水中汞等重金属含量检测的新方法
——东北师范大学，化学学院，胡志强，1231410011
【摘要】
近年来，由于重金属而受到污染的地区日益增多，受污染的程度日趋加重。因此，重金属开始成为人们关注的焦点。对于水中的重金属而言，由于不易被微生物分解，稳定性较强，会在水体中聚集，造成环境污染。与此同时，它也会因为水生物对重金属的吸收，而在水生物体内聚集，造成水生物重金属中毒。因此，在不明情况下，人们食用受污染的水生物，会引起严重的疾病。
【关键词】：重金属、微观氧化还原法、新方法
【正文】
汞(Hg)为一种银白色液体金属，原子量200.59；相对密度13.546(20℃)；沸点357℃；熔点－38.87℃，是常温下唯一的液态金属。蒸气压在0℃为0.0407Pa；20℃为0.1600Pa；30℃为0.3866Pa。金属汞不溶于水及有机溶剂，易溶于稀硝酸中，可溶于类似脂类的物质。汞具有易蒸发的特性，尤其当其洒落在地面，形成无数小汞珠，蒸发面积增大，蒸发速度更快，造成空气污染。汞在空气中以蒸气态存在。
这些重金属主要来源：汞的污染多见于汞矿开采和冶炼，仪表制造(如温度计，压力计等)，电气器材制造与修理(如电流开关、整流器、荧光灯等)，冶金工业、氯碱工业、有机合成、防腐涂料、电池、塑料、染料等工业生产过程中可能有含汞粉尘或气溶胶。
汞为一种普遍存在的有毒物质。人在空气中汞浓度为1～30mg/m3时，数小时即可引起急性中毒，有头痛、头昏、乏力、失眠、多梦、发热等神经系统及全身症状。慢性中毒一般表现为神经衰弱症候群以及多梦、记忆力减退、情绪不稳、失眠等。在自然界，汞经过转化可变为有机汞，再经过食物链进入人体造成中毒。日本的“水俣病”就是由工业废水中汞的污染造成的一种“公害病”。
既然汞汞是一种重金属，而且其破坏性如此之强，那么研究汞在空气中或是水中的含量，显得迫在眉睫。能不能找到一种及时有效的测定方法，快速简便的检测出汞的含量，提供给人们生活生产等大量有用信息，是我们每一个化学工作者的共同目标。在这里，我们着重介绍水中的汞含量的检测新方法。
核心原理
汞蒸气对波长253.7nm的共振线具有强烈的吸收作用。样品经过酸消解或催化酸消解使汞转为离子状态，在强酸性介质中以氯化亚锡还原成元素汞，以氮气或干燥空气作为载体，将元素汞吹入汞测定仪，进行冷原子吸收测定，在一定浓度范围其吸收值与汞含量成正比，与标准系列比较定量。
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【新方法】
1、试剂：
分析过程中全部用水均使用去离子水(电阻率在8×105以上)，所使用的化学试剂均为分析纯或优级纯：硝酸、盐酸、过氧化氢(30%)、硝酸(0.5＋99.5)：取0.5mL硝酸，慢慢加入50mL水中，然后加水稀释至100mL；高锰酸钾溶液(50g/L)：称取5.0g高锰酸钾，置于100mL棕色瓶中，以水溶解稀释至100mL；硝酸—重铬酸钾溶液(5＋0.05＋94.5)：称取0.05g重铬酸钾，溶于水中，加入5mL硝酸，用水稀释至100mL；氯化亚锡溶液(100g/L)：称取10g氯化亚锡，溶于20mL盐酸中，以水稀释至100mL，临用时现配；无水氯化钙；汞标准储备液：准确称取0.1354g经干燥器干燥过的二氧化汞，溶于硝酸重铬酸钾溶液中，移入100mL容量瓶中，以硝酸—重铬酸钾溶液稀释至刻度。混匀。此溶液每毫升含1.0mg汞；汞标准使用液：由1.0mg/mL汞标准储备液经硝酸—重铬酸钾溶液稀释成2.0，4.0，6.0，8.0，10.0ng/mL的汞标准使用液。临用时现配。
2、仪器：
所用玻璃仪器均需以硝酸(1＋5)浸泡过夜，用水反复冲洗，最后用去离子水冲冼干净：双光束测汞仪(附气体循环泵、气体干燥装置、汞蒸气发生装置及汞蒸气吸收瓶)；恒温干燥箱；压力消解器、压力消解罐或压力溶弹。
3、分析步骤
3.1 样品预处理
在采样和制备过程中，应注意不使样品污染。储于塑料瓶中，保存备用。
3.2 样品消解(可根据实验室条件选用以下任何一种方法消解)
