重金屬檢測方法及應(yīng)用 一、重金屬的危害特性 (一)自然性:長期生活在自然環(huán)境中的人類,對于自然物質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
有人分析了人體中60多種常見元素的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)其中絕大多數(shù)元素在人體血液中的百分含量與它們在地殼中的百分含量極為相似。但是,人類對人工合成的化學(xué)物質(zhì),其耐受力則要小得多。
所以區(qū)別污染物的自然或人工屬性,有助于估計它們對人類的危害程度。鉛、鎘、汞、砷等重金屬,是由于工業(yè)活動的發(fā)展,引起在人類周圍環(huán)境中的富集,通過大氣、水、食品等進(jìn)入人體,在人體某些器官內(nèi)積累,造成慢性中毒,危害人體健康。
(二)毒性:決定污染物毒性強(qiáng)弱的主要因素是其物質(zhì)性質(zhì)、含量和存在形態(tài)。例如鉻有二價、三價和六價三種形式,其中六價鉻的毒性很強(qiáng),而三價鉻是人體新陳代謝的重要元素之一。
在天然水體中一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大約在1~10mg/L之間,而汞,鎘等產(chǎn)生毒性的范圍在0.01~0.001mg/L之間。(三)時空分布性:污染物進(jìn)入環(huán)境后,隨著水和空氣的流動,被稀釋擴(kuò)散,可能造成點源到面源更大范圍的污染,而且在不同空間的位置上,污染物的濃度和強(qiáng)度分布隨著時間的變化而不同。
(四)活性和持久性:活性和持久性表明污染物在環(huán)境中的穩(wěn)定程度?;钚愿叩奈廴疚镔|(zhì),在環(huán)境中或在處理過程中易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),毒性降低,但也可能生成比原來毒性更強(qiáng)的污染物,構(gòu)成二次污染。
如汞可轉(zhuǎn)化成甲基汞,毒性更強(qiáng)。與活性相反,持久性則表示有些污染物質(zhì)能長期地保持其危害性,如重金屬鉛、鎘等都具有毒性且在自然界難以降解,并可產(chǎn)生生物蓄積,長期威脅人類的健康和生存。
(五)生物可分解性:有些污染物能被生物所吸收、利用并分解,最后生成無害的穩(wěn)定物質(zhì)。大多數(shù)有機(jī)物都有被生物分解的可能性,而大多數(shù)重金屬都不易被生物分解,因此重金屬污染一但發(fā)生,治理更難,危害更大。
(六)生物累積性:生物累積性包括兩個方面:一是污染物在環(huán)境中通過食物鏈和化學(xué)物理作用而累積。二是污染物在人體某些器官組織中由于長期攝入的累積。
如鎘可在人體的肝、腎等器官組織中蓄積,造成各器官組織的損傷。又如1953年至1961年,發(fā)生在日本的水俁病事件,無機(jī)汞在海水中轉(zhuǎn)化成甲基汞,被魚類、貝類攝入累積,經(jīng)過食物鏈的生物放大作用,當(dāng)?shù)鼐用袷秤煤笾卸尽?/p>
(七)對生物體作用的加和性:多種污染物質(zhì)同時存在,對生物體相互作用。污染物對生物體的作用加和性有兩類:一類是協(xié)同作用,混合污染物使其對環(huán)境的危害比污染物質(zhì)的簡單相加更為嚴(yán)重;另一類是拮抗作用,污染物共存時使危害互相削弱。
二、重金屬的定量檢測技術(shù) 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熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)。除上述方法外,更引入光譜法來進(jìn)行檢測,精密度更高,更為準(zhǔn)確!日本和歐盟國家有的采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)分析,但對國內(nèi)用戶而言,儀器成本高。
也有的采用X熒光光譜(XRF)分析,優(yōu)點是無損檢測,可直接分析成品,但檢測精度和重復(fù)性不如光譜法。最新流行的檢測方法--陽極溶出法,檢測速度快,數(shù)值準(zhǔn)確,可用于現(xiàn)場等環(huán)境應(yīng)急檢測。
(一)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,已成為對無機(jī)化合物進(jìn)行元素定量分析的主要手段。原子吸收分析過程如下:1、將樣品制成溶液(同時做空白);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)在由于計算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計量學(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)確度和自動化程度大大提高。用微處理機(jī)控制的原子吸收光譜儀,簡化了操作程序,節(jié)約了分析時間。
