重金屬檢測(cè)方法全匯總（含AAS、AFS、ICP、HPLC等方法）

通常認(rèn)可的重金屬分析方法有：紫外可分光光度法（UV）、原子吸收法（AAS）、原子熒光法（AFS）、電感耦合等離子體法（ICP）、Ｘ?zé)晒夤庾V（XRF）、電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）。日本和歐盟國(guó)家有的采用電感耦合等離子質(zhì)譜法（ICP-MS）分析，但對(duì)國(guó)內(nèi)用戶而言，儀器成本高。陽(yáng)極溶出法，檢測(cè)速度快，數(shù)值準(zhǔn)確，可用于現(xiàn)場(chǎng)等環(huán)境應(yīng)急檢測(cè)。Ｘ?zé)晒夤庾V（XRF）分析，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)損檢測(cè)，可直接分析成品。

1. 原子吸收光譜法（AAS）

原子吸收光譜法是20世紀(jì)50年代創(chuàng)立的一種新型儀器分析方法，它與主要用于無(wú)機(jī)元素定性分析的原子發(fā)射光譜法相輔相成，已成為對(duì)無(wú)機(jī)化合物進(jìn)行元素定量分析的主要手段。這種方法根據(jù)被測(cè)元素的基態(tài)原子對(duì)其原子共振輻射的吸收強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣中被測(cè)元素的含量。AAS法檢出限低，靈敏度高，精度好，分析速度快，應(yīng)用范圍廣（可測(cè)元素達(dá)70多個(gè)），儀器較簡(jiǎn)單，操作方便等?；鹧嬖游辗ǖ臋z出限可達(dá)到10的負(fù)9次方級(jí)（10ug/L），石墨爐原子吸收法的檢出限可達(dá)到10ug/L，甚至更低。原子吸收光譜法的不足之處是多元素同時(shí)測(cè)定尚有困難。

原子吸收分析過(guò)程如下：1、將樣品制成溶液（空白）；2、制備一系列已知濃度的分析元素的校正溶液（標(biāo)樣）；3、依次測(cè)出空白及標(biāo)樣的相應(yīng)值；4、依據(jù)上述相應(yīng)值繪出校正曲線；5、測(cè)出未知樣品的相應(yīng)值；6、依據(jù)校正曲線及未知樣品的相應(yīng)值得出樣品的濃度值。

現(xiàn)在由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計(jì)量學(xué)的發(fā)展和多種新型元器件的出現(xiàn)，使原子吸收光譜儀的精密度、準(zhǔn)確度和自動(dòng)化程度大大提高。用微處理機(jī)控制的原子吸收光譜儀，簡(jiǎn)化了操作程序，節(jié)約了分析時(shí)間?，F(xiàn)在已研制出氣相色譜—原子吸收光譜（GC-AAS）的聯(lián)用儀器，進(jìn)一步拓展了原子吸收光譜法的應(yīng)用領(lǐng)域。

2. 原子熒光法（AFS）

原子熒光光譜法是通過(guò)待測(cè)元素的原子蒸氣在特定頻率輻射能激發(fā)下所產(chǎn)生的熒光發(fā)射強(qiáng)度來(lái)測(cè)定待測(cè)元素含量的一種分析方法。原子熒光光譜法雖是一種發(fā)射光譜法，但它和原子吸收光譜法密切相關(guān)，兼有原子發(fā)射和原子吸收兩種分析方法的優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩種方法的不足。原子熒光光譜具有發(fā)射譜線簡(jiǎn)單，靈敏度高于原子吸收光譜法，線性范圍較寬干擾少的特點(diǎn)，能夠進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定。原子熒光光譜法的檢出限比原子吸收法要低，譜線清洗干擾少，靈敏度較高，線性范圍大，但是測(cè)定的金屬種類有限。

原子熒光光譜儀可用于分析汞、砷、銻、鉍、硒、碲、鉛、錫、鍺、鎘鋅等11種元素?，F(xiàn)已廣泛用環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)藥、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、飲用水等領(lǐng)域。

現(xiàn)已研制出可對(duì)多元素同時(shí)測(cè)定的原子熒光光譜儀，它以多個(gè)高強(qiáng)度空心陰極燈為光源，以具有很高溫度的電感耦合等離子體（ICP）作為原子化器，可使多種元素同時(shí)實(shí)現(xiàn)原子化。多元素分析系統(tǒng)以ICP原子化器為中心，在周?chē)惭b多個(gè)檢測(cè)單元，與空心陰極燈一一成直角對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生的熒光用光電倍增管檢測(cè)。光電轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)經(jīng)放大后，由計(jì)算機(jī)處理就獲得各元素分析結(jié)果。

3. 紫外-可見(jiàn)分光光度法（UV）

其檢測(cè)原理是：重金屬與顯色劑—通常為有機(jī)化合物，可與重金屬發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，生成有色分子團(tuán)，溶液顏色深淺與濃度成正比。在特定波長(zhǎng)下，比色檢測(cè)。

