水(shui)質(zhi)重(zhong)金屬(shu)分(fen)析儀(yi)相關原理(li)

水質(zhi)重(zhong)金屬(shu)分(fen)析儀(yi)相關原理(li)

壹(yi)、產品概述(shu)

二(er)、核心(xin)檢(jian)測(ce)原(yuan)理(li)與(yu)技(ji)術分(fen)類

（壹(yi)）光譜分(fen)析法

1. 原子吸收光(guang)譜法（AAS）

• 原理(li)：重金(jin)屬(shu)離子在火(huo)焰(yan)或石(shi)墨爐中被(bei)原子化，特(te)定波長的(de)光(guang)（如(ru)鉛(qian) 283.3nm、鎘 228.8nm）被基態(tai)原(yuan)子吸收，吸(xi)光度(du)與濃度(du)成正(zheng)比(bi)。

• 優(you)勢(shi)：檢(jian)測(ce)精(jing)度(du)高（ppb 級(ji)），抗(kang)幹(gan)擾(rao)能力(li)強(qiang)，適(shi)用(yong)於(yu)實驗室高(gao)精(jing)度(du)檢(jian)測(ce)（如(ru)飲用(yong)水(shui)中鉛≤10μg/L 的(de)測(ce)定(ding)）。

2. 電感(gan)耦合等(deng)離子體(ti)質(zhi)譜法（ICP-MS）

• 原理(li)：樣品在等離子體(ti)中離子化，通(tong)過(guo)質(zhi)譜分(fen)析離子的(de)質(zhi)荷比(bi)，同時檢(jian)測(ce)多(duo)種(zhong)重(zhong)金(jin)屬(shu)（如(ru)鉛(qian)、鎘、汞等 10 余種(zhong)元(yuan)素(su)）。

• 優(you)勢(shi)：多(duo)元素(su)同步(bu)檢(jian)測(ce)（壹(yi)次可(ke)測(ce) 50 + 元(yuan)素(su)），檢(jian)出(chu)限低至 0.1μg/L 以(yi)下(xia)，適用(yong)於(yu)痕量(liang)分(fen)析（如(ru)海(hai)洋(yang)重(zhong)金(jin)屬(shu)汙(wu)染(ran)調查）。

（二）電化學分(fen)析法

1. 陽極(ji)溶(rong)出(chu)伏安法（ASV）

• 原理(li)：重金(jin)屬(shu)離子在電極(ji)上(shang)還(hai)原沈(chen)積，再通(tong)過(guo)反(fan)向(xiang)電壓溶出(chu)，溶出(chu)電流與濃度(du)成正(zheng)比(bi)。

• 優(you)勢(shi)：便攜(xie)性(xing)好(hao)（如(ru)手(shou)持(chi)設備），檢(jian)測(ce)速(su)度(du)快（5-10 分(fen)鐘 / 樣(yang)本），適(shi)用(yong)於(yu)現場應急(ji)檢(jian)測(ce)（如(ru)河(he)流突發(fa)重(zhong)金屬(shu)泄漏）。

2. 電位溶出(chu)法（PSV）

• 原理(li)：重金(jin)屬(shu)離子在電極(ji)表(biao)面還(hai)原，通(tong)過(guo)測(ce)量(liang)溶出(chu)時的(de)電位 - 時間曲(qu)線(xian)定(ding)量(liang)。

• 特(te)點：無(wu)需復(fu)雜(za)前(qian)處(chu)理，適合高(gao)鹽(yan)廢水（如(ru)油(you)田采出(chu)水）中重金屬(shu)檢(jian)測(ce)。

（三(san)）分(fen)光光(guang)度(du)法

• 原理(li)：重金(jin)屬(shu)與顯色(se)劑(ji)（如(ru)雙(shuang)硫(liu)腙(zong)、二乙(yi)基二(er)硫(liu)代(dai)氨基(ji)甲酸(suan)鈉）反(fan)應(ying)生成(cheng)有(you)色(se)絡(luo)合物，在特(te)定波長下(xia)測(ce)量(liang)吸光(guang)度(du)（如(ru)銅(tong)與二乙胺基二硫(liu)代(dai)甲酸(suan)鈉在 440nm 處顯色(se)）。

