[发明专利]一种快速准确比色检测重金属离子的方法

说明书

本发明公开了一种快速准确比色检测重金属离子的方法，属于分析检测技术领域。所述方法是将络合比色阵列传感与待测样品混合反应后进行吸收光谱扫描，得到待测液的光谱数据，对光谱数据进行线性判别LDA分析，将LDA图谱中未知样本数据点的位置与已知类型金属离子数据点进行比对，即可判定待测液中金属离子的类型组成和含量；所述络合比色阵列传感指的是由多种能与某种重金属离子发生显色反应的络合试剂组成的比色阵列传感器；所述重金属离子包括Hg²⁺、Cd²⁺、Pb²⁺和Cu²⁺中的一种或多种。本发明的方法对Pb²⁺，Hg²⁺，Cu²⁺和Cd²⁺四种离子可以实现同时且低浓度的检测，检测方法简单且准确，准确率达100％。

技术领域

本发明涉及一种快速准确比色检测重金属离子的方法，属于分析检测技术领域。

背景技术

重金属通常是指其比重大于5的金属物质，也可定义为密度大于4.5g/cm³的金属。符合 该定义的有金、银、铜等45种，其中一些例如锌、镁是人体所必须的元素，但从污染方面来 看，更多是指有显著毒性的铅、镉、汞等。近20年，我国工业发展迅速，越来越多的行业产 生重金属排放问题，如金属、冶炼、化工和印染等。近几年的IT行业新兴，长三角、珠三角地区某些企业大量印刷线路板产生的超标废水排放，污染近海海域。数种污染中，重金属污染由于含量低不容易被察觉，但由于会不断富集也会对人体造成很大的危害。重金属污染广 泛存在于自然界的水体、土壤中等，可随着生物链进入鱼类、农产品、食品加工制品等，随 着食物链进入人体，在体内积蓄。重金属不能被降解，只会与不同的物质反应转化成不同的 形态，其中游离态的金属离子毒性危害最大，某些重金属会使人体内的蛋白质酶结构改变导 致其失活，也可在人类肝脏等器官中聚集，积累到一定浓度会引起中毒。所以重金属污染即 使浓度很低、剂量很小，长期处在污染环境中产生的后果也是十分严重的，尤其是食物链渠 道的富集，所以对于食品中的重金属含量的检测防控十分必要。

目前重金属检测方法主要可以分为精密仪器检测和快速检测两种大类，其中借助精密仪 器检测可以准确得知样品中的重金属含量，具有灵敏性好、准确度高等优点，十分适合于痕 量检测，但也需要昂贵的仪器、复杂的前处理和专业的技术人员。快速检测方法是近年来备 受关注，它们可以实现对重金属离子的快速现场检测，具有快速、操作简单和样品前处理不 复杂等优点，但是无法达到精密仪器检测的灵敏和准确，大多时候是实现定性半定量。关于 两类检测方法介绍如下：

电感耦合等离子体质谱法(ICPMS)，该方法是利用ICP离子源，质谱将离子源产生的 离子按照质荷比不同分开，理论上该技术几乎可以分析地球上所有的元素(Li-U)，具有激 发能力强、灵敏度高、检出限低、线性范围宽、基体效应和自吸收现象小等优点。

原子发射光谱(AES)，利用物质在热激发或者光激发的条件下，某元素的原子或者离 子发射特征光谱，与标准图谱比较以判别物质的元素组成。一次检验可以将物质中所有可检 测元素全部检出，根据特征谱线判断特征物质。该方法可检测元素有七十余种，具有灵敏度 高、选择性好、分析速度快等优点，多用于定性分析。

原子吸收光谱(AAS)，原子吸收光谱分析是基于样品气态中元素的基态原子对其共振 辐射的吸收强度进行分析，该吸收强度在一定范围内与蒸汽相中元素的基态原子浓度成正比。 该方法的特点是灵敏度高、检出限低且分析速度快，应用范围较广，可直接用于测定食品、 大气飘尘、矿质、土壤和水源中的七十多种金属含量。但原子吸收光谱法不能同时进行多元 素的分析，也不能对难熔金属进行分析。

原子荧光光谱法(AFS)是介于原子发射光谱和原子吸收光谱之间的一种方法，其原理 是样品的蒸汽状态的元素基态原子吸收特定频率的辐射而被激发至高能态，而后发射出范围 宽，灵敏度高检出限低，这使该方法在食品、环境科学、冶金、农业等领域都有广泛的应用， 但是该方法能测定的元素种类较少，通常只用来测汞、铅、砷、镉、锑、锌、铋、硒、锡、 碲、锗。