分光光度分析有兩種，一種是利用物質(zhì)本身對(duì)紫外及可見(jiàn)光的吸收進(jìn)行測(cè)定；另一種是生成有色化合物，即“顯色"，然后測(cè)定。雖然不少無(wú)機(jī)離子在紫外和可見(jiàn)光區(qū)有吸收，但因一般強(qiáng)度較弱，所以直接用于定量分析的較少。加入顯色劑使待測(cè)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為在紫外和可見(jiàn)光區(qū)有吸收的化合物來(lái)進(jìn)行光度測(cè)定，這是目前應(yīng)用廣泛的測(cè)試手段。顯色劑分為無(wú)機(jī)顯色劑和有機(jī)顯色劑，而以有機(jī)顯色劑使用較多。大多數(shù)有機(jī)顯色劑本身為有色化合物，與金屬離子反應(yīng)生成的化合物一般是穩(wěn)定的螯合物。顯色反應(yīng)的選擇性和靈敏度都較高。有些有色螯合物易溶于有機(jī)溶劑，可進(jìn)行萃取浸提后比色檢測(cè)。近年來(lái)形成多元配合物的顯色體系受到關(guān)注。多元配合物的指三個(gè)或三個(gè)以上組分形成的配合物。利用多元配合物的形成可提高分光光度測(cè)定的靈敏度，改善分析特性。顯色劑在前處理萃取和檢測(cè)比色方面的選擇和使用是近年來(lái)分光光度法的重要研究課題。

4. X射線熒光光譜法（XRF）

X射線熒光光譜法是利用樣品對(duì)x射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來(lái)定性或定量測(cè)定樣品中成分的一種方法。它具有分析迅速、樣品前處理簡(jiǎn)單、可分析元素范圍廣、譜線簡(jiǎn)單，光譜干擾少，試樣形態(tài)多樣性及測(cè)定時(shí)的非破壞性等特點(diǎn)。它不僅用于常量元素的定性和定量分析，而且也可進(jìn)行微量元素的測(cè)定，其檢出限多數(shù)可達(dá)10-6。與分離、富集等手段相結(jié)合，可達(dá)10-8。測(cè)量的元素范圍包括周期表中從F-U的所有元素。多道分析儀，在幾分鐘之內(nèi)可同時(shí)測(cè)定20多種元素的含量。

x射線熒光法不僅可以分析塊狀樣品，還可對(duì)多層鍍膜的各層鍍膜分別進(jìn)行成分和膜厚的分析。

當(dāng)試樣受到x射線，高能粒子束，紫外光等照射時(shí)，由于高能粒子或光子與試樣原子碰撞，將原子內(nèi)層電子逐出形成空穴，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種激發(fā)態(tài)離子壽命很短，當(dāng)外層電子向內(nèi)層空穴躍遷時(shí)，多余的能量即以x射線的形式放出，并在外層產(chǎn)生新的空穴和產(chǎn)生新的x射線發(fā)射，這樣便產(chǎn)生一系列的特征x射線。特征x射線是各種元素固有的，它與元素的原子系數(shù)有關(guān)。所以只要測(cè)出了特征x射線的波長(zhǎng)λ，就可以求出產(chǎn)生該波長(zhǎng)的元素。即可做定性分析。在樣品組成均勻，表面光滑平整，元素間無(wú)相互激發(fā)的條件下，當(dāng)用x射線（一次x射線）做激發(fā)原照射試樣，使試樣中元素產(chǎn)生特征x射線（熒光x射線）時(shí)，若元素和實(shí)驗(yàn)條件一樣，熒光x射線強(qiáng)度與分析元素含量之間存在線性關(guān)系。根據(jù)譜線的強(qiáng)度可以進(jìn)行定量分析。

5. 電化學(xué)法—陽(yáng)極溶出伏安法

電化學(xué)法是近年來(lái)發(fā)展較快的一種方法，它以經(jīng)典極譜法為依托，在此基礎(chǔ)上又衍生出示波極譜、陽(yáng)極溶出伏安法等方法。電化學(xué)法的檢測(cè)限較低，測(cè)試靈敏度較高，值得推廣應(yīng)用。如國(guó)標(biāo)中鉛的測(cè)定方法中的第五法和鉻的測(cè)定方法的第二法均為示波極譜法。

陽(yáng)極溶出伏安法是將恒電位電解富集與伏安法測(cè)定相結(jié)合的一種電化學(xué)分析方法。這種方法一次可連續(xù)測(cè)定多種金屬離子，而且靈敏度很高，能測(cè)定10-7～10-9mol/L的金屬離子。此法所用儀器比較簡(jiǎn)單，操作方便，是一種很好的痕量分析手段。我國(guó)已經(jīng)頒布了適用于化學(xué)試劑中金屬雜質(zhì)測(cè)定的陽(yáng)極溶出伏安法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

