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砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛和鋅檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-30 14:40:06 更新時(shí)間：2025-07-29 14:40:06

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

引言

砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛和鋅檢測(cè)是環(huán)境科學(xué)、食品安全、工業(yè)生產(chǎn)和公共衛(wèi)生領(lǐng)域的核心分析任務(wù)，這些重金屬元素廣泛存在于土壤、水體、食品和工業(yè)廢棄物中。砷（As）作為劇毒元素，具有致癌和致突變性，常見于地下水污染；鎘（Cd）則通過食物鏈累積，引發(fā)肝腎損傷和“痛痛病”；鉻（Cr）的六價(jià)形式被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）列為致癌物，威脅人類健康；銅（Cu）和鋅（Zn）雖是人體必需微量元素，但過量攝入會(huì)導(dǎo)致金屬中毒；鎳（Ni）則與皮膚過敏和肺癌相關(guān)；鉛（Pb）則是典型的神經(jīng)毒素，尤其對(duì)兒童發(fā)育造成不可逆危害。隨著全球污染加劇和法規(guī)趨嚴(yán)，對(duì)這些元素的準(zhǔn)確檢測(cè)變得至關(guān)重要，以保障生態(tài)系統(tǒng)平衡、人類健康及產(chǎn)品合規(guī)性。例如，在食品加工中，超標(biāo)的重金屬會(huì)引發(fā)食品安全事故；在環(huán)境監(jiān)測(cè)中，需實(shí)時(shí)評(píng)估廢水排放的污染風(fēng)險(xiǎn)。因此，開發(fā)高效檢測(cè)方案成為研究熱點(diǎn)，涉及多學(xué)科交叉技術(shù)，確保檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性、靈敏度和實(shí)時(shí)性。

檢測(cè)項(xiàng)目

檢測(cè)項(xiàng)目主要涵蓋砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛和鋅這七種重金屬元素的定量分析。砷（As）項(xiàng)目通常關(guān)注其無機(jī)形態(tài)（如亞砷酸鹽和砷酸鹽），因有機(jī)砷毒性較低；目標(biāo)濃度范圍常在μg/L級(jí)別，用于飲用水和土壤風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。鎘（Cd）項(xiàng)目側(cè)重于環(huán)境和食品樣品，如大米和蔬菜，檢測(cè)限需低于0.1 mg/kg以避免累積毒性。鉻（Cr）項(xiàng)目區(qū)分三價(jià)（相對(duì)安全）和六價(jià)（高度毒性）形態(tài)，常見于皮革工業(yè)和電鍍廢液監(jiān)測(cè)。銅（Cu）項(xiàng)目在食品和工業(yè)中應(yīng)用廣泛，如評(píng)估飲用水管道腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，濃度閾值常設(shè)0.1-2 mg/L。鎳（Ni）項(xiàng)目重點(diǎn)關(guān)注職業(yè)暴露（如電池制造）和日用品（如首飾）的安全性。鉛（Pb）項(xiàng)目是兒童玩具和油漆檢測(cè)的核心，濃度需低于10 μg/L以預(yù)防發(fā)育問題。鋅（Zn）項(xiàng)目雖為必需元素，但需監(jiān)控工業(yè)排放以防富集污染?？傮w而言，這些項(xiàng)目依據(jù)樣品類型（如水質(zhì)、食品或土壤）設(shè)定具體檢測(cè)參數(shù)，確保全面覆蓋健康和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