現(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。(二)紫外可見分光光度法(UV) 其檢測原理是:重金屬與顯色劑—通常為有機(jī)化合物,可于重金屬發(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。
在特定波長下,比色檢測。分光光度分析有兩種,一種是利用物質(zhì)本身對紫外及可見光的吸收進(jìn)行測定;另一種是生成有色化合物,即“顯色”,然后測定。
雖然不少無機(jī)離子在紫外和可見光區(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。加入顯色劑使待測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為在紫外和可見光區(qū)有吸收的化合物來進(jìn)行光度測定,這是目前應(yīng)用最廣泛的測試手段。
顯色劑分為無機(jī)顯色劑和有機(jī)顯色劑,而以有機(jī)顯色劑使用較多。大多當(dāng)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。
近年來形成多元配合物的。
彎曲試驗:彎曲、反復(fù)彎曲拉伸試驗:高溫、室溫、低溫拉伸試驗硬度實驗:洛氏硬度試驗、布氏硬度試驗、維氏硬度試驗沖擊試驗:室溫沖擊試驗、低溫沖擊試驗、高溫沖擊測試壓縮試驗:壓縮屈服點,抗壓強(qiáng)度,規(guī)定非比例壓縮應(yīng)力,規(guī)定總壓縮應(yīng)力,壓縮彈性模量焊接件機(jī)械性能測試:變形,斷裂,粘連,蠕變,疲勞等緊固件機(jī)械性能測試:拉伸試驗,保證載荷,楔負(fù)載試驗,扭矩試驗,擴(kuò)孔試驗,扭矩系數(shù),抗滑移系數(shù) 等。
性能測試:拉斷荷重,應(yīng)力松弛試驗,鍍鋅量測試,附著力測試,浸銅試驗等。其他:金屬粉末防爆性檢測、彈性模量、扭矩系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、失效分析、鹽霧試驗、疲勞測試、SN曲線、金相分析、無損探傷、斷裂伸長率、磁粉探傷、線膨脹系數(shù)等。
常規(guī)元素分析品質(zhì)(成份分析)、硅(Si)、錳(Mn)、磷(P)、碳(C)、硫(S)、鎳(Ni)、鉻(Cr)、銅(Cu)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鐵(Fe)、鈦(Ti)、鋅(Zn)、鉛(Pb)、銻(Sb)、鎘(Cd)、鉍(Bi)、砷(As)、鈉(Na)、鉀(K)、鋁(Al)、牌號測定、水份物理性能:磁性能、電性能、熱性能、抗氧化性能、耐磨、鹽霧、腐蝕、密度、熱膨脹系數(shù)、彈性模量、硬 度;化學(xué)性能:大氣腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕、點蝕、腐蝕疲勞、人造氣氛腐蝕;力學(xué)性能:拉伸、彎曲、屈服、疲勞、扭轉(zhuǎn)、應(yīng)力、應(yīng)力松弛、沖擊、磨損、硬度、耐液壓、拉伸蠕變、擴(kuò) 口、壓扁、壓縮、剪切強(qiáng)度等;工藝性能:細(xì)絲拉伸、斷口檢驗、反復(fù)彎曲、雙向扭轉(zhuǎn)、液壓試驗、擴(kuò)口、彎曲、卷邊、壓扁、環(huán)擴(kuò)張、環(huán) 拉伸、顯微組織、金相分析;無損檢驗:X射線無損探傷、電磁超聲、超聲波、渦流探傷、漏磁探傷、滲透探傷、磁粉探傷失效分析:斷口分析、腐蝕分析等;金相檢驗:宏觀金相、微觀金相;。
重金屬檢測方法及應(yīng)用一、重金屬的危害特性(一)自然性:長期生活在自然環(huán)境中的人類,對于自然物質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
有人分析了人體中60多種常見元素的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)其中絕大多數(shù)元素在人體血液中的百分含量與它們在地殼中的百分含量極為相似。但是,人類對人工合成的化學(xué)物質(zhì),其耐受力則要小得多。
所以區(qū)別污染物的自然或人工屬性,有助于估計它們對人類的危害程度。鉛、鎘、汞、砷等重金屬,是由于工業(yè)活動的發(fā)展,引起在人類周圍環(huán)境中的富集,通過大氣、水、食品等進(jìn)入人體,在人體某些器官內(nèi)積累,造成慢性中毒,危害人體健康。
