环境样品中痕量镉的化学分析方法分析
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作者:郭冬雪
摘 要：本文主要研究环境样品中痕量镉的检测方法，当前检测痕量镉的检测方法主要有以下几种：分光光度法、电化学分析法、原子吸收光谱法、原子荧光光谱法等，每一种方法具有各自的特点，主要用于环境大气、水资源的中镉的检测。本文将对以上四种痕量镉检测方法进行详细的阐述，希望能够给读者带来一些启发，提升痕量镉的检测准确性。
关键词：环境样品 痕量镉 化学分析 方法分析
中图分类号：TF819.2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）06（c）-0111-02
1 分光光度法
根据镉的化学特性，镉可以和多种显色剂结合生成有色络合物，而如果采用分光光度法来检测镉，其灵敏性与选取的显色剂和显色体系密切相关。以下选取几种比较典型的常用的用来检测镉的显色剂进行详细的阐述。
1.1 双硫腙
使用双硫腙试剂来检测镉是当前应用最广泛的显色剂之一。这种检测方法对仪器的要求简单，但是操作繁琐，需要使用三氯甲烷（CHCl3）进行萃取，同时为了掩蔽干扰离子还有使用具有剧毒性质的氰化钾（KCN）来避开干扰。因此，操作繁琐，而且选择性较差，灵敏度欠佳。但是在含有温吐-20，且pH6.0的乙酸—乙酸钠的环境下进行检测，使用双硫腙来检测镉时，其显色反应的灵敏度较好，所形成的络合物光的最大吸收值在500mm位置，摩尔光吸收系数在9.2×104L·mol-1·cm-1。使用双硫腙可以用来检测水中微量的镉。
1.2 卤代吡啶偶氮试剂
用该显色试剂来检测镉，其灵敏度较好，与镉结合形成的络合物稳定性较好，但是水溶性较差，在实验时需要加入大量的水溶性有机溶剂或者采用萃取光度法来进行检测。在实验时可以使用5- Br-PADAP与镉按照2：1比例进行混合，形成红色络合物。之后在pH为8.5的氨-氯化铵溶液中，同时加入十六烷基三甲基溴化胺（CTMAB）等表面活性剂用来增加检测时的灵敏度和准确性，如此络合物光的最大吸收值在560mm处，摩尔光吸收系数为2.18×105L·mol-1·cm-1，并且结合形成的络合物可以稳定在20h以上，检测镉的浓度在0～10μg/25mL，这个范围符合比尔定律。
1.3 三氮烯类试剂
该试剂用来检测废水中的镉效果很好，该种显色剂普遍应用在镉等过渡性的金属检测中其具备良好的灵敏度，选择性较高，易合成等特点。本文重点介绍1- （4-硝基苯基）-3-（4-硝基-噻唑）-三氮烯（NPNTT）作为显色剂来检测镉。在pH值为11.0的聚乙二醇辛基苯基醚与硼砂—氢氧化钠混合溶液中，NPNTT可以和镉发生较好的显色反应。络合物光的最大吸收值在450mm处，最低吸收值在540mm处。摩尔光吸收系数为5.23×105L·mol-1·cm-1，检测出镉的浓度在0～400μg/L，此浓度符合比尔定律。所有，该种试剂可以很好的检测出废水中的镉。
2 电化学分析法
该种检测方法主要是以电化学为基础，主要的检测方法有极谱法、溶出伏安法、电位溶出法等。
2.1 溶出伏安法
杨笑梅等详细的介绍了微分脉冲阳极溶出伏安法（DPASV）测定人血中铅镉，所使用的方法是玻碳电极检测方法，这种检测方法回收率可以高达99%，相对标准差都低于5%。其中α环式和β环式对应的CPE（α-CD）和 CPE（β-CD）碳糊电极和化学修饰电极来对痕量镉进行连续检测，这两种电极均可以很好的检测出镉氧化峰值，镉的检测出限为：α环式碳糊电极的浓度为2.51×10-6L·mol-1，β环式碳糊电极浓度为2.51×10-6L·mol-1。
2.2 极谱法
