痕量重金属分析，如何简单化？ 雷磁SJB-801型便携式重金属离子分析仪

痕量重金属分析，如何简单化？

重金属离子是日常生活中会经常遇到的有毒有害元素。它有可能出现在江河湖泊中、土壤中、玩具中、饮用水中和食物中。尤其是饮用水和食物中的重金属元素，更是有可能给人们的身体健康带来巨大危害。关于重金属的含量，国家制定了严格的标准，如GB 5749-2006《生活饮用水卫生标准》和GB 2762-2012《食品安全国家标准 食品中污染物限量》，对饮用水和食品中的重金属含量均进行了严格规定。但是如何快速、简单、经济地实现痕量重金属元素的检测依旧是一个较大的问题。

图1. 常见重金属及有害元素对人体的损害

1. 重金属检测的一般方法

对于重金属元素的检测，实验室大多采用以下几种方法进行：原子吸收法、原子荧光法、ICP-AES、ICP-MS、分光光度法等。可以看到，除了分光光度法外，其余测试方法大多为大型实验室分析仪器设备。在拥有高灵敏度，良好的重复性和准确性等优点之外，它们也呈现出诸如采购成本高、体积大、操作和使用复杂、日常运营费用高等问题。在一些大型检测机构和中心实验室，这些缺点往往可以克服，但对于中小型检测网点，要采购和使用这些专业设备是相当困难的。分光光度法相对比较简单，使用成本也较低，虽然也能够实现重金属离子的检测，但其检测限往往很高，对于痕量重金属的分析往往无能为力。

表1. 常见水体的重金属含量标准

表2. 常见重金属分析方法及其检测限

注：1）对于常规实验室方法，参考GB 5750-2006中所标注检测限，某些数值经浓度换算。2）溶出伏安法的检测限，参考相应标准或其他公开数据，如EPA-7063（As），EPA-7472（Hg）、ASTM D3775（Cd）等。

2. 阳极溶出伏安法

溶出伏安法又称反向溶出极谱法，是一个比较传统的检测技术。早期人们往往需要使用电化学工作站来进行类似的重金属分析，其过程相对复杂，需要有丰富的电化学经验；测试条件和测试方法也需要进行探索；此外，测试过程中经常用到滴汞电极（或汞膜），对操作人员和环境有较大的毒害作用。

随着技术的发展，基于溶出伏安法的重金属分析仪得到了很好的发展。一方面实现了测试过程的“傻瓜化”，厂商往往会将测试方法内置在检测仪器里，并配套相应的测试试剂和样品前处理方法，使得没有经验的操作人员也能很容易地掌握和操作；另一方面，无汞测量技术的开发，使得传统的汞膜测试技术逐渐被替代，使阳极溶出伏安法的测试安全性得到了提升。

图2. 使用溶出伏安法对0-100 μg/L浓度范围内的铅离子、镉离子和锌离子进行检测。图右：上海雷磁SJB-801便携式重金属分析仪。

3典型应用

3.1 饮用水中重金属离子的检测

饮用水是相对比较干净的检测体系，干扰物质相对较少，样品可以不经预处理直接测试。在正常进行标定后，一般只需取20 ml水样，添加一定量的电解质溶液（不同厂商的原理、配方可能大不相同），然后选择相对应的测试程序进行自动检测即可。对于痕量浓度的重金属离子，完成测试一般需要3-5分钟。

图3. 铅离子、镉离子典型工作曲线（使用上海雷磁SJB-801便携式重金属分析仪）。

3.2 食品中的重金属含量检测

相对于饮用水环境下的重金属检测，食品中的重金属含量检测则要复杂得多。主要是因为要涉及到较为复杂的样品预处理。目前，干法消解和湿法消解是最常用的样品预处理方法。但是，在食品分析中使用干法消解，还是湿法消解，一直以来都存有较大的争议。不可否认，两者有着不同的优缺点，对于不同的检测元素，以及不同的样品，往往需要选择不同的样品前处理方式。

Ø 干法消解：

干法消解的主要优点是不使用或只使用很少量的强酸和强氧化剂，对操作者的毒害以及周边环境的污染都较小。比较适合不是那么专业的操作人员（化学品安全培训不到位），以及缺乏足够防护措施的实验室使用（并不是每个实验室都标配有合格的通风橱的）。

干法消解的缺点也非常明显，一方面是操作时间相对长，需要进行高温操作，能耗较高；另一方面一些具有挥发性的元素，如汞，就不适合用干法消解。

图4. 干法消解过程中经常用到的超纯黄金坩埚（多级提纯，避免痕量重金属残留对测量的干扰，适用于痕量铅离子的分析）。

图5. 干法消解过程中的焦化、灰化和溶解过程。

图6. 在小麦粉消解液中铅离子、镉离子的典型工作曲线（使用上海雷磁SJB-801 重金属分析仪，干法消解）。

Ø 湿法消解：

湿法消解的主要优点是简单快速，适用于绝大多数样品。

湿法消解的主要缺点在于安全问题，建议有一定化学品安全操作经验的人员和有条件的实验室采用。湿法消解过程中涉及的安全问题包括：1）消化过程会产生大量酸雾，对于防护工作不到位的操作人员（或缺乏安全意识的操作人员），很容易造成伤害。2）湿法消解一般会用到浓硝酸、浓硫酸、双氧水和高氯酸等危险化学品，这些危险化学品的存储和使用管理较为严格。3）在使用高氯酸作为氧化剂时，必须严格控制温度和消解过程，否则会引发爆炸。

4. 小仪器也能完成大任务

相对于大型实验室仪器（AAS、ICP-AES等等），基于溶出伏安法的重金属分析仪是一件非常不起眼的小仪器。作为电化学设备，它也不是很完美，存在一些诸如重复性较差，容易受到样品中有机物以及具有氧化还原活性物质的干扰等这样那样的缺陷。

但是它体积小、重量轻、采购和使用成本低，操作和维护简单方便，可以帮助缺少专业培训的操作人员和缺少专业配置的实验室完成相对比较困难的痕量重金属的检测任务，得到比较可靠的检测结果。让痕量重金属的分析，实现简单化！

雷磁SJB-801便携式重金属离子分析仪广泛应用于环境应急监测，饮用水、地表水、饮料、环境水、海水、工业废水检测，土壤、食品、固体物质中的重金属含量检测等方面。 内置铅、镉、锌、汞、砷、铜六种离子的检测方法，测试速度快，单次测量只需2-5分钟，最快只需30s，为雷磁精良研发团队针对重金属检测推出的重磅新品。

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