重金屬在環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)分析研究進(jìn)展

周四黎，游先武，伍小兵

（六盤水師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤水 553004）

重金屬在環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)分析研究進(jìn)展

周四黎，游先武，伍小兵

（六盤水師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程系，貴州六盤水 553004）

首先介紹了對(duì)重金屬化學(xué)形態(tài)有影響的環(huán)境條件，繼而分析介紹了重金屬在環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)研究途徑。

重金屬；環(huán)境條件；化學(xué)形態(tài)；探究進(jìn)展

在人類的生活中，重金屬無(wú)處不在，在人們生活中具有很大影響，但大部分都是負(fù)面的影響。雖然現(xiàn)階段對(duì)于重金屬的研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是目前對(duì)重金屬在認(rèn)知上仍不統(tǒng)一。在此背景下，文章圍繞重金屬在環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)研究為中心，分對(duì)重金屬化學(xué)形態(tài)有影響的環(huán)境條件、重金屬在環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)研究途徑兩部分展開了細(xì)致的分析探討，旨在提升人們對(duì)于重金屬在環(huán)境中的存在形態(tài)方面的認(rèn)識(shí)。

1 對(duì)重金屬化學(xué)形態(tài)有影響的環(huán)境條件

1.1 酸堿度

就重金屬而言其在環(huán)境中存在的形態(tài)，環(huán)境酸堿度有著很大程度上的影響。對(duì)于眾多的重金屬物質(zhì)而言，氫離子以及氫氧根離子是其在環(huán)境溶解、沉淀的重要參與物質(zhì)，進(jìn)而其濃度便直接影響著重金屬在其溶液中的溶解度，以及其存在的固態(tài)以及液態(tài)的比例。同時(shí)環(huán)境中的酸堿度還決定著環(huán)境介質(zhì)，其表面官能團(tuán)的質(zhì)子化的進(jìn)程，而這一進(jìn)程是介質(zhì)表面電荷其發(fā)生變化的主要原因，這對(duì)于重金屬而言會(huì)間接的影響到其在環(huán)境界面之上的解吸/吸附以及溶解/沉淀的平衡點(diǎn)，從而對(duì)重金屬的具體存在形態(tài)造成影響[1]。

1.2 氧化還原電位

電子供體和受體是重金屬其在環(huán)境中形態(tài)進(jìn)行轉(zhuǎn)變的必須物質(zhì)。因此對(duì)于重金屬而言其在環(huán)境中也受到環(huán)境氧化電位的影響。例如As（Ⅱ）和As（Ⅲ）在環(huán)境中氧化還原電位發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)氧化還原反應(yīng)進(jìn)而在其存在形態(tài)上發(fā)生變化。同時(shí)在環(huán)境中一些無(wú)機(jī)物對(duì)于氧化還原電位的敏感程度也很高，如Fe、Mn等金屬，有機(jī)物如甲烷對(duì)于氧化還原電位的敏感度也很高。

2 重金屬在環(huán)境中的化學(xué)形態(tài)研究途徑

2.1 化學(xué)提取、連續(xù)提取程序

化學(xué)提取、連續(xù)提取程序其在底泥、土壤以及廢棄物中重金屬形態(tài)研究中具有極其廣泛的應(yīng)用。通過(guò)選擇特殊的提取劑，在一定的環(huán)境下通過(guò)一定的步驟，就可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境中重金屬物質(zhì)的提取。并且每一次提取作業(yè)還可以實(shí)現(xiàn)選擇性的對(duì)某一形態(tài)下的重金屬以及和重金屬相結(jié)合的固體部分進(jìn)行溶解或者去除。雖然該技術(shù)已經(jīng)被使用幾十年，但是仍然在具體的操作程序沒有實(shí)現(xiàn)完全的統(tǒng)一，需要在未來(lái)進(jìn)一步的完善[2]。

2.2 電化學(xué)技術(shù)