• 優(you)勢(shi)：成本(ben)低，操作簡單(dan)，適用(yong)於(yu)基層(ceng)環保站對(dui)地(di)表(biao)水的(de)日常(chang)巡檢(jian)（如(ru)銅(tong)≤1.0mg/L 的(de)快速篩(shai)查）

四(si)、典(dian)型應用(yong)場景(jing)

（壹）環境監(jian)測(ce)領域(yu)

1. 地(di)表(biao)水與(yu)飲用(yong)水(shui)源(yuan)：

• 在長江(jiang)、珠(zhu)江(jiang)等(deng)重(zhong)點(dian)流域(yu)布(bu)設(she)在線 ICP-MS 分(fen)析儀(yi)，實時監(jian)測(ce)汞、砷等(deng)重金(jin)屬(shu)濃度(du)，當(dang)長江(jiang)某(mou)斷(duan)面砷(shen)濃度(du)＞50μg/L（GB 3838-2021Ⅲ 類標(biao)準(zhun)）時自動(dong)預(yu)警(jing)。

2. 土壤(rang)與地(di)下(xia)水汙(wu)染(ran)：

• 化工(gong)園(yuan)區周邊(bian)地(di)下(xia)水檢(jian)測(ce)，使(shi)用(yong)便攜(xie)陽極(ji)溶(rong)出(chu)儀快速篩(shai)查鉛、鉻(ge)濃度(du)，若(ruo)鉛(qian)＞100μg/L（GB/T 14848-2017Ⅲ 類標(biao)準(zhun)）則啟動(dong)汙(wu)染(ran)修復(fu)。

（二(er)）工(gong)業過(guo)程(cheng)控(kong)制(zhi)

1. 電鍍(du)廢水處理：

• 電鍍(du)車(che)間廢水排放口(kou)安裝(zhuang)在線重(zhong)金(jin)屬(shu)分(fen)析儀(yi)，當(dang)鉻濃度(du)＞0.5mg/L（GB 21900-2008 排放(fang)標(biao)準(zhun)）時聯(lian)動(dong)關閉(bi)排放(fang)閥，啟動(dong)廢水回用(yong)系(xi)統(tong)。

2. 礦(kuang)山(shan)廢水治理：

• 銅礦(kuang)選(xuan)礦(kuang)廢水需控(kong)制(zhi)銅濃度(du)≤0.5mg/L，通(tong)過(guo)分(fen)光光(guang)度(du)法檢(jian)測(ce)儀(yi)實(shi)時監(jian)測(ce)，超(chao)自動(dong)投(tou)加(jia)硫(liu)化鈉沈(chen)澱劑(ji)。

（三(san)）食品安全(quan)與科研

1. 水產品重金屬(shu)檢(jian)測(ce)：

• 養(yang)殖(zhi)池塘(tang)水(shui)中鎘濃度(du)需≤5μg/L（GB 11607-1989 漁業水質(zhi)標(biao)準），用(yong)原(yuan)子吸收光(guang)譜儀分(fen)析，確(que)保養(yang)殖(zhi)水(shui)產品鎘殘留達(da)標(biao)。

2. 納米材料(liao)毒(du)性研究(jiu)：

• 實(shi)驗室(shi)用(yong) ICP-MS 分(fen)析納米氧(yang)化鋅在水體(ti)中的(de)溶(rong)解(jie)態(tai)鋅濃度(du)，研究(jiu)其(qi)對(dui)藻(zao)類(lei)的(de)毒(du)性(xing)效(xiao)應(ying)（如(ru) EC50 計(ji)算）。

五、選(xuan)型與操作要(yao)點(dian)

1. 選(xuan)型關鍵指(zhi)標

• 精(jing)度(du)需求(qiu)：飲用(yong)水(shui)檢(jian)測(ce)選(xuan) ICP-MS（±2% 誤(wu)差），應(ying)急(ji)監(jian)測(ce)選(xuan)便攜(xie)陽極(ji)溶(rong)出(chu)儀（±5% 誤差）；

• 檢(jian)測(ce)速(su)度(du)：批(pi)量(liang)樣品選(xuan) ICP-MS（多(duo)元素(su)同步(bu)檢(jian)測(ce)），單(dan)點檢(jian)測(ce)可(ke)選(xuan)原(yuan)子吸收光(guang)譜儀；