3.2.1 压力消解罐消解法：称取1.00～3.00g样品(干样、含脂肪高的样品少于1.00g，鲜样少于3.00g或按压力消解罐使用说明书称取样品)于聚四氟乙烯内罐，加硝酸2～4mL浸泡过夜。再加过氧化氢(30%)2～3mL(总量不能超过罐容积的1/3)。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，120～140℃保持3～4h，在箱内自然冷却至室温，用滴管将消化液洗入或过滤入(视消化后样品的盐分而定)10.0mL容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。
3.3 测定
3.3.1 仪器条件：打开测汞仪，预热1～2h，并将仪器性能调至最佳状态。
3.3.2 标准曲线绘制：吸取上面配制的汞标准使用液2.0，4.0，6.0，8.0，10.0ng/mL各5.0mL(相当于10.0，20.0，30.0，40.0，50.0ng汞)，置于测汞仪的汞蒸气发生器的还原瓶中，分别加入1.0mL还原剂氯化亚锡(100g/L)，迅速盖紧瓶塞，随后有气泡产生，从仪器读数显示的最高点测得其吸收值，然后，打开吸收瓶上的三通阀将产生的汞蒸气吸收于高锰酸钾溶液(50g/L)中，待测汞仪上的读数达到零点时进行下一次测定。并求得吸光值与汞质量关系的一元线性回归方程。
3.3.3 样品测定：分别吸取样液和试剂空白液各5.0mL，置于测汞仪的汞蒸气发生器的还原瓶中，以下按5.3.2自“分别加入1.0mL还原剂氯化亚锡”起进行。将所测得其吸收值，代入标准系列的一元线性回归方程中求得样液中汞含量。
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4.计算X1=(m1-m2)(V1-V2)*1000/(m3*1000)
式中：X1——样品中汞含量，µg/kg(µg/L)；
m1——测定样品消化液中汞质量，ng；
m2——试剂空白液中汞质量，ng；
V1——样品消化液总体积，mL；
V2——测定用样品消化液体积，mL；
m3——样品质量或体积，g或mL。
结果的表述：报告算术平均值的二位有效数字。
5.允许差：相对相差≤20%。
【意义】
利用该方法检测水中的汞含量，可以快速检测水中汞的含量，快捷方便。可以及时为企业提供控制水质量的数据指标，保障人们的饮水安全。避免人体因不明水质而长期摄入过量的重金属饮用水，引发各种病症，甚至导致死亡。所以无论从环保还是从人们的身体健康的角度出发，高效而精确的检测方法显得十分必要。
【前景】
由于重金属的检测需要一系列的前处理过程，这就导致了汞检测效率的降低。因此，今后的汞检测一种趋势将是汞的前处理技术。同时，有时由于特殊行业的需要，对汞的精确度进行进一步的要求，因此，高准确度和精确度的测量方法也是汞测量的一个发展趋势。出这两个两个方向外，还有一个尤具吸引力的技术，那就是将检测方法与生物方法相结合。如将细菌、将生物膜引入检测的范畴，将是物质检测的一大亮点。
【结束语】
化学物质的检测，是继化学物质性质研究、化学物质合成之后的又一门高深的化学分支学科，在这门分支学科中，涌现出了许许多多优秀的科学家和方法。在现在这个飞速发展的时代，学习和发展先进的检测物质的方法是我们化学工作者的光荣而艰巨的责任和使命，我们应再接再厉，勤奋创新，在方法上精益求精，为化学科学的发展贡献绵薄之力。
【参考文献】
1、《土壤重金属污染与控制》 范拴喜 编著 中国环境科学出版社
2、《重金属冶金学》 翟秀静 主编 冶金工业出版社
3、《重金属污染对农产品的危害与风险评估》 滕葳 等编 化学工业出版社
4、《污水灌溉土壤重金属污染机理与修复技术》 周振民 著 水利水电出版社
5、《土壤和沉积物中有机物和重金属监测新方法》
6、《天然水环境中的生物膜及其对重金属的吸附》 董德明 科学出版社
出版社：中国环境科学出版社
7、《土壤重金属的植物污染化学》 陈英旭 等著 科学出版社
8、《中国水环境重金属研究》 陈静生 等著 中国环境科学出版社
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水中汞等重金属含量检测的新方法
