[发明专利]一种水中铬金属元素的激光检测方法

说明书

技术领域

本发明属于激光检测技术领域，具体涉及一种水中铬金属元素的激光检测方法。

背景技术

目前世界经济的迅速发展是把双刃剑，提高人民生活水平的同时也带来了不可小觑的污染问题，其中重金属污染占了非常大的比例。由于采矿、废气排放、污水灌溉等人为因素，导致环境中的重金属含量增加，目前水体重金属污染愈来愈严重致使生态环境和人类的生命健康受到了严重的威胁。据国家环保部调查显示，中国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理直接排入水体，致使全国近岸海域海水采样品中铅的超标率达62.9％，铜的超标率为25.9％；由长江、珠江、黄河等河流携带入海的重金属污染物总量约为3.4万吨，严重威胁着人类和水生生物的生存。2012年1月在广西龙江发现重金属镉超标，2009年8月湖南浏阳发生了镉污染事件，2009年陕西凤翔儿童血铅超标事件等，引起了社会的广泛关注，造成了恶劣的影响。水体重金属污染已经成为了世界各国愈来愈重视的环境问题。基于此，监测及检测重金属对水资源保护具有特别重要的意义。

目前，国内外对水体重金属的检测多停留在实验室阶段，最常用的方法有原子吸收分光光度法(AAS)、质谱法(MS)、电感耦合等离子体-发射光谱法(ICP-AES)、化学比色法和电化学分析方法。质谱法(Mass Spectroscopy-MS)又分为电感耦合等离子体-质谱法(ICP-MS)、火花源质谱法(SSMS)等。

原子吸收分光光度法最常用于无机元素定量分析，有火焰原子吸收分光光度法(FAAS)和石墨炉原子吸收分光光度法(GFAAS)，其原理是基于从光源辐射出待测元素的特征谱线，通过试样蒸汽时被待测元素的基态原子吸收，由特征谱线被减弱的程度来测定试样中待测元素含量。原子吸收分光光度法应用广泛，有很多优点，如有高的灵敏度，火焰原子吸收法的灵敏度是ppm到ppb级，石墨炉原子吸收法绝对灵敏度可达到10^-10-10^-14g；耗样少；选择性高、干扰少；准确度较高，火焰法误差＜1％，石墨炉法3％-5％。但也有其不足之处：无法满足多元素测定，改变被测元素时，需要更换元素灯，增加了操作难度；石墨管只有有限的使用寿命，仪器的运行成本高；对复杂样品分析干扰比较严重，重现性差。

质谱法是利用在相同的实验条件下每种化合物均有其确定的质谱图，因此将实验所得谱图与已知谱图对比从而来确定待测化合物。质谱法的优点是有低的检出限，能快速分析出待测化合物，能对有机物中金属元素的形态进行分析，能实现多元素分析；缺点是仪器的生产成本高，价格昂贵，且操作麻烦，不便于普及；要求对一些样品进行预处理，引入污染的风险高；测量的准确度和精密度还有待提高。

电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)的基本原理是原子或离子在一定实验条件下受到激发光源电火焰的激发而发射出特征光谱，通过特征光谱来研究样品组成成分。ICP-AES是光谱分析方法中研究得最为透彻的方法之一，得到了广泛的应用，是一种有效的分析技术。但也存在一些不足之处：首先要对样品进行采样和溶解等预处理，过程繁杂耗时；多用于微量元素的检测，如果被测量元素含量超出一定范围，需要事先进行稀释，工作量大大增加；不是所有的重金属元素都能被激发；测量的精密度还要提高，测量结果的离散度较大。

电化学分析方法是利用物质的电学及电化学性质进行分析的方法，化学比色法和电化学分析方法可以准确的测量出被测元素，但操作复杂繁琐，有很多的局限性。

综上所述，传统方法在用于溶液中重金属元素含量分析时，需要依赖化学试剂对样品进行预处理，且操作复杂，一方面对环境和仪器操作维护人员存在较大的潜在安全隐患，另一方面造成检测时效性不强，难以满足水体重金属原位实时快速检测的需要。