在检测生活饮用水痕量镉时经常会用到极谱吸附波法，该法已经被列入标准检测方法。极谱法中有催化示波极谱法和电位溶出极谱法来检测水中镉的含量。通过实验表面，催化示波极谱法比较容易受到外界干扰，检测准确性不佳，检测出限为0.01mg/L，已经远远超出了国家标准0.005mg/L。因此，如果检测的水样中镉的含量低于0.01mg/L，使用催化示波极谱法不能准确的检测出镉的浓度。而电位溶出极谱法的出限为0.002mg/L，远远低于国家标准，可以更加准确的检测出水中镉的含量。
3 原子吸收光譜法
基于气态的基态原子对正在进行的紫外线等辐射的吸收程度进行定量分析的方法，主要有火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法（GFAAS）。
3.1 火焰原子吸收光谱法
FAAS的主要特点就是灵敏度较高，费用较少，易操作，易实现，可以进行在线分析，当前在很多重金属检测中广泛使用。使用火焰原子吸收光谱法镉的228.8nm灵敏线来对镉的含量进行检测，其灵敏度很好，可以用于在镉含量较低的情况来检测镉的含量。对于含量较高的镉检测，我们通常采用容量法进行返滴定试验，该方法对试验样品的单一性要求较高，也就是说如果试验样品含量复杂（样品中同时含有较高含量的铅和锌时），将会对试验结果造成很大的影响。可以采用火焰原子吸收光谱法镉的低灵敏线检测硬锌渣中镉的含量，这种方法操作方便快捷，杂质对检测结果的干扰性较小，尤其是检测样品中含有较高含量的铅时，可以无需进行沉淀直接对镉进行检测。
3.2 石墨炉原子吸收光谱法 GFAAS法是将石墨原料制作成为环状或者是杯状的原子化器，石墨原子化器是应用最广泛的无火焰加热原子化器。其基本原理是：给高阻值的石墨管、杯通以较大电流（常高达数百安培），使其产生2000℃～3000℃的高温，使得在石墨环中的试剂或者是固体试样逐渐发生原子化。我们可以利用有机滤膜来采集大气样品，同时使用硝酸-高氯酸混合溶液进行消解，使用石墨炉原子吸收光谱法来检测大气中痕量镉，检测出限为0.366μg/L。
4 原子荧光光谱法
AFS原子荧光光谱法是原子光谱法一个重要的分支，是介于原子发射（AES）和原子吸收（AAS）之间的光谱分析技术。原子荧光光谱法的基础原理是：固态或者是液态检测样品在消化液中通过高温加热的方式，发生氧还原反应或者是发生分解等反应后检测样品转化成为了清亮液态，基态原子吸收特定频率的辐射，从而将其激发至高能状态继而辐射出的具备特征波长的荧光。我们可以将Co2+—二氮杂菲当做增感剂，以流动的方式向其中注入线离子交换分离富集—蒸气从而发生原子荧光反应，用以检测水中沉淀物的痕量镉。这里需要特别强调的是，注射流动性在线离子交换分离富集蒸汽主要目的是为了优化试验中的各项系数，改善化学条件。具体的操作方法是选用浓度为2.0mol/L的盐酸作为介质，使用717强碱性阴离子树脂对样品中的镉进行吸附，但是铜铅却被隔离在外，接下来使用浓度为0.5mol/L的硝酸进行脱镉处理，脱洗液直接通过流动蒸汽发生原子荧光反应，从而确定过检测样品中镉的含量。通过实验表明，原子荧光光谱法来检测痕量镉简单快捷，可以将样品中的镉和铜铅等进行脱離，防止铜铅的对检测准确性产生干扰，Co2+—二氮杂菲能够大大的提升镉蒸发效率，该方法检测出限为 0.058μg/L。
参考文献
[1] 李兵成.催化示波极谱法和电位溶出法测定水中镉的比较[J].公共卫生与预防医学，2008，19（2）：67.
[2] 邱晓容.火焰原子吸收法测定硬锌渣中镉含量[J].理化检验-化学分册，2009，45（7）：870.
[3] 肖美丽，冷家峰，刘仙娜，等.石黑炉原子吸收分光光度法测定大气颗粒物中的镉[J].化学分析计量，2003，12（6）：22-23.
[4] 杨笑梅，叶树德，陈金枝，等.微分脉冲阳极溶出伏安法测定人血中铅镉[J].职业与健康，1997，13（5）：41-42.
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