摘要:众所周知,重金属污染物对人体健康伤害极为严重,许多重金属污染物经呼吸道以及皮肤等进入人体内部对人体器官进行攻击,从而产生重金属毒性作用,致使人体健康受到不同的伤害。本文会对环境中重金属污染物检测进行一个系统的介绍,主要有原子吸收光谱法、生物检测法、以及电感耦合等离子体质谱法。
关键词:重金属;污染物;检测方法
1概述
随着经济与生活水平的提高,重金属已经与人类的生活息息相关,但是人类却忽视了重金属带来的污染以及危害。重金属的污染形式极其多元化,如电子厂的废水重金属污染;汽车尾气中的重金属污染;重金属污水灌溉农田,从而导致重金属污染出现了高富集和难治理等现象。所导致的土壤污染等;随即对人体的造成伤害的渠道也增多了。同时,因为部分重金属很难被降解,面对这种局势,人类必须认真对待环境中重金属污染物的危害,所以对于重金属污染的检测是非常重要的。对于重金属污染物的检测我国相对而言比较落后,不单单是在方法上,仪器亦是如此。在生物科学以及环境科学等方面国外技术优于国内技术,所以我们需要不断学习引进别人的技术,改进我国原有的技术。随着科学技术的发展,如今对于重金属污染物的检测方法也日新月异,本文将会对它们进行简单介绍。就目前来说,环境中重金属污染物检测方法的研究仍旧存在着一些不足:
1.1检测方法较为守旧
目前我国部分地区依然采用较为传统守旧的检测手段,由于采购先进检测设备需要耗费大量的资金,因此,部分地区对于抽取的环境样本进行检测时,为节省检测设备的采购经费,往往采购较为陈旧的检测设备,并应用保守的检测方法进行环境中重金属检测,导致检测效果不尽人意。可见,检测方法较为守旧已经成为亟待解决的问题之一。
1.2检测过程耗时较长
对于我国部分地区采用的光谱检测技术而言,其能够较为灵敏地检测出环境中重金属含量,但是光谱检测技术应用时,其操作流程较为繁琐,要求检测设备具备较强性能,导致检测过程耗时较长;另外,光谱检测技术应用的射线对于人体有着一定的伤害,故检测人员需要具备一定的专业操作能力,且需要做好防护措施,一旦检测人员专业操作能力欠缺不仅会拉长检测时间,还会影响检查结果的及时应用与处理。
1.3检测效果不够理想
我国部分地区应用电化学分析检测技术进行环境中重金属检测,该方法能够较为快速检测出环境中重金属含量,但是当环境中存在有机物与大分子颗粒等污染物质时,其极容易受到干扰,导致检测数据的准确性受到影响,因而无法有效地发挥检测的实效性。
2重金属检测方法
2.1原子吸收光谱
原子吸收光谱法出現在世人的眼里,它主要依托于与原子发射光谱法的结合再对无机化合物所拥有的元素来定量分析的。其主要是通过蒸气相中原子共振辐射与待测元素之间所产生的吸收强度来确定待测元素的含量。我们可以依照待测元素的不同选择不同的原子吸收光谱法进行测定。由于科技的进步,现在我们所接触的到原子吸收光谱仪具有较高的准确度和精密度。水环境中的重金属,一般情况下含量非常低,有时可达到超痕量标准,为保证检测结果的准确度,需要进行样品浓缩。常见的浓缩方法有非螯合物浊点萃取法、流动注射CVAAS法、N-(1-羧基-6-羟基)苯亚甲基丙胺硅胶离子交换剂法、巯基氨苯磺胺合成树脂作为固相萃取法、基于漂浮有机液滴的分散液-液微萃取技术、中空纤维膜萃取技术。目前,气象色谱—原子吸收光谱的出现为原子吸收光谱的应用进行了拓展。该技术主要拥有两个优点,分别是可测定的元素种类较多与检测限较低。
2.2电感耦合等离子体质谱法
顾名思义,该方法主要是依托于电感耦合等离子体所进行的。它会将样品汽化后被质谱测定元素的荷质比,进而定性定量分析。