電化學(xué)技術(shù)就現(xiàn)階段而言主要存在兩種，其中一種為針對(duì)重金屬中某一特定離子的技術(shù)，通過(guò)對(duì)特定離子的選擇性電極的測(cè)定。其原理為，當(dāng)溶液和電極膜達(dá)到平衡之時(shí)，其離子的濃度和電位存在著直接的關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)對(duì)電極電位進(jìn)行測(cè)試，就可以得到重金屬的自由態(tài)離子的濃度情況，便可以對(duì)重金屬的形態(tài)進(jìn)行判別；第二種技術(shù)是伏安法，其是依據(jù)電極電位和重金屬中通過(guò)的電解池電流兩者間的關(guān)系的指示，進(jìn)而通過(guò)電流密度對(duì)金屬濃度進(jìn)行計(jì)算，從而對(duì)重金屬的存在形態(tài)進(jìn)行判別。

2.3 分子尺度儀器檢測(cè)技術(shù)

隨著現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，一些極其先進(jìn)的檢測(cè)儀器也已經(jīng)逐漸加入到了重金屬的形態(tài)檢測(cè)之中。但是對(duì)重金屬而言，其存在環(huán)境的復(fù)雜性很高，同時(shí)其存在形式多為化合物，單質(zhì)形態(tài)較少，因此分子尺度儀器檢測(cè)技術(shù)在使用上對(duì)于環(huán)境復(fù)雜的混合樣品的重金屬分子面的檢測(cè)判別能力有限。對(duì)于重金屬物質(zhì)而言，其在環(huán)境之中多吸附在無(wú)機(jī)礦物質(zhì)的表面，主要依靠靜電引力、物理吸附以及離子交換吸附，在其表面形成一個(gè)混合物，吸附物的類型之間影響著整個(gè)重金屬的形態(tài)。在分子尺度儀器檢測(cè)技術(shù)中，同步輻射技術(shù)可以直接作用于吸附產(chǎn)物的類型進(jìn)行鑒別，進(jìn)而在分子的層次上進(jìn)行重金屬的表面聯(lián)合微觀機(jī)制形態(tài)進(jìn)行判別和鑒定。

2.4 分級(jí)技術(shù)

分級(jí)技術(shù)是面對(duì)重金屬化合物在不同形態(tài)下，其在溶解液中呈現(xiàn)不同物化性質(zhì)這一性質(zhì)所研究出的一種的重金屬形態(tài)研究技術(shù)。在使用中可以利用重金屬形態(tài)不同導(dǎo)致的物化性質(zhì)不同，進(jìn)而選擇特定的載流，實(shí)現(xiàn)重金屬物質(zhì)的分離檢修。并且使用色譜技術(shù)對(duì)重金屬的具體物化性質(zhì)和存在形態(tài)進(jìn)行鑒別研究。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，就重金屬而言，其在環(huán)境中存在形態(tài)受到酸堿度以及氧化還原電位的影響，進(jìn)而在具體的存在形態(tài)上存在著很大的差異。就現(xiàn)階段而言，對(duì)于重金屬在環(huán)境中存在形態(tài)的研究方式主要有化學(xué)提取、連續(xù)提取程序、電化學(xué)技術(shù)、分級(jí)以及分子尺度儀器檢測(cè)技術(shù)等，但是每一種技術(shù)途徑都存在著一定的優(yōu)缺點(diǎn)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來(lái)的重金屬研究領(lǐng)域必然會(huì)找到一個(gè)最為合適的研究方式，進(jìn)而對(duì)重金屬做出正確的評(píng)價(jià)。

[1] 李岑，占堆，楞本才讓，等.藏藥佐太的化學(xué)成分、汞配位結(jié)構(gòu)及微觀形貌分析[J].光譜學(xué)與光譜分析，2015，21（4）：1072-1078.

[2] 范春輝，張穎超，王家宏，等.基于Tessier-AAS法的華中大農(nóng)區(qū)污染紅土Pb賦存形態(tài)非生物轉(zhuǎn)化機(jī)制研究[J].光譜學(xué)與光譜分析，2015，14（2）：534-538.

Research Progress on Chemical Speciation of Heavy Metals in the Environment

Zhou Si-li，Yu Xian-wu，Wu Xiao-bing

firstly，the environmental conditions which affect the chemical speciation of heavy metals were introduced，and then the chemical forms of heavy metals in the environment were analyzed and introduced.

heavy metal；environmental condition；chemical form；research progress

X53

A

1003–6490（2016）09–0122–01