摘要：针对现阶段水环境中重金属检测方法发展状况开展分析，分析水环境中重金属检测必要性的基础上，概述AAS法、AFS法、溶出伏安法、生物化学法四种应用较为普遍的检测技术，分别对其原理和发展现状进行介绍，并基于此对今后相关检测技术的发展方向作出分析，希望能够为更好地推动水环境中重金属检测技术的发展提供借鉴与参考。
关键词：水环境；重金属；检测方法；发展分析
1前言
水体中重金属主要来自重工业开采、冶炼、加工过程的违规排放的废气、废水和废渣，水体中金属有利或有害不仅取决于金属的种类、理化性质，而且还取决于金属的浓度、价态和形态，即使有益的金属元素浓度超标，也会产生剧烈毒性，使动植物死亡，给人民生活用水带来严重威胁。在过去，我国为谋求经济快速发展，走了不少“先发展后治理”的老路，现如今，我国已经是世界第二大经济体，习总书记在十九大报告中提出了要加快生态文明体制改革，建设美丽中国，实现中华民族永续发展。加快水污染防治，实施流域环境和近岸海域综合治理。水环境重金属污染问题成为非常重要的民生问题，加速相关行业转型升级或淘汰出局成为必然。随着我国化工、冶金、地质、环保等相关领域的产业不断优化，在这些产业的优化过程中，必备的检测项目和检测需求必将随之增多，这将带给检测分析仪器行业无限机遇。
2 水环境中重金属检测方法
2.1 AAS法
AAS法全称为原子吸收光谱法，其原理为通过测定蒸汽中目标元素基态原子同自身原子共振辐射的吸收程度判定样品中目标元素的浓度。其依照所测样品形态或元素类别的差异，可细分为FAAS（火焰原子吸收光谱法）、GFAAS（石墨炉原子吸收光谱法）和CVAAS（冷光源原子吸收光谱法）三种方法。考虑到水环境中重金属元素浓度多处于痕量或超痕量状态，所以开展相应分析作业时必须先对样品中的重金属元素进行富集。Mirzaei等人在研究中选用分散液微萃取技术对工业废水中Pb、Ni、Cr等痕量重金属开展富集（富集倍数可达800以上），并通过GFAAS法开展重金属测定。这种富集方式不仅兼具操作便捷、回收率高、精准度佳等优势，而且可以实现对多种金属元素的同步富集，极大地缩短检测耗时，提升检测效率。
2.2 AFS法
AFS法全称原子荧光光谱法，其原理为蒸汽中特定原子在吸收特定波长的光辐射后会获得激发，并在激发过程中发射出相应波长的光辐射，在特定的测试环境中，该辐射强度同原子含量呈正比例关系。AFS法具备选择性强、灵活度佳、试样使用量小、操作便捷等诸多优点，同时也有适用范围有限的不足。鉴于此，针对原子荧光产生机理同化合物构造间的关联性，有待于今后继续深入探究。Mike等人将冷蒸汽电解技术同AFS法相互结合，对长江流域水样中的金属Hg浓度进行测定，选取磷酸盐溶液充当电解液，有效规避了过渡金属离子对测量精准度的干扰。
2.3溶出伏安法
溶出伏安法是把被检测物质作为适宜电压的恒电位电解，通过搅拌作业将试样中痕量物质还原后沉积在阴极上，随后通过对电极提供反向电压，将沉积于阴极的金属离子氧化溶解，生成较为明显的峰电流，由于电流大小同被测物浓度存在正比例关系，可借由测定电流求得被测物浓度。Bernalte等人将SPGEs（丝网印刷电极）充当作业电极，在浓度为0.1mol/L的盐酸溶液中运用溶出伏安法对工业废水内的Hg含量进行测定，其Hg检出限为1.2μ/L。采用此方法对水样中Hg含量予以测定能够很好地规避基体对测定结果的负面干扰。
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2.4生物化学法
2.4.1酶抑制法
重金属离子同构成酶活性中心的巯基相互结合，可促使酶活性中心的特性与结构发生改变，降低酶活性，并促使其相应的酸碱度、电导率、吸光性等出现改变，借由对这些参数改变的测定能够实现对样品中重金属离子含量进行求解。相较于常规化学检测技术，这种生物检测法不仅高效、便捷且成本低廉，十分适用于水环境中重金属污染物的现场检测作业。Deshpande等人基于Hg对游离态乙醇氧化酶的特异性开展研究，借助化学发光技术针对酶抑制实现开展定量研究，不仅Hg检出限为6pg/mL，回收率比例达101%～110%，而且能够有效规避二价金属离子对精准度的负面影响。
2.4.2生物化学感应装置
生物化学感应装置借助生物便是物质同检测目标相互结合，借由信号转换装置可生成各类能够用于输出的讯号。常见的装置包括免疫传感装置、酶传感装置、微生物传感装置等。该技术作为一种新型的高效检测技术，近年在环境在线检测领域的应用普及速度飞快，能够实现对水环境中重金属离子的高效、精准检测。Berez等人选用磷酸酶碱性电导感应装置对水环境中重金属离子进行检测，其操作示意图如下图2所示。电导测量通过交叉电机生成10mV的交替电压，所输出信号通过选择性前置放大装置的处理后，通过禁闭放大装置予以分析。测得Ni、Co、Pb、Zn等的检出限分别是5mg/L、2mg/L、40mg/L和2mg/L，相对标准偏差不超过4%。
3 水环境重金属分析的发展趋势
近几年水环境重金属分析仪发展势头强劲，各种新兴技术的引进为它的升级增加了无限可能。下一代水环境重金属分析仪存在许多机遇与挑战，对它的发展作如下展望：
利用新材料，制作高灵敏的离子选择性电极、化学修饰电极、微电极；特异性高的酶传感器、免疫传感器、微生物传感器；
随着无线传感器网络的传输远距离的能力的不断增加，真正做到河域、湖域的大面积传感器分布，实时监控水质；
针对检测数据，使用不断发展更加先进的算法，进行校正，减小噪声，提高信噪比，提升仪器性能。
结束语：
重金属检测为水环境监控提供重要的参考依据，基于光谱学检测原理的重金属分析仪技术相当成熟，常用于在实验室分析溶液中的重金属含量，受限于仪器本身体积庞大，无法满足现场、在线检测的需求，从而基于电化学方法成为了现在发展势头强劲的发展方向，在市场份额比重加大，其商业化产品的种类数量大幅增加，应用的场景也越来越广泛。基于生物化学法商业化的重金属分析仪还处于起始阶段，具有较大发展潜力，随着困扰生物化学法的核心技术的突破，有望形成更多元化的商业化产品。
参考文献：
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[4]王旭.基于光寻址电位传感器的水环境重金属铅离子无线检测仪器设计[D].浙江大学，2014.
[5]蔡巍.水环境重金属检测微传感器及自动分析仪器的研究[D].浙江大学，2012.
论文作者:朱亚茹
论文发表刊物:《基层建设》2018年第21期
论文发表时间:2018/9/12
标签：重金属论文; 水环境论文; 原子论文; 离子论文; 浓度论文; 装置论文; 电极论文; 《基层建设》2018年第21期论文;