土壤中重金属离子(锌、铜、铅、镉)检测方法综述--刘茜

土壤中重金属离子（锌、铜、铅、镉）检测方法综述

2010级材料化学

刘茜

摘要：重金属超标会造成环境污染，同时重金属在生物体内的积累效应会对人类的健康造成潜在地威胁。本文主要从应用新型的科技成果对重金属的检测方法做一综述，以期为建立灵敏度高、更准确、更快速的检测方法提供参考。

关键词：土壤；重金属；检测方法；方法比较

重金属是在工业生产和生物学效应方面均具有重要意义的一大类元素，这一类元素在化学概念上，一般指比重大于5的金属，约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。

近年来，随着工业、农业和交通运输业的迅速发展，通过各种途径进入土壤环境中的有害重金属（如Zn、Cu、Pb、Cd、Cr 等）不断增加，对农产品造成日益严重的污染和危害，生活水平的提高也促使人们更加关注果品和农产品的卫生质量问题。土壤环境直接影响植物的生长发育和质量，当重金属积累到一定程度就会对土壤造成污染，影响果树和农产品的生长发育和品质，再通过食物链对人体健康造成危害。因此，对土壤重金属含量进行监测和评价具有一定的现实意义。我们选择土壤中的锌、铜、铅、镉离子作为研究对象，对其检测方法做出总结。

本文综述了近几十年来检测重金属的不同方法，以期为研制出灵敏度更高、准确度更好、速度更快的检测方法提供参考。

1、样品前处理

在样品中，重金属一般以化合态形式存在。因此。在检测时需要对样品进行前处理，使重金属以离子状态存在于试液中才能进行客观准确地分析。此外，样品的前处理是为了去除干扰因素，保留完整的被测组分，或使被测组分浓缩。传统的方法主要有湿法消化和干法灰化。湿法消化是在适量的样品中加入硝酸、高氯酸、硫酸等氧化性强酸，结合加热来破坏有机物。由于高氯酸湿法消解便于普及，已被广泛采用。但在消化过程中，该法易产生大量的有害气体，存在爆炸的潜在危险；同时，在消解过程中要消耗大量的酸而可能引起较大的空白值。干法灰化是在高温灼烧下使有机物氧化分解，剩余的无机物供测定。此法能降低污染，但消化周期长、耗电多、被测成分易挥发损失；坩埚材料有时对被测成分有吸留作用，致使回收率降低，因此又有很多改进的干法与湿法处理过程。

微波消解作为样品分析的新技术，由于具有消化样品能力强、速度快、消耗化学试剂少、金属元素不易挥发损失、污染小及空白值低等优势，一次样品处理后就可同时测定几种元素。通常取很少量即可达到分析的灵敏度，此方法有简便快捷、精密度和准确度好、灵敏度高、线性范围宽以及节省试剂等特点，现在已经被广泛应运于检测技术当中。

2、检测方法

2.1原子吸收分光光度分析法

原子吸收分光光度分析法，是基于气态的基态原子外层电子对紫外光和可见光范围的相对应原子共振辐射线的吸收强度来定量被测元素含量为基础的分析方法，是一种测量特定气态原子对光辐射的吸收的方法[1]。其基本原理是从空心阴极灯或光源中发射出一束特定波长的入射光，通过原子化器中待测元素的原子蒸汽时，部分被吸收，透过的部分经分光系统和检测系统即可测得该特征谱线被吸收的程度即吸光度，根据吸光度与该元素的原子浓度成线性关系，即可求出待测物的含量[2]。

原子吸收光谱法在农业方面，主要应用于土壤、肥料及植物中的中微量元素分析、水质分析、土壤重金属环境污染分析、土壤背景值调查及农业环境评价分析等方面。该方法的优点是：选择性强、灵敏度高、分析范围广、抗干扰能力强、精密度高[3]。其不足之处有多元素同时测定有困难，对非金属及难熔元素的测定尚有困难，对复杂样品分析干扰也较严重。

2.2 紫外可见分光光度法（UV）

其检测原理是：重金属与显色剂—通常为有机化合物，可于重金属发生络合反应，生成有色分子团，溶液颜色深浅与浓度成正比。在特定波长下，比色检测。

加入显色剂使待测物质转化为在紫外和可见光区有吸收的化合物来进行光度测定，这是目前应用最广泛的测试手段。显色剂分为无机显色剂和有机显色剂，而以有机显色剂使用较多。大多当数有机显色剂本身为有色化合物，与金属离子反应生成的化合物一般是稳定的螯合物。显色反应的选择性和灵敏度都较高。有些有色螯合物易溶于有机溶剂，可进行萃取浸提后比色检测。近年来形成多元配合物的显色体系受到关注。多元配合物的指三个或三个以上组分形成的配合物。利用多元配合物的形成可提高分光光度测定的灵敏度，改善分析特性。显色剂在前处理萃取和检测比色方面的选择和使用是近年来分光光度法的重要研究课题。

2.3火焰原子吸收光谱法（AAS）

原子吸收光谱法是20世纪50年代创立的一种新型仪器分析方法，它与主要用于无机元素定性分析的原子发射光谱法相辅相成，已成为对无机化合物进行元素定量分析的主要手段。

原子吸收分析过程如下：1、将样品制成溶液（空白）；2、制备一系列已知浓度的分析元素的校正溶液（标样）；3、依次测出空白及标样的相应值；4、依据上述相应值绘出校正曲线；5、测出未知样品的相应值；6、依据校正曲线及未知样品的相应值得出样品的浓度值。

现在由于计算机技术、化学计量学的发展和多种新型元器件的出现，使原子吸收光谱仪的精密度、准确度和自动化程度大大提高。用微处理机控制的原子吸收光谱仪，简化了操作程序，节约了分析时间。

2.4电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）

将电感耦合等离子体与质谱联用，利用电感耦合等离子体使样品汽化，将待测金属分离出来，从而进入质谱进行测定。ICP-MS可通过离子荷质比进行无机元素的定性分析、半定量分析、定量分析，同时进行多种元素及同位素的测定、可激光采样、氢化物发生、低压色谱、高效液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等进样或分离技术联用，具有比原子吸收法更低的检测限，是痕量元素分析领域中最先进的方法，但其价格昂贵，易受污染，可用于除汞以外的绝大多数重金属的测定。

ICP-MS的检出限给人极深刻的印象，其溶液的检出限大部份为ppt级，实际的检出限不可能优于实验室的清洁条件。必须指出，ICP-MS的ppt级检出限是针对溶液中溶解物质很少的单纯溶液而言的，若涉及固体中浓度的检出限，由于ICP-MS的耐盐量较差，ICP-MS检出限的优点会变差多达50倍，一些普通的轻元素（如S、 Ca、 Fe 、K、 Se）在ICP-MS中有严重的干扰，也将恶化其检出限。