浅谈水环境中汞离子的检测技术

浅谈水环境中汞离子的检测技术

汞及其化合物对人体健康存在多种危害，若存在于天然水体中，则会对大范围的人群以及动物造成威胁。它能够在生物体内累积，通过食物链转移到人体内。人体内累积的微量汞无法通过自身代谢进行排泄，便会直接导致心脏、肝、甲状腺疾病，引起神经系统紊乱，慢性汞中毒，甚至引发恶性肿瘤的形成。

人们应该对1956年在日本水俣镇发生的一切还有着深刻的印象。1956 年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。这就是日后轰动世界的“水俣病”，是最早出现的由于工业废水排放污染造成的公害病。然而，罪魁祸首就是“汞”。

溶解态的二价汞离子往往具有较高的化学活性，是排入天然水体中汞污染物的主要存在形式，其化合物具有较高的水溶性，也是汞形态转换的枢纽。因此，水环境中的汞离子的分析测定必然成为人们十分关注的课题，本文将针对汞离子的各种测定方法做简单的介绍。

一、分光光度法

分光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的分析方法。该方法实验设备简单、仪器造价低、检测简便、具有较高的检测灵敏度，因而被广泛地应用于各种领域，包括本文所涉及的水中汞离子的测定。

其中双硫腙法在汞的比色分析中应用最广，已成为检测汞的国家标准方法之一。测试时将pH0~13的水溶液与含双硫腙的有机溶液一起振摇，二价汞离子与其反应生成络合物完全进入有机相中，根据此络合物在最大波长490nm的吸收值就可以实现对汞离子的测定。为了解决双硫腙法试验条件苛刻、选择性差、灵敏度不够高、需要使用有机溶剂等问题，实现水环境中汞的快速灵敏性测定，人们已经开发出一系列用于汞离子分光光度法检测的显色剂。研究发现，罗丹明B能与汞络阴离子形成多元离子缔合物，在聚乙烯醇存在下对汞离子进行光度法测定。赵书林等人合成6-甲氧基苯并噻唑重氮氨基偶氮苯，严国兵等人合成1-偶氮苯3-（6-甲基氧-2-苯并噻唑）-三氮烯等显色剂，将其与汞进行显色反应，较好的实现了汞离子的测定。

分光光度法测定汞离子，虽然反应的灵敏度较高，但如何降低显色反应时间，实现即时测量；如何设计和制备汞离子特异性显色剂；在与汞离子化学性质相近的重金属离子存在时如何防止发生误读的情况发生，是显色剂选择中需要解决的几个问题。

二、原子发射光谱法

原子发射光谱法是根据待测物质的气态原子被激发时所发射的特征线状光谱的波长及其强度来测定物质元素组成和含量的一种分析技术。该方法具有较好的选择性，在激发光源不同的情况下可以得到不同灵敏度的检测形式，如在电弧光源、电火花光源和电感耦合高频等离子体光源（ICP）作用下的原子发射光谱法。该检测方法具有ng/g级检出限、极小的基体效应、测量精度高以及测量范围广等特点。原子发射光谱法对汞的分析基本上都是电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES），该方法可以在很宽的浓度范围下对汞离子进行定性和定量的分析，尤其是在水环境中测定痕量汞获得令人满意的检测结果。例如，黄志等人采用氢化物发生ICP-AES法测定纯净水中的汞。发现检出限达到0.1μg/L，精密度达2.85，回收率为90%~113%。孙俊梅等人以奎宁为衍生试剂，将其负载在阳离子交换树脂上制成奎宁负载树脂，吸附汞络阴离子后用ICP-AES测定汞离子的含量，发现该方法的检出限可达到1.4ng/mL，可应用于湖水中痕量汞的测定。

电感耦合等离子体原子发射光谱法检测汞离子，虽然样品制备方法简单，但对仪器和精度的要求较高，设备造价昂贵，而且不能进行即时测量。同时由于需要将检测样品汽化检验，要求样品的热敏性较低，反应溶液澄清，悬浮杂质少，对样品的要求高。

三、原子吸收光谱法

原子吸收光谱法（AAS）是基于气态原子对于同种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力，通过测量试样的吸光度进行检测的方法。AAS是目前最常用的汞的检测方法，我国的汞检测标准中，基本都采用该方法检测。冷原子吸收（CVAAS）是目前测定汞最普及的方法，已成为国家标准方法。测试时样品通过适当的方法溶解，使所含的汞全部转化为二价汞离子，然后用还原剂将其还原成汞蒸气，导入测汞仪进行测定。

原子吸收光谱法主要局限性在于其样品制作要求较高，所用时间长，对于设备要求高。

四、其他测定方法

水环境中汞离子的检测除了上述方法外，还有氢化物发生-原子荧光光度法、生物传感器法、中子活化法、高效液相色谱法、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）、X-射线荧光分析以及电化学阳极溶出伏安法等等。各自都有其优缺点，但与前述各种方法相比较，作为一种标准方法在水环境中测定汞离子检测实际应用则相对较少。