生活饮用水中重金属铅的检测方法研究

虞 冯

（宁波中普检测技术服务有限公司，浙江宁波 315100）

在自然的水环境中重金属的含量较低，一般都属于微量和超微量元素，并不会对自然界的动植物产生一定的损害。不过，由于人类社会的不断发展，很多含有重金属物质的废物被排入到自然环境之中，使得自然水域的重金属污染物质浓度不断升高。其中一些会直接被人体所吸收，更多的是会被水生动植物吸收然后进入食物链中，最终危害到人类的健康[1]。例如，在2013年5月，我国的广东地区出现的众多湖南产含Cd毒大米一事就造成了较大的影响。无独有偶，早在2011年3月，在我国的浙江地区就发生了一起大规模儿童血铅浓度超标事件，始发地散布在一家铅蓄电池收集点的周围村庄。很多印刷产品、食物外包装、家庭装饰产品以及不可杜绝的汽车尾气的排放都会造成一定的铅中毒。铅进入人体后将会影响到新生血液的产生，进而使得人体出现贫血症状；也会通过血液伤害到人体的神经系统，使得脑部神经形成损伤；甚至经过母体，不利于正常胎儿的生长。当前，众多的学者分析重金属的主要存在领域包括有自然水体、生物富集和自然沉积物中，重点研究了包括Cu，Pb，Zn，Cd，Cr，Hg，As在内的七种对于生物伤害最大的重金属物质，并且进行了众多的分析检测和治理方面的探究。

当前，主要的分析方式包括原子吸收光谱法（Atomic Absorption Spectrometry，AAS）、原子荧光法（Atomic Fluorescence Spectrometry，AFS）、阳极溶出伏安法（Anodic Stripping Voltammetry）、催化极谱法（Catalytic Polarography，CP）、电感耦合等离子体质谱法（Inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS）[2]。传统的原子发射光谱法、分光光度法、原子荧光光谱法等检测方法虽各有优点[3]，但在检测的速度、批次数等方面仍有缺陷[4]。因此需要寻找更加快速、准确的检测方法用于重金属的检测。石墨炉原子吸收光谱法的原理是电流通过石墨管产生高温、高热，使样品原子化，再根据蒸汽相中待测元素的基态原子对其共振辐射的吸收进行定量分析。该方法发展时间长，技术成熟，原子化效率高，具有检出限低、精密度好、分析速度快等特点[5]。通过几种饮用水中铅、镉、铬、镍含量的检测结果对比，并结合操作的难易程度，为检测饮用水中重金属离子找到一个更快速、可靠的方法，提高了饮用水检测的质量。

利用石墨炉原子吸收光谱法进行样品的检测需要进行的前处理较为简单，响应度高，准确性较大，可供研究的范围广，抗干扰性较强，最终的结果更加可靠[6]。由于具有上面这些优势，石墨炉原子吸收是当前检测重金属浓度的最常用的方式之一。通过GB/T5750.6—2006《生活饮用水标准检验方法-金属指标》的检测标准[7]，也能够看出石墨炉原子吸收法是目前检测生活饮用水中重金属最为常用的方法之一。利用上述途径，添加一定量的NH4H2PO4溶液，可以有效地去除含Cl物质和NO3-类物质对于最终结果的影响[8]。

1 实验部分

1.1 实验设备和仪器

1.1.1 纯净水

①HNO3（优级纯，浓度≧65%）。

②H3PO4（优级纯），国药集团化学试剂有限公司。

③NH4H2PO4（分析纯），国药集团化学试剂有限公司。

④Mg（NO3）2（分析纯），国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 标准样品

①铅标准试剂溶液（1g/L，介质为1.0摩尔/升的HNO3），国家有色金属及电子材料分析测试中心。

②铅标准样品[（0.378±0.017）mol/L]，环境保护部标准样品研究所。

1.1.3 实验设备

①电子天平；100mL容量瓶，250mL的容量瓶，10mL的具塞刻度比色管，0.1~1mL的移液枪，10.0mL的移液管；胶头滴管，药匙，烧杯，量筒，玻璃棒，洗耳球若干。

