砷(As)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和鎳(Ni)作為常見(jiàn)的重金屬元素,在環(huán)境中廣泛存在,但由于其高毒性和生物累積性,對(duì)人類(lèi)健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。砷主要來(lái)源于工業(yè)廢水、農(nóng)藥殘留和地質(zhì)活動(dòng),長(zhǎng)期暴露可導(dǎo)致皮膚病變、癌癥和神經(jīng)系統(tǒng)損傷;鎘常見(jiàn)于電池制造、電鍍行業(yè)和污染土壤,易在人體腎臟和骨骼中積累,引發(fā)腎衰竭和骨軟化癥;鉛多源于老舊水管、油漆和汽車(chē)尾氣,尤其對(duì)兒童發(fā)育有害,可能導(dǎo)致智力下降和貧血;鉻(特別是六價(jià)鉻)來(lái)自皮革鞣制、染料工業(yè),具有致癌風(fēng)險(xiǎn);鎳則常見(jiàn)于合金生產(chǎn)、電鍍廢水,過(guò)量攝入會(huì)引發(fā)皮膚過(guò)敏和呼吸道疾病。這些重金屬的檢測(cè)至關(guān)重要,廣泛應(yīng)用于飲用水安全監(jiān)測(cè)、食品質(zhì)量控制、工業(yè)排放監(jiān)管、土壤污染評(píng)估以及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域。隨著全球環(huán)境污染加劇,各國(guó)政府和國(guó)際組織加強(qiáng)了對(duì)這些元素的限量標(biāo)準(zhǔn),確保公眾健康和生態(tài)平衡。高效的檢測(cè)不僅能預(yù)防大規(guī)模污染事件,還能為治理決策提供科學(xué)依據(jù)。
檢測(cè)項(xiàng)目
砷、鎘、鉛、鉻和鎳的檢測(cè)項(xiàng)目主要基于特定應(yīng)用場(chǎng)景和監(jiān)管要求,針對(duì)不同介質(zhì)進(jìn)行定量分析。砷檢測(cè)常聚焦于飲用水、食品(如大米和海產(chǎn)品)和工業(yè)廢水中的總砷或無(wú)機(jī)砷含量,目標(biāo)限值通常在10μg/L(WHO飲用水標(biāo)準(zhǔn))以下;鎘檢測(cè)涉及農(nóng)產(chǎn)品(如稻米和蔬菜)、土壤和電子廢棄物,監(jiān)管限值如0.2mg/kg(歐盟食品標(biāo)準(zhǔn));鉛檢測(cè)多見(jiàn)于兒童玩具、油漆、血液樣本和環(huán)境水樣,標(biāo)準(zhǔn)限值例如15μg/L(EPA飲用水標(biāo)準(zhǔn));鉻檢測(cè)重點(diǎn)關(guān)注工業(yè)廢水、空氣顆粒物中的六價(jià)鉻,其毒性遠(yuǎn)高于三價(jià)鉻,限值設(shè)定為0.1mg/L(中國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn));鎳檢測(cè)則應(yīng)用于合金制品、化妝品和地下水,常見(jiàn)限值如0.02mg/L(國(guó)際飲用水指南)。這些項(xiàng)目通常包含樣品采集、前處理和定量分析,確保覆蓋從源頭到終端的全過(guò)程監(jiān)控。
檢測(cè)儀器
用于砷、鎘、鉛、鉻和鎳檢測(cè)的主流儀器包括原子吸收光譜儀(AAS)、電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)、X射線熒光光譜儀(XRF)和原子熒光光譜儀(AFS)。原子吸收光譜儀(AAS)通過(guò)火焰或石墨爐技術(shù),適用于單個(gè)金屬的高靈敏度檢測(cè),例如火焰AAS常用于鉛和鎘的快速分析;電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP-MS)提供多元素同時(shí)檢測(cè)能力,檢出限低至ppb級(jí)別,廣泛用于環(huán)境水樣和生物樣本中砷、鎳的痕量分析;X射線熒光光譜儀(XRF)為非破壞性儀器,適合固體樣品如土壤和工業(yè)產(chǎn)品的現(xiàn)場(chǎng)篩查,可快速測(cè)定鉻和鎳含量;原子熒光光譜儀(AFS)專用于砷等易揮發(fā)元素,結(jié)合氫化物發(fā)生技術(shù)提升精度。這些儀器需定期校準(zhǔn)和維護(hù),以確保數(shù)據(jù)可靠性。
檢測(cè)方法
檢測(cè)方法主要包括樣品前處理和儀器分析兩個(gè)階段,確保精準(zhǔn)度與可重復(fù)性。樣品前處理涉及消解、萃取和凈化:對(duì)于水樣,采用酸消化或固相萃取去除干擾物;固體樣品如土壤或食品需微波消解或濕法消解轉(zhuǎn)化為溶液。分析方法多樣,例如原子吸收光譜法(AAS)通過(guò)測(cè)量金屬原子對(duì)特定波長(zhǎng)光的吸收來(lái)定量,常用于鎘和鉛的檢測(cè);電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-OES)或ICP-MS用于多元素高通量分析,適合砷、鉻和鎳的同步測(cè)定;X射線熒光法(XRF)直接對(duì)固體樣品進(jìn)行無(wú)損掃描,快速獲取鉻和鎳數(shù)據(jù);濕化學(xué)法則包括比色法或滴定法,作為輔助手段?,F(xiàn)代方法強(qiáng)調(diào)自動(dòng)化與綠色化學(xué),如聯(lián)用技術(shù)(ICP-MS與色譜結(jié)合)可區(qū)分砷的形態(tài)。
檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)
砷、鎘、鉛、鉻和鎳的檢測(cè)遵循嚴(yán)格的國(guó)際、國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),確保結(jié)果可比性和合規(guī)性。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如ISO 17294-2(水質(zhì)-ICP-MS法測(cè)定重金屬)和ISO 11047(土壤中鎘、鉛、鎳的原子吸收法);美國(guó)環(huán)保署(EPA)標(biāo)準(zhǔn)包括EPA 200.8(ICP-MS用于飲用水中的多元素檢測(cè))和EPA 6010C(AAS方法);歐盟標(biāo)準(zhǔn)如EN 13804(食品中重金屬的測(cè)定方法);中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如GB 5749(生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中砷限值0.01mg/L)和GB 2762(食品中污染物限量,針對(duì)鉛、鎘等)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還包括AOAC(分析化學(xué)師協(xié)會(huì))方法,例如AOAC 999.10用于鎳檢測(cè)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了樣品處理、儀器校準(zhǔn)、質(zhì)量控制(如使用標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì))和報(bào)告格式,強(qiáng)制要求實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證(如ISO/IEC 17025),以保障檢測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)威性。