• 維(wei)護成(cheng)本(ben)：在線儀(yi)器(qi)需考(kao)慮(lv)試劑(ji)消(xiao)耗(hao)（如(ru) ICP-MS 的(de)氬(ya)氣年(nian)用(yong)量(liang)），便攜(xie)設(she)備需關註電極(ji)壽命（如(ru)陽極(ji)溶(rong)出(chu)儀電極(ji)更換周(zhou)期 3-6 個月(yue)）。

2. 操作註意(yi)事(shi)項(xiang)

• 前(qian)處(chu)理規(gui)範：

• 測(ce)定(ding)汞時需用(yong)硝(xiao)酸(suan) - 重(zhong)鉻酸鉀(jia)溶(rong)液保存樣(yang)品，避(bi)免汞揮發(fa)；

• 測(ce)定(ding)六(liu)價(jia)鉻(ge)時需調(tiao)節(jie) pH 至 7-9，防止價態(tai)轉(zhuan)化。

• 安全(quan)防護：

• 處(chu)理(li)含重金屬(shu)樣品（如(ru)電鍍(du)廢水）時，需在通(tong)風(feng)櫥中加(jia)酸(suan)蒸(zheng)餾，避(bi)免氰(qing)化氫氣體(ti)泄漏。

六(liu)、維(wei)護與(yu)性(xing)能驗(yan)證

（壹）日常(chang)維(wei)護

1. 光(guang)譜儀維(wei)護：

• 原(yuan)子吸收光(guang)譜儀的(de)石(shi)墨爐需定(ding)期清(qing)理(li)積(ji)碳(tan)（每(mei) 500 次測(ce)量(liang)後），ICP-MS 的(de)采樣錐(zhui)需用(yong)稀硝(xiao)酸(suan)超(chao)聲清(qing)洗(xi)（每(mei)周(zhou)壹次）；

2. 電化學儀(yi)器(qi)維(wei)護：

• 陽極(ji)溶(rong)出(chu)儀的(de)玻(bo)碳(tan)電極(ji)需用(yong)氧(yang)化鋁(lv)粉(fen)拋光（每(mei) 20 次測(ce)量(liang)後），保持(chi)電極(ji)表(biao)面活(huo)性。

（二(er)）性(xing)能驗(yan)證指(zhi)標

• 檢(jian)出(chu)限驗證：測(ce)定(ding) 7 次空(kong)白樣品，計算 3 倍(bei)標(biao)準(zhun)偏差對(dui)應(ying)的(de)濃度(du)，應≤儀(yi)器(qi)標稱(cheng)檢(jian)出(chu)限；

• 加(jia)標(biao)回(hui)收率：向水(shui)樣中(zhong)添加(jia)標(biao)準(zhun)溶液(ye)，回(hui)收率應在 80%-120% 範圍內(nei)（如(ru)測(ce)定(ding)鎘時加(jia)標(biao) 20μg/L，回(hui)收值(zhi)應(ying)在 16-24μg/L 之間）；

• 重(zhong)復(fu)性測(ce)試(shi)：對(dui) 100μg/L 標(biao)準溶(rong)液連(lian)續(xu)測(ce)量(liang) 6 次，相(xiang)對(dui)標(biao)準偏差（RSD）≤3%。

七(qi)、行(xing)業前(qian)沿(yan)技術

• 免試(shi)劑(ji)檢(jian)測(ce)：基(ji)於(yu)表(biao)面增強拉(la)曼光譜（SERS）的(de)便攜(xie)設(she)備，無需化學試(shi)劑(ji)，直(zhi)接檢(jian)測(ce)水(shui)中(zhong)鉛(qian)離子（檢(jian)出(chu)限 1μg/L）；

• 生物傳(chuan)感(gan)器(qi)：利(li)用(yong)重(zhong)金屬(shu)結合蛋(dan)白修飾電極(ji)，實(shi)現汞離子的(de)實(shi)時生物識(shi)別（響(xiang)應時間＜1 分(fen)鐘）；

• 無(wu)人(ren)機(ji)搭載系(xi)統(tong)：無(wu)人(ren)機(ji)搭載微(wei)型 ICP-MS，實現河(he)流重金屬(shu)汙(wu)染(ran)的(de)空(kong)中(zhong)掃(sao)描，繪制(zhi)汙(wu)染(ran)濃度(du)三(san)維(wei)地(di)圖(tu)。