(二)毒性:決定污染物毒性強(qiáng)弱的主要因素是其物質(zhì)性質(zhì)、含量和存在形態(tài)。例如鉻有二價、三價和六價三種形式,其中六價鉻的毒性很強(qiáng),而三價鉻是人體新陳代謝的重要元素之一。
在天然水體中一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大約在1~10mg/L之間,而汞,鎘等產(chǎn)生毒性的范圍在0.01~0.001mg/L之間。(三)時空分布性:污染物進(jìn)入環(huán)境后,隨著水和空氣的流動,被稀釋擴(kuò)散,可能造成點源到面源更大范圍的污染,而且在不同空間的位置上,污染物的濃度和強(qiáng)度分布隨著時間的變化而不同。
(四)活性和持久性:活性和持久性表明污染物在環(huán)境中的穩(wěn)定程度?;钚愿叩奈廴疚镔|(zhì),在環(huán)境中或在處理過程中易發(fā)生化學(xué)反應(yīng),毒性降低,但也可能生成比原來毒性更強(qiáng)的污染物,構(gòu)成二次污染。
如汞可轉(zhuǎn)化成甲基汞,毒性更強(qiáng)。與活性相反,持久性則表示有些污染物質(zhì)能長期地保持其危害性,如重金屬鉛、鎘等都具有毒性且在自然界難以降解,并可產(chǎn)生生物蓄積,長期威脅人類的健康和生存。
(五)生物可分解性:有些污染物能被生物所吸收、利用并分解,最后生成無害的穩(wěn)定物質(zhì)。大多數(shù)有機(jī)物都有被生物分解的可能性,而大多數(shù)重金屬都不易被生物分解,因此重金屬污染一但發(fā)生,治理更難,危害更大。
(六)生物累積性:生物累積性包括兩個方面:一是污染物在環(huán)境中通過食物鏈和化學(xué)物理作用而累積。二是污染物在人體某些器官組織中由于長期攝入的累積。
如鎘可在人體的肝、腎等器官組織中蓄積,造成各器官組織的損傷。又如1953年至1961年,發(fā)生在日本的水俁病事件,無機(jī)汞在海水中轉(zhuǎn)化成甲基汞,被魚類、貝類攝入累積,經(jīng)過食物鏈的生物放大作用,當(dāng)?shù)鼐用袷秤煤笾卸尽?/p>
(七)對生物體作用的加和性:多種污染物質(zhì)同時存在,對生物體相互作用。污染物對生物體的作用加和性有兩類:一類是協(xié)同作用,混合污染物使其對環(huán)境的危害比污染物質(zhì)的簡單相加更為嚴(yán)重;另一類是拮抗作用,污染物共存時使危害互相削弱。
二、重金屬的定量檢測技術(shù)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熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)。除上述方法外,更引入光譜法來進(jìn)行檢測,精密度更高,更為準(zhǔn)確!日本和歐盟國家有的采用電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)分析,但對國內(nèi)用戶而言,儀器成本高。
也有的采用X熒光光譜(XRF)分析,優(yōu)點是無損檢測,可直接分析成品,但檢測精度和重復(fù)性不如光譜法。最新流行的檢測方法--陽極溶出法,檢測速度快,數(shù)值準(zhǔn)確,可用于現(xiàn)場等環(huán)境應(yīng)急檢測。
(一)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,已成為對無機(jī)化合物進(jìn)行元素定量分析的主要手段。原子吸收分析過程如下:1、將樣品制成溶液(同時做空白);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)在由于計算機(jī)技術(shù)、化學(xué)計量學(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)確度和自動化程度大大提高。用微處理機(jī)控制的原子吸收光譜儀,簡化了操作程序,節(jié)約了分析時間。
現(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。(二)紫外可見分光光度法(UV)其檢測原理是:重金屬與顯色劑—通常為有機(jī)化合物,可于重金屬發(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。
在特定波長下,比色檢測。分光光度分析有兩種,一種是利用物質(zhì)本身對紫外及可見光的吸收進(jìn)行測定;另一種是生成有色化合物,即“顯色”,然后測定。
