金属污染物监测 (metal pollutant monitoring)

测定废水中各种金属污染物浓度，观察、分析其变化和对环境影响的过程，是冶金废水的主要监测项目之一。常用的测定方法有化学分析法和仪器分析法两大类。除少数含量较高的金属用化学分析法(容量法)外，大部分金属污染物因其含量低，大都使用灵敏度高、选择性强、分析速度快的仪器分析法或具专属性的单项测定仪。用于金属污染物的仪器分析法有可见光分光光度法、极谱法、阳极溶出法和原子吸收分光光度法等，其中最常用的是可见光分光光度法和原子吸收分光光度法。

冶金废水中，含有多种金属及其化合物，但根据冶金企业的不同情况分别监测下列几个项目，即汞监测、镉监测、铅监测、铬监测、铜监测、锌监测、锰监测。

汞监测  汞是对人体健康危害较大的有毒物质之一，它在废水中的存在形式有无机化合物，也有有机化合物。因此分析废水中的汞时，先要用适当的试剂将水样消解，破坏有机化合物，使水样中的汞全部转化为可溶于水的2价汞，然后采用冷原子吸收法或双硫腙分光光度法进行测定。

冷原子吸收法   单质汞在常温下是液体，但其蒸气压较大，易挥发成原子蒸气。汞原子蒸气对253.7nm的紫外光有很强的吸收作用，在一定浓度范围内，吸光度与汞原子蒸气浓度成正比，这是冷原子吸收法测汞的理论基础。实际分析时，在酸性介质中，用高锰酸钾和过硫酸钾将水样加热消解，使其中的汞全部转化为2价汞，再用氯化亚锡将其还原成单质汞，然后用载气(氮)将汞蒸气吹入测汞仪中，读取汞蒸气对253.7nm紫外线的吸光度，根据汞标准试样在同样条件下的吸光度，求水样中汞的浓度。冷原子吸收法测汞的最低检出浓度和测量范围，随测汞仪型号的不同而异，通常最低检出浓度可达0.05～0.14μg／L。此法的干扰少、灵敏度高，是测定汞的特有方法。

双硫腙分光光度法   在95℃用高锰酸钾和过硫酸钾消解水样，将汞全部转变为可溶的2价汞离子。在酸性条件下，2价汞离子和双硫腙反应生成橙色络合物，将此络合物萃取在有机溶剂中，在分光光度计上测定其对波长485nm单色光的吸光度，利用汞标准溶液经同样处理后所测得的吸光度，可求得水样中的汞浓度。取200mL水样用此法测定时，最低检出浓度为2μg/L，测定上限为40μg／L。

镉监测   水样中镉的监测，常用原子吸收分光光度法或双硫腙分光光度法。

原子吸收分光光度法   将经消解处理过的水样，喷人原子吸收分光光度计的火焰后，火焰中的镉被原子化，形成原子蒸气，镉原子蒸气对228.8nm共振线有强烈的选择性吸收作用。在同样条件下，测定水样及镉标样的吸光度，即可求得水样中镉的浓度。此法的检出限及测量范围与原子吸收分光光度计的型号和性能有关。一般仪器的测量范围为0.05～5mg／L。此法的测定速度快、干扰少。在同一溶液中，只更换入射光的波长，还可测定试样中铅、铜、锌的浓度。

双硫腙分光光度法   在碱性溶液中，镉离子与双硫腙反应生成红色络合物，用三氯甲烷萃取后，在分光光度计上以518nm单色光作入射光，测定水样及镉标样的吸光度．即可求出水样中镉的浓度。试样体积为100mL时，镉的最低检出浓度为1μg/L，测定上限为60 μg/L。

铅监测   废水中铅的分析测定方法。通常也用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法。

原子吸收分光光度法   同镉监测中的原子吸收分光光度法，但要使用283.3nm的铅的共振线作光源。

双硫腙分光光度法   在pH值8.5～9.5的氨性柠檬酸盐氰化物的还原性介质中，铅与双硫腙反应生成淡红色的络合物，将此络合物萃取在三氯甲烷或四氯化碳中，在分光光度计上于510nm处测定吸光度，根据铅标准溶液在同一条件下的吸光度，即可求得水样中铅的浓度。

铬监测   水样中含微量铬时，一般采用二苯碳酰二肼分光光度法；含铬量较多时，则采用硫酸亚铁铵滴定法。

二苯碳酰二肼分光光度法   此法即可测水样中六价铬，也可测定总铬。测定六价铬时，将水样酸化，使六价铬与二苯碳酸二肼反应，生成紫红色化合物，于波长540nm处测定其吸光度，再根据铬标准液在同样条件下的吸光度确定水样中六价铬的浓度。若要测定总铬，先用高锰酸钾将水样中的三价铬氧化为六价铬，过量的高锰酸钾用亚硝酸钠分解，过剩的亚硝酸钠用尿素分解，再用上述测定六价铬的方法测定总铬。取50mL水样时，最低检出浓度为0.004mg／L，测定上限为1mg／L。

硫酸亚铁铵滴定法   当水样中的含铬量大于1mg／L时，可用此法测定。将水样酸化后，以银盐作催化剂，用过硫酸铵将三价铬氧化为六价铬，加少量氯化钠煮沸，除去过量氧化剂和反应中产生的氯气，以苯基代邻氨基苯甲酸作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定至水样成淡绿色即为终点，根据铬标准溶液的浓度及用量计算水样中铬的浓度。

铜监测   铜的监测分析方法有原子吸收分光光度法、新亚铜灵分光光度法和二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法。

原子吸收分光光度法   同镉监测中的原子吸收分光光度法，但要将光源更换为324.7nm铜的共振线。测定范围为0.05～5mg／L。

新亚铜灵分光光度法   用盐酸羟胺把水样中的二价铜离子还原为亚铜离子。在中性或微酸性条件下，亚铜离子与新亚铜灵(2，9二甲基1，10啉啡啰啉)反应生成黄色络合物，将生成物用三氯甲烷-甲醇溶剂萃取后，于波长457nm处测定其吸光度，利用铜标准溶液在同样条件下的吸光度求水样中铜的浓度。水样体积为50mL时，最低检出浓度为0.06mg／L。测定上限为3mg／L。

二乙氨基二硫代甲酸钠分光光度法   在pH值9～10的氨性溶液中，铜离子与二乙氨基二硫代甲酸钠反应，生成黄棕生络合物，用四氯化碳或三氯甲烷萃取后，于波长440nm处测定其吸光度，根据铜标准液在同样条件下的吸光度求水样中铜的浓度。在水样体积为50mL时，最低检出浓度为0.01mg／L，测定上限为2.0mg／L。

锌监测   水样中的锌也用原子吸收分光光度法和双硫腙分光光度法测定。

原子吸收分光光度法   用镉监测中的原子吸收分光光度法，只是将入射光更为213.9nm锌的共振线。

监测范围0.05～1mg／L。

双硫腙分光光度法   在pH值4.0～5.5的醋酸一醋酸钠缓冲溶液中，锌离子与双硫腙反应，生成红色络合物，用四氯化碳萃取后，于535nm处测定其吸光度，根据同样条件下锌标准溶液的吸光度求水样中锌的浓度。当水样体积取100mL时，检出限为5μg