汞(Hg)、砷(As)、硒(Se)、銻(Sb)和鉍(Bi)是環(huán)境中常見的重金屬和類金屬元素,它們在自然界廣泛存在,但在工業(yè)排放、農(nóng)業(yè)污染和人為活動中可能累積超標(biāo),對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。汞作為一種劇毒元素,可導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)損傷和 Minamata ??;砷的慢性暴露與皮膚癌、內(nèi)臟損傷相關(guān);硒雖是必需微量元素,但過量會引發(fā) selenosis(硒中毒);銻和鉍則可能造成呼吸系統(tǒng)疾病和腎毒性。這些元素的檢測在環(huán)境監(jiān)測(如水質(zhì)、土壤和空氣)、食品安全(如大米、海鮮中的砷殘留)、藥品質(zhì)量控制(如中藥重金屬限量)以及工業(yè)生產(chǎn)過程(如電子廢棄物處理)中至關(guān)重要。隨著全球環(huán)保法規(guī)趨嚴(yán),準(zhǔn)確、靈敏地檢測汞、砷、硒、銻、鉍的濃度和形態(tài),已成為預(yù)防污染、保障公共安全的核心任務(wù)。本文將從檢測項(xiàng)目、檢測儀器、檢測方法和檢測標(biāo)準(zhǔn)四個方面系統(tǒng)介紹這一領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。
檢測項(xiàng)目
汞、砷、硒、銻、鉍的檢測項(xiàng)目主要針對元素的總量、化學(xué)形態(tài)、濃度水平和污染來源。具體包括:總汞(Total Hg)和甲基汞(Methylmercury)的區(qū)分,因?yàn)榧谆纳锒拘愿?;砷的總量(Total As)、三價砷(As(III))和五價砷(As(V))的形態(tài)分析,以評估其遷移性和毒性;硒的總量(Total Se)和硒酸鹽(Se(VI))與亞硒酸鹽(Se(IV))的分離,用于判斷其營養(yǎng)或危害特性;銻的總量(Total Sb)和鉍的總量(Total Bi),在工業(yè)廢水中常作為污染指標(biāo)。這些項(xiàng)目需基于樣本類型(如水體、土壤、生物組織)設(shè)定檢測限值,例如飲用水中的砷限值為10 μg/L(WHO標(biāo)準(zhǔn)),食品中的汞限量為0.5 mg/kg(GB 2762-2017)。
檢測儀器
汞、砷、硒、銻、鉍的檢測依賴于高精度儀器,主要包括:原子吸收光譜儀(AAS),用于元素總量分析,如火焰AAS測定鉍和銻;電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS),具備超高靈敏度和多元素同時檢測能力,適用于痕量汞、砷的定量(檢出限可達(dá)ppt級別);原子熒光光譜儀(AFS),專為汞、砷、硒設(shè)計(jì),結(jié)合氫化物發(fā)生技術(shù)可增強(qiáng)信號;冷蒸氣原子熒光光譜儀(CV-AFS),專門用于汞的形態(tài)分析;以及高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(HPLC-ICP-MS),用于分離和檢測不同化學(xué)形態(tài),如砷的有機(jī)/無機(jī)形態(tài)。這些儀器需定期校準(zhǔn),確保精確度。
檢測方法
汞、砷、硒、銻、鉍的檢測方法分為樣品前處理和定量分析兩步。前處理包括:濕法消解(用硝酸-高氯酸混合液分解有機(jī)樣本)、微波消解(處理土壤或生物組織)和超聲萃?。ㄓ糜谒畼又械暮哿吭兀6糠椒òǎ豪湔魵庠訜晒夥ǎ–V-AFS)用于汞,通過還原劑將汞轉(zhuǎn)化為蒸氣態(tài)進(jìn)行檢測;氫化物發(fā)生原子吸收法(HG-AAS)針對砷和硒,利用硼氫化鈉產(chǎn)生氣態(tài)氫化物;石墨爐原子吸收法(GF-AAS)適用于銻和鉍的高靈敏度測定;以及電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)作為多元素快速篩查手段。形態(tài)分析方法如HPLC-AFS常用于區(qū)分砷的不同價態(tài)。所有方法需優(yōu)化參數(shù),如pH值和溫度,以減少干擾。
檢測標(biāo)準(zhǔn)
汞、砷、硒、銻、鉍的檢測嚴(yán)格遵循國家和國際標(biāo)準(zhǔn),確保結(jié)果可靠性和可比性。國際標(biāo)準(zhǔn)包括:ISO 17294-2(水質(zhì)-ICP-MS法測定元素)、ISO 17378-1(砷的測定-氫化物發(fā)生AAS法)和ISO 5667-3(樣品采集與處理規(guī)范)。中國國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)如:GB 5009.268-2016(食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)-食品中多元素的測定,涵蓋ICP-MS和AAS方法)、GB/T 5750.6-2006(生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法-金屬指標(biāo),包括汞和砷的AFS法)和HJ 776-2015(環(huán)境空氣-汞的測定-CV-AFS法)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)如:EPA Method 7473(美國環(huán)保署-汞的冷蒸氣AAS法)和AOAC Official Method 2015.01(國際官方分析化學(xué)家協(xié)會-食品中硒的ICP-MS法)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了檢測限、精密度和質(zhì)控要求,例如回收率應(yīng)在80-120%范圍內(nèi)。