砷(As)、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和鎳(Ni)作為常見的重金屬元素,在環(huán)境中廣泛存在,但由于其高毒性和生物累積性,對人類健康構成嚴重威脅。砷主要來源于工業(yè)廢水、農藥殘留和地質活動,長期暴露可導致皮膚病變、癌癥和神經系統(tǒng)損傷;鎘常見于電池制造、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、油漆和汽車尾氣,尤其對兒童發(fā)育有害,可能導致智力下降和貧血;鉻(特別是六價鉻)來自皮革鞣制、染料工業(yè),具有致癌風險;鎳則常見于合金生產、電鍍廢水,過量攝入會引發(fā)皮膚過敏和呼吸道疾病。這些重金屬的檢測至關重要,廣泛應用于飲用水安全監(jiān)測、食品質量控制、工業(yè)排放監(jiān)管、土壤污染評估以及醫(yī)療診斷等領域。隨著全球環(huán)境污染加劇,各國政府和國際組織加強了對這些元素的限量標準,確保公眾健康和生態(tài)平衡。高效的檢測不僅能預防大規(guī)模污染事件,還能為治理決策提供科學依據。
檢測項目
砷、鎘、鉛、鉻和鎳的檢測項目主要基于特定應用場景和監(jiān)管要求,針對不同介質進行定量分析。砷檢測常聚焦于飲用水、食品(如大米和海產品)和工業(yè)廢水中的總砷或無機砷含量,目標限值通常在10μg/L(WHO飲用水標準)以下;鎘檢測涉及農產品(如稻米和蔬菜)、土壤和電子廢棄物,監(jiān)管限值如0.2mg/kg(歐盟食品標準);鉛檢測多見于兒童玩具、油漆、血液樣本和環(huán)境水樣,標準限值例如15μg/L(EPA飲用水標準);鉻檢測重點關注工業(yè)廢水、空氣顆粒物中的六價鉻,其毒性遠高于三價鉻,限值設定為0.1mg/L(中國排放標準);鎳檢測則應用于合金制品、化妝品和地下水,常見限值如0.02mg/L(國際飲用水指南)。這些項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程監(jiān)控。
檢測儀器
用于砷、鎘、鉛、鉻和鎳檢測的主流儀器包括原子吸收光譜儀(AAS)、電感耦合等離子體質譜儀(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)通過火焰或石墨爐技術,適用于單個金屬的高靈敏度檢測,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譜儀(ICP-MS)提供多元素同時檢測能力,檢出限低至ppb級別,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)產品的現(xiàn)場篩查,可快速測定鉻和鎳含量;原子熒光光譜儀(AFS)專用于砷等易揮發(fā)元素,結合氫化物發(fā)生技術提升精度。這些儀器需定期校準和維護,以確保數(shù)據可靠性。
檢測方法
檢測方法主要包括樣品前處理和儀器分析兩個階段,確保精準度與可重復性。樣品前處理涉及消解、萃取和凈化:對于水樣,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化為溶液。分析方法多樣,例如原子吸收光譜法(AAS)通過測量金屬原子對特定波長光的吸收來定量,常用于鎘和鉛的檢測;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、鉻和鎳的同步測定;X射線熒光法(XRF)直接對固體樣品進行無損掃描,快速獲取鉻和鎳數(shù)據;濕化學法則包括比色法或滴定法,作為輔助手段?,F(xiàn)代方法強調自動化與綠色化學,如聯(lián)用技術(ICP-MS與色譜結合)可區(qū)分砷的形態(tài)。
檢測標準
砷、鎘、鉛、鉻和鎳的檢測遵循嚴格的國際、國家和行業(yè)標準,確保結果可比性和合規(guī)性。國際標準如ISO 17294-2(水質-ICP-MS法測定重金屬)和ISO 11047(土壤中鎘、鉛、鎳的原子吸收法);美國環(huán)保署(EPA)標準包括EPA 200.8(ICP-MS用于飲用水中的多元素檢測)和EPA 6010C(AAS方法);歐盟標準如EN 13804(食品中重金屬的測定方法);中國國家標準如GB 5749(生活飲用水衛(wèi)生標準中砷限值0.01mg/L)和GB 2762(食品中污染物限量,針對鉛、鎘等)。行業(yè)標準還包括AOAC(分析化學師協(xié)會)方法,例如AOAC 999.10用于鎳檢測。這些標準規(guī)定了樣品處理、儀器校準、質量控制(如使用標準參考物質)和報告格式,強制要求實驗室認證(如ISO/IEC 17025),以保障檢測數(shù)據的權威性。