由于自然环境中大多数的重金属元素的电离均低于10.5eV,电感耦合等离子体中的负载线圈又对低于10.5ev的元素具有20%的电离度,所以本仪器具有较高的灵敏度。同时,该方法对痕量元素的测定也拥有较强的能力。总体而言该方法较为可靠,具有一定的准确性和精度。
2.3生物检测法
在生物检测方法中,我们通常会用指示生物对其检测。该方法主要依托于环境中污染物的存在对生物产生的变化来进行间接判断的。也就是说,我们通常会以种植指示植物或使指示动物与重金属接触的形式去开展相关实验,最终以指示生物的生理反应来判断重金属污染物的相关指标,这种技术也可称为毒性测试。它所拥有的缺点较多,如周期长,易受外界因素影响等。指示生物对重金属具有一定的生物富集能力,它们可以不同程度的吸收一些重金属。因此,在治理环境重金属污染时,通常也会选择指示生物去富集重金属。接着可以分析指示生物中重金属的含量,进而判断污染程度。
2.4溶出伏安法
溶出伏安法的工作原理是通过恒电位电压对样品进行持续电解,被检测元素将析出附着在阴极表面,当析出完成后进行反向正极电压施加,完成被检测元素的再度溶解,这一过程中出现峰电流高低,判断被检测元素浓度。溶出伏安法主要浓缩样品的方法Chelex100阴离子交换树脂、镀金金刚石电极、盐酸介质、纳米羟基磷灰石(NHAP)和Nafion复合膜修饰玻璃碳电极、NHAP的三维网状结构、Nafion复合膜、DPASV法、流动注射阳极溶出伏安法。
2.5生物化学方法
2.5.1酶抑制法
酶抑制法的工作原理是利用重金属离子与酶活性物质反应,并替代活性位点,导致酶整体活力下降,根据两者的相关性,达到目标重金属定量检测的目的,同时针对超痕量重金属效果最好。检测中主要使用的酶是脲酶、葡萄糖氧化酶、磷酸酯酶和氧化氢酶,更多种类可用检测酶正在被研究中。
2.5.2核酸适配体检测法
核酸适配体检测法是重金属检测相关方法研究的设定,其优点在于稳定性高、成本低、检测种类全。现阶段已经研发成功的核酸传感器有汞、铜、铅、钾。主要工作原理是修饰有荧光基团的核酸可以与目标重金属发生特异性反应,形成双链结构,有效地降低石墨烯猝灭单链DNA荧光基团的问题,荧光信号噪比问题被改变,保证目标重金属的检测结果的准确性。
2.5.3免疫检测法
免疫检测法的工作原理是通过于抗原抗体特异性反应,对目标重金属进行定性定量分析的生物化学检测法。免疫检测法具有的优势是检测周期短、检测灵敏、检测定性强,其主要的检测判定依据是抗体与抗原相互结合程度。一般情况下重金属离子不会直接寻找抗原完成抗体结合,通常的促进结合方式是添加螯合剂,螯合剂成为结合蛋白质与重金属的纽带,完成免疫反应实现目标重金属的检测任务。因此,免疫检测法的核心关键是新型螯合剂与单克隆抗体的研究。
3结语
在自然界中,重金属种类众多且具有毒性作用,相应的会对人体产生一系列伤害。重金属离子不但种类繁多,且含量低,组成也较为复杂。所以我们需要较好的分析技术对重金属进行快速实时的分析研究。过去我们在重金属污染物方面的检测技术较为落后,主要表现为精确度低,分析速度慢等特点。如今在社会的发展下,关于重金属污染的检测技术逐渐呈现出了高精度、可快速分析、检测范围广等优点,基本上每一种重金属污染物均可被检测。整体而言,每一种技术均有自己的优点与缺点,还需要人类对其进行不断的完善。
参考文献:
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