檢測(cè)儀器

重金屬檢測(cè)的常用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）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP-OES）和紫外可見分光光度計(jì)（UV-Vis）。原子吸收光譜儀（AAS）適用于砷、鎘、鉛等元素的低成本檢測(cè)，其火焰或石墨爐模式可達(dá)到μg/L級(jí)別靈敏度；例如，火焰AAS用于銅和鋅的快速篩查，石墨爐AAS則處理低濃度鉛樣品。ICP-MS作為高靈敏儀器，能同時(shí)分析多元素（如鎳和鉻），檢測(cè)限低至ng/L，適合復(fù)雜基質(zhì)如土壤和生物樣品；它結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)提供精確定量數(shù)據(jù)。ICP-OES用于高含量元素（如鉻和鋅）的批量分析，操作簡(jiǎn)便但靈敏度略低。紫外可見分光光度計(jì)常用于砷和鉻的比色法檢測(cè)，通過化學(xué)反應(yīng)生成有色絡(luò)合物進(jìn)行測(cè)量。此外，輔助設(shè)備如微波消解器用于樣品前處理，確保元素釋放；便攜式X射線熒光儀（XRF）則用于現(xiàn)場(chǎng)快速篩查。這些儀器的選擇取決于樣品類型、預(yù)算和精度要求，需定期校準(zhǔn)以保障可靠性。

檢測(cè)方法

檢測(cè)方法主要包括光譜法、電化學(xué)法、色譜法和比色法，其中光譜法應(yīng)用最廣。原子吸收光譜法（AAS）用于砷、鎘和鉛的檢測(cè)，通過原子化樣品后測(cè)量光吸收強(qiáng)度；例如，石墨爐AAS法適用于低濃度鎘，靈敏度達(dá)0.01 μg/L。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）是多元素同時(shí)檢測(cè)的首選，如鎳、鉻和鋅的測(cè)定，方法基于離子化后的質(zhì)荷比分析，誤差小于5%。電感耦合等離子體發(fā)射光譜法（ICP-OES）用于銅和鋅的高通量分析，測(cè)量元素特征發(fā)射線強(qiáng)度。電化學(xué)方法如陽極溶出伏安法（ASV）適用于鉛和銅的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，通過電沉積過程實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。比色法（如二乙基二硫代氨基甲酸銀法測(cè)砷）則簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但需化學(xué)試劑衍生。此外，高效液相色譜法（HPLC）結(jié)合光譜儀用于鉻形態(tài)分析。所有方法均需樣品前處理，如酸消解或萃取，以去除基質(zhì)干擾。優(yōu)化后，這些方法能實(shí)現(xiàn)高精度（RSD<3%）和寬線性范圍，確保檢測(cè)效率。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)遵循國(guó)際和國(guó)家強(qiáng)制性規(guī)范，確保結(jié)果可比性和合規(guī)性。主要標(biāo)準(zhǔn)包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB）。例如，ISO 17294-2規(guī)定水質(zhì)中砷、鎘、鉛等元素的ICP-MS檢測(cè)方法，檢測(cè)限要求為0.1-5 μg/L。EPA標(biāo)準(zhǔn)如EPA 6020B針對(duì)ICP-MS多元素分析，適用于土壤和廢棄物；EPA 200.8則用于飲用水檢測(cè)。中國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)中，GB 5009.268-2016涵蓋食品中砷、鎘、鎳等的原子吸收法；GB 3838-2002規(guī)定地表水重金屬限值，如鉛不得超0.01 mg/L。其他標(biāo)準(zhǔn)包括歐盟EN 14671（鎳釋放測(cè)試）和日本JIS K 0102（工業(yè)廢水鉻檢測(cè)）。這些標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格要求質(zhì)量控制，如使用標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)（NIST）進(jìn)行校準(zhǔn)、空白樣對(duì)比和重復(fù)實(shí)驗(yàn)，以確保結(jié)果可追溯。違反標(biāo)準(zhǔn)可能導(dǎo)致法律處罰，因此實(shí)驗(yàn)室需定期審計(jì)和認(rèn)證（如ISO/IEC 17025）。

結(jié)論

總之，砷、鎘、鉻、銅、鎳、鉛和鋅的檢測(cè)是保障人類健康和環(huán)境安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過優(yōu)化儀器、方法和標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的分析。未來趨勢(shì)包括開發(fā)便攜式設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)，以適應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需求。