需求。因此，为了更全面地评估这两种方法，还进行了重复测试，并计算了各自的相对标准偏差（RSD）值，从而量化它们在实际应用中的可靠性。实验显示电感耦合等离子体质谱法在这两个指标上表现出更高的水平。

3总结

综上所述，要有效推进水环境治理工作，必须重视重金属污染问题，并加强水质检测与分析的实施力度。对于从事检测的人员而言，应当关注重金属检测技术的发展，积极引入现代化的检测手段，并掌握其应用要点，以规范地开展相关工作，从而提升重金属检测技术的应用水平。

参考文献

[1]李伟伟.环境水质分析中重金属检测技术的应用研究[J].造纸装备及材料，2023，52（1）：144-146.

[2]林越华.重金属检测技术在环境水质分析中的应用[J].世界有色金属，2022(11)：181-18.