陽(yáng)極溶出伏安法測(cè)定分兩個(gè)步驟。步為“電析"，即在一個(gè)恒電位下，將被測(cè)離子電解沉積，富集在工作電極上與電極上汞生成汞齊。對(duì)給定的金屬離子來(lái)說(shuō)，如果攪拌速度恒定，預(yù)電解時(shí)間固定，則m=Kc，即電積的金屬量與被測(cè)金屬離子的濃度成正比。第二步為“溶出"，即在富集結(jié)束后，一般靜止30s或60s后，在工作電極上施加一個(gè)反向電壓，由負(fù)向正掃描，將汞齊中金屬重新氧化為離子回歸溶液中，產(chǎn)生氧化電流，記錄電壓-電流曲線，即伏安曲線。曲線呈峰形，峰值電流與溶液中被測(cè)離了的濃度成正比，可作為定量分析的依據(jù)，峰值電位可作為定性分析的依據(jù)。

示波極譜法又稱“單掃描極譜分析法"。一種極譜分析新方法。它是一種快速加入電解電壓的極譜法。常在滴汞電極每一汞滴成長(zhǎng)后期，在電解池的兩極上，迅速加入一鋸齒形脈沖電壓，在幾秒鐘內(nèi)得出一次極譜圖，為了快速記錄極譜圖，通常用示波管的熒光屏作顯示工具，因此稱為示波極譜法。其優(yōu)點(diǎn)：快速、靈敏。

6. 電感耦合等離子體法

(1)電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法（ICP-AES）

高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫將反應(yīng)氣加熱、電離，利用元素發(fā)出的特征譜線進(jìn)行測(cè)定譜線強(qiáng)度與重金屬量成正比。ICP-AES法靈敏度高，干擾小，線性范圍寬，可同時(shí)或順序測(cè)定多種金屬元素（Cd，Hg）。

(2)電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）

將電感耦合等離子體與質(zhì)譜聯(lián)用，利用電感耦合等離子體使樣品汽化，將待測(cè)金屬分離出來(lái)，從而進(jìn)入質(zhì)譜進(jìn)行測(cè)定，通過(guò)離子荷質(zhì)比進(jìn)行無(wú)機(jī)元素的定性分析、半定量分析、定量分析，同時(shí)進(jìn)行多種元素及同位素的測(cè)定，具有比原子吸收法更低的檢出限，是痕量元素分析領(lǐng)域中較為先進(jìn)的方法，單價(jià)格昂貴，易受污染。

7. 高效液相色譜法（HPLC）

高效液相色譜是色譜法的一個(gè)重要分支，以液體為流動(dòng)相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動(dòng)相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)各成分被分離后，進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的分析。目前很多研究者將高效液相色譜法用于重金屬離子的檢測(cè)，并取得了一定的研究進(jìn)展。痕量金屬離子與有機(jī)試劑形成穩(wěn)定的有色絡(luò)合物，然后用高效液相色譜法分離，紫外可見(jiàn)檢測(cè)器檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)多元素同時(shí)測(cè)定。但是絡(luò)合劑選擇有限，給該方法帶來(lái)一定的局限性。

8. 酶分析法

酶分析法的基本原理是重金屬離子對(duì)于某些酶的活性中心具有特別強(qiáng)的親和力，與之結(jié)合后會(huì)改變酶活性中心的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，引起酶活性下降，從而使底物—酶系統(tǒng)產(chǎn)生一系列的變化，諸如試顯色劑的顏色、電導(dǎo)率、pH值和吸光度等發(fā)生變化，這些變化可以直接用肉眼加以辨別或者是通過(guò)電信號(hào)、光信號(hào)被檢測(cè)到，從而可以判斷重金屬的存在或者測(cè)定其濃度。目前已經(jīng)有多種酶用于重金屬離子的測(cè)定，如脲酶、磷酸酯酶、過(guò)氧化氫酶、葡萄糖氧化酶等，常用的是脲酶。

9. 免疫分析法

免疫分析法是一種特異性和靈敏度都較高的分析方法，在環(huán)境分析領(lǐng)域有著較高的應(yīng)用價(jià)值，用其分析重金屬離子要進(jìn)行兩方面的工作：一是選擇合適的化合物與重金屬離子結(jié)合，獲得一定的空間結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生反應(yīng)原性；二是將與重金屬離子結(jié)合的化合物連接到載體蛋白上，產(chǎn)生免疫原性。其中選擇合適與重金屬離子結(jié)合的化合物是能否制備出特異性抗體的關(guān)鍵。

10. 生物傳感器

生物傳感器利用生物識(shí)別物質(zhì)與待測(cè)物質(zhì)結(jié)合，發(fā)生的變化通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成易于捕捉和檢測(cè)到的電信號(hào)或者光信號(hào)等，通過(guò)檢測(cè)電信號(hào)、光信號(hào)或者其它信號(hào)等來(lái)判斷待測(cè)物質(zhì)的量。酶生物傳感器、微生物傳感器、免疫傳感器、DNA傳感器、細(xì)胞傳感器等在重金屬檢測(cè)方面都有應(yīng)用。