——东北师范大学，化学学院，胡志强，1231410011
【摘要】
近年来，由于重金属而受到污染的地区日益增多，受污染的程度日趋加重。因此，重金属开始成为人们关注的焦点。对于水中的重金属而言，由于不易被微生物分解，稳定性较强，会在水体中聚集，造成环境污染。与此同时，它也会因为水生物对重金属的吸收，而在水生物体内聚集，造成水生物重金属中毒。因此，在不明情况下，人们食用受污染的水生物，会引起严重的疾病。
【关键词】：重金属、微观氧化还原法、新方法
【正文】
汞(Hg)为一种银白色液体金属，原子量200.59；相对密度13.546(20℃)；沸点357℃；熔点－38.87℃，是常温下唯一的液态金属。蒸气压在0℃为0.0407Pa；20℃为0.1600Pa；30℃为0.3866Pa。金属汞不溶于水及有机溶剂，易溶于稀硝酸中，可溶于类似脂类的物质。汞具有易蒸发的特性，尤其当其洒落在地面，形成无数小汞珠，蒸发面积增大，蒸发速度更快，造成空气污染。汞在空气中以蒸气态存在。
这些重金属主要来源：汞的污染多见于汞矿开采和冶炼，仪表制造(如温度计，压力计等)，电气器材制造与修理(如电流开关、整流器、荧光灯等)，冶金工业、氯碱工业、有机合成、防腐涂料、电池、塑料、染料等工业生产过程中可能有含汞粉尘或气溶胶。
汞为一种普遍存在的有毒物质。人在空气中汞浓度为1～30mg/m3时，数小时即可引起急性中毒，有头痛、头昏、乏力、失眠、多梦、发热等神经系统及全身症状。慢性中毒一般表现为神经衰弱症候群以及多梦、记忆力减退、情绪不稳、失眠等。在自然界，汞经过转化可变为有机汞，再经过食物链进入人体造成中毒。日本的“水俣病”就是由工业废水中汞的污染造成的一种“公害病”。
既然汞汞是一种重金属，而且其破坏性如此之强，那么研究汞在空气中或是水中的含量，显得迫在眉睫。能不能找到一种及时有效的测定方法，快速简便的检测出汞的含量，提供给人们生活生产等大量有用信息，是我们每一个化学工作者的共同目标。在这里，我们着重介绍水中的汞含量的检测新方法。
核心原理
汞蒸气对波长253.7nm的共振线具有强烈的吸收作用。样品经过酸消解或催化酸消解使汞转为离子状态，在强酸性介质中以氯化亚锡还原成元素汞，以氮气或干燥空气作为载体，将元素汞吹入汞测定仪，进行冷原子吸收测定，在一定浓度范围其吸收值与汞含量成正比，与标准系列比较定量。
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【新方法】
1、试剂：
分析过程中全部用水均使用去离子水(电阻率在8×105以上)，所使用的化学试剂均为分析纯或优级纯：硝酸、盐酸、过氧化氢(30%)、硝酸(0.5＋99.5)：取0.5mL硝酸，慢慢加入50mL水中，然后加水稀释至100mL；高锰酸钾溶液(50g/L)：称取5.0g高锰酸钾，置于100mL棕色瓶中，以水溶解稀释至100mL；硝酸—重铬酸钾溶液(5＋0.05＋94.5)：称取0.05g重铬酸钾，溶于水中，加入5mL硝酸，用水稀释至100mL；氯化亚锡溶液(100g/L)：称取10g氯化亚锡，溶于20mL盐酸中，以水稀释至100mL，临用时现配；无水氯化钙；汞标准储备液：准确称取0.1354g经干燥器干燥过的二氧化汞，溶于硝酸重铬酸钾溶液中，移入100mL容量瓶中，以硝酸—重铬酸钾溶液稀释至刻度。混匀。此溶液每毫升含1.0mg汞；汞标准使用液：由1.0mg/mL汞标准储备液经硝酸—重铬酸钾溶液稀释成2.0，4.0，6.0，8.0，10.0ng/mL的汞标准使用液。临用时现配。
2、仪器：
所用玻璃仪器均需以硝酸(1＋5)浸泡过夜，用水反复冲洗，最后用去离子水冲冼干净：双光束测汞仪(附气体循环泵、气体干燥装置、汞蒸气发生装置及汞蒸气吸收瓶)；恒温干燥箱；压力消解器、压力消解罐或压力溶弹。
3、分析步骤
3.1 样品预处理
在采样和制备过程中，应注意不使样品污染。储于塑料瓶中，保存备用。
3.2 样品消解(可根据实验室条件选用以下任何一种方法消解)