②石墨炉原子吸收分光光度计及其配套设备。

③高纯Ar（99.999%），上海申艳化工有限公司。

④铅空心阴极灯。

⑤VARIAN-AA240Z石墨炉原子吸收分光光度计一台。

⑥进样杯。

1.2 实验步骤

1.2.1 方法一

分别用移液管准确吸取1.00mg/L的Pb标准溶液0mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL置于100mL的容量瓶中，然后分别加入配制好的120克/升的NH4H2PO4溶液10mL，之后加入50克/升的Mg（NO3）2溶液1mL，用（1+99）的HNO3液稀释到容量瓶的刻度线，混合均匀。此时配制的即为浓度在0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的标准溶液。准确量取250微升的Pb标准样品[（0.378±0.017）mg/L]到10mL的比色管中，然后添加配制好的120克/升的NH4H2PO4溶液10mL，之后加入50克/升的Mg（NO3）2溶液1mL，用（1+99）的HNO3溶液稀释到容量瓶的刻度线，混合均匀。仪器设置参数为波长λ为217nm，灯电流为12mA，狭缝宽度为0.7nm，用乙炔气+空气燃烧用氩气作为载流气，气体流量参数设置为2.0后，用（1+99）的H3PO4溶液（现配）作为基质，用高纯Ar作为载气，以配制好的0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的标准溶液进行标准曲线的绘制，然后进行铅标准品的检测[9]。

1.2.2 方法二

分别用移液管准确吸取1.00mg/L的Pb标准溶液0mL，0.5mL，1.0mL，2.0mL，3.0mL置于100mL的容量瓶中，用（1+99）的HNO3液稀释到容量瓶的刻度线，混合均匀。此时配制的即为浓度在0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的标准溶液。准确量取250微升的Pb标准样品[（0.378±0.017）mg/L]到10mL的比色管中，然后用（1+99）的HNO3溶液稀释到容量瓶的刻度线，混合均匀。依据方法一设置好仪器参数后，用（1+99）的H3PO4溶液（现配）作为基质，用高纯Ar作为载气，以配制好的0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的标准溶液进行标准曲线的绘制，然后进行铅标准品的检测。

1.2.3 方法三

准确量取25mg/L的铅标准样作为母液，用（1+99）的H3PO4溶液（现配）作为基质，用高纯Ar作为载气。设置仪器为自动配置标液。以配制好的0μg/L，5μg/L，10μg/L，20μg/L，30μg/L的标准溶液进行标准曲线的绘制。准确量取250微升的Pb标准样品[（0.378±0.017）mg/L]到10mL的比色管中，然后用（1+99）的HNO3溶液稀释到容量瓶的刻度线，混合均匀，然后进行铅标准品的检测。

2 结果与分析

如图1所示，通过对比方法一与方法二绘制的标准曲线能够看出，在同一含量的铅标准使用溶液中，方法二检测出的吸光值相对于方法一来说较高，而对于较低含量的生活饮用水水样来说，使用方法二进行检测显然更加精确。如表1所示，依据方法一绘制的标准曲线以及对比铅标样的吸光度，得出的最终的含量值相对于铅标准样品的真实含量[（0.378±0.017）mg/L]偏高，可以看出通过方法一绘制的标准曲线图k值较差。所以能够看出，利用石墨炉原子吸收光谱法测定在生活饮用水中较低含量的Pb，不必要加入NH4+液体来抵消水中含有的低量的Cl-和NO3-关于最终实验结果的影响，所以利用方法二进行检测，比方法一的最低检出限要低，在日常的分析中有更好的适用性。通过图1，以方法三与方法二做比较能够看出，其绘制的标准溶液曲线，在利用同一浓度的铅标准经过检测得出的吸光值，方法三相对方法二更高，不过在方法三中的最高含量的铅标准溶液检测得出的吸光值大于了仪器检测的最佳范围，不能适用于分析高浓度水样中的Pb含量的分析。通过表1，能够看出依据方法三的标准曲线和标准样品的吸光值一起计算出的浓度比标准样品的实际浓度要低，说明曲线三斜率偏高。由此说明，用石墨炉原子吸收光谱法来测饮用水样品中的Pb，不适合选用预配制法，因此相对于本文中的所提到的方法二和方法三，方法二更合适于实验室中测饮用水样品中的Pb。

图1 Pb测定的标准曲线

表1 各方法测Pb的吸光值

3 结束语

经过以上三种分析方式进行对比，通过石墨炉原子吸收光谱法测定生活饮用水中的Pb的含量，通过方法二绘制的标准曲线以及铅标准样品的吸光度得出的数值，其标准样品的Pb的含量在0.364mg/L，对比参考浓度（0.378±0.017）毫克/ 升能够符合检测标准要求，其他两种方法在检测中得出的标准样品的数值大于或者小于其参考浓度的区间范围。由此可以看出，通过方法二绘制的标准曲线二用于分析检测生活饮用水样品中的Pb更符合检测要求，而其他两种分析方法绘制的标准曲线的斜率或高、或低，通过石墨炉原子吸收光谱法来检测生活饮用水中的Pb利用方法二的实验过程能够达到更快、更科学准确的检测结果。