雖然不少無機(jī)離子在紫外和可見光區(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。加入顯色劑使待測物質(zhì)轉(zhuǎn)化為在紫外和可見光區(qū)有吸收的化合物來進(jìn)行光度測定,這是目前應(yīng)用最廣泛的測試手段。
顯色劑分為無機(jī)顯色劑和有機(jī)顯色劑,而以有機(jī)顯色劑使用較多。大多當(dāng)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。
近年來形成多元配合物的顯色。
重金屬指比重大于5的金屬(一般指密度大于4.5克每立方厘米的金屬)。約有45種,一般都是屬于過渡元素。如銅、鉛、鋅、鐵、鈷、鎳、錳、鎘、汞、鎢、鉬、金、銀等。盡管錳、銅、鋅等重金屬是生命活動所需要的微量元素,但是大部分重金屬如汞、鉛、鎘等并非生命活動所必須,而且所有重金屬超過一定濃度都對人體有毒。
例如,汞中毒的臨床表現(xiàn)有:全身癥狀為頭痛、頭昏、乏力、發(fā)熱??谇患跋腊Y狀表現(xiàn)為齒齦紅腫酸痛、糜爛出血、牙齒松動、齦槽溢膿,口腔有臭味,并有惡心、嘔吐、食欲不振、腹痛、腹瀉。皮膚接觸可出現(xiàn)紅色斑丘疹,以四肢及頭面部分布較多。少數(shù)患者可有腎損害,個別嚴(yán)重者可有咳嗽、胸痛、呼吸困難、紺紫等急性間質(zhì)性肺炎的表現(xiàn)。
重金屬中毒會使體內(nèi)的蛋白質(zhì)凝固,這個你可以從高三的化學(xué)書看到。如果輕微中毒就大量喝牛奶。牛奶中的蛋白質(zhì)會和重金屬反應(yīng)。這樣不會損傷到你自身的身體機(jī)能。喝了以后還必須馬上就醫(yī)。
對于測定方法,請登錄中國文獻(xiàn)網(wǎng)CNKI去查詢相關(guān)資料,如果查不到請加我為好友,我?guī)湍悴?/p>
食品中重金屬元素限量的檢測方法有光度法、比濁法、斑點比較法、色譜法、光譜法、電化學(xué)分析法、中子活化分析等。有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)均詳細(xì)規(guī)定了食品中重金屬元素的含量測定方法。以下列出的是食品中的鉛、鎘、汞和砷的國家標(biāo)準(zhǔn)檢測方法。
(1)食品中鉛的常用檢測方法有:石墨爐原子吸收光譜法,其檢出限為5微克/千克;火焰原子吸收光譜法,檢出限為0.1毫克/千克;單掃描極譜法,檢出限為0.085毫克/千克;二硫腙光度法,檢出限為0.25毫克/千克;氫化物原子熒光光譜法,檢出限為5微克/千克。
(2)食品中鎘的常用檢測方法有:石墨爐原子吸收光譜法,其檢出限為0.1微克/千克;火焰原子吸收光譜法,檢出限為5微克/千克;光度法,檢出限為50微克/千克;原子熒光法,檢出限為1.2微克/千克。
(3)食品中總汞的常用檢測方法有:原子熒光光譜分析法,檢出限為0.15微克/千克;冷原子吸收光譜法,檢出限為0.4微克/千克(壓力消解法)或10微克/千克(其它消解法);二硫腙光度法,檢出限為25微克/千克。甲基汞的分析常常先用酸提取巰基棉吸附分離,然后用氣相色譜法或冷原子吸收光譜法進(jìn)行測定。
(4)食品中總砷的常用檢測方法有:氫化物原子熒光光譜法,檢出限為0.01毫克/千克;銀鹽法,檢出限為0.2毫克/千克;砷斑法,檢出限為0.25毫克/千克;硼氫化物還原光度法,檢出限為0.05毫克/千克。
(一)自然性:
長期生活在自然環(huán)境中的人類,對于自然物質(zhì)有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。有人分析了人體中60多種常見元素的分布規(guī)律,發(fā)現(xiàn)其中絕大多數(shù)元素在人體血液中的百分含量與它們在地殼中的百分含量極為相似。但是,人類對人工合成的化學(xué)物質(zhì),其耐受力則要小得多。所以區(qū)別污染物的自然或人工屬性,有助于估計它們對人類的危害程度。鉛、鎘、汞、砷等重金屬,是由于工業(yè)活動的發(fā)展,引起在人類周圍環(huán)境中的富集,通過大氣、水、食品等進(jìn)入人體,在人體某些器官內(nèi)積累,造成慢性中毒,危害人體健康。
(二)毒性:
決定污染物毒性強(qiáng)弱的主要因素是其物質(zhì)性質(zhì)、含量和存在形態(tài)。例如鉻有二價、三價和六價三種形式,其中六價鉻的毒性很強(qiáng),而三價鉻是人體新陳代謝的重要元素之一。在天然水體中一般重金屬產(chǎn)生毒性的范圍大約在1~10mg/L之間,而汞,鎘等產(chǎn)生毒性的范圍在0.01~0.001mg/L之間。
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