3.2.1 压力消解罐消解法：称取1.00～3.00g样品(干样、含脂肪高的样品少于1.00g，鲜样少于3.00g或按压力消解罐使用说明书称取样品)于聚四氟乙烯内罐，加硝酸2～4mL浸泡过夜。再加过氧化氢(30%)2～3mL(总量不能超过罐容积的1/3)。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，120～140℃保持3～4h，在箱内自然冷却至室温，用滴管将消化液洗入或过滤入(视消化后样品的盐分而定)10.0mL容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。
3.3 测定
3.3.1 仪器条件：打开测汞仪，预热1～2h，并将仪器性能调至最佳状态。
3.3.2 标准曲线绘制：吸取上面配制的汞标准使用液2.0，4.0，6.0，8.0，10.0ng/mL各5.0mL(相当于10.0，20.0，30.0，40.0，50.0ng汞)，置于测汞仪的汞蒸气发生器的还原瓶中，分别加入1.0mL还原剂氯化亚锡(100g/L)，迅速盖紧瓶塞，随后有气泡产生，从仪器读数显示的最高点测得其吸收值，然后，打开吸收瓶上的三通阀将产生的汞蒸气吸收于高锰酸钾溶液(50g/L)中，待测汞仪上的读数达到零点时进行下一次测定。并求得吸光值与汞质量关系的一元线性回归方程。
3.3.3 样品测定：分别吸取样液和试剂空白液各5.0mL，置于测汞仪的汞蒸气发生器的还原瓶中，以下按5.3.2自“分别加入1.0mL还原剂氯化亚锡”起进行。将所测得其吸收值，代入标准系列的一元线性回归方程中求得样液中汞含量。
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4.计算X1=(m1-m2)(V1-V2)*1000/(m3*1000)
式中：X1——样品中汞含量，µg/kg(µg/L)；
m1——测定样品消化液中汞质量，ng；
m2——试剂空白液中汞质量，ng；
V1——样品消化液总体积，mL；
V2——测定用样品消化液体积，mL；
m3——样品质量或体积，g或mL。
结果的表述：报告算术平均值的二位有效数字。
5.允许差：相对相差≤20%。
【意义】
利用该方法检测水中的汞含量，可以快速检测水中汞的含量，快捷方便。可以及时为企业提供控制水质量的数据指标，保障人们的饮水安全。避免人体因不明水质而长期摄入过量的重金属饮用水，引发各种病症，甚至导致死亡。所以无论从环保还是从人们的身体健康的角度出发，高效而精确的检测方法显得十分必要。
【前景】
由于重金属的检测需要一系列的前处理过程，这就导致了汞检测效率的降低。因此，今后的汞检测一种趋势将是汞的前处理技术。同时，有时由于特殊行业的需要，对汞的精确度进行进一步的要求，因此，高准确度和精确度的测量方法也是汞测量的一个发展趋势。出这两个两个方向外，还有一个尤具吸引力的技术，那就是将检测方法与生物方法相结合。如将细菌、将生物膜引入检测的范畴，将是物质检测的一大亮点。
【结束语】
化学物质的检测，是继化学物质性质研究、化学物质合成之后的又一门高深的化学分支学科，在这门分支学科中，涌现出了许许多多优秀的科学家和方法。在现在这个飞速发展的时代，学习和发展先进的检测物质的方法是我们化学工作者的光荣而艰巨的责任和使命，我们应再接再厉，勤奋创新，在方法上精益求精，为化学科学的发展贡献绵薄之力。
【参考文献】
1、《土壤重金属污染与控制》 范拴喜 编著 中国环境科学出版社
2、《重金属冶金学》 翟秀静 主编 冶金工业出版社
3、《重金属污染对农产品的危害与风险评估》 滕葳 等编 化学工业出版社
4、《污水灌溉土壤重金属污染机理与修复技术》 周振民 著 水利水电出版社
5、《土壤和沉积物中有机物和重金属监测新方法》
6、《天然水环境中的生物膜及其对重金属的吸附》 董德明 科学出版社
出版社：中国环境科学出版社
7、《土壤重金属的植物污染化学》 陈英旭 等著 科学出版社
8、《中国水环境重金属研究》 陈静生 等著 中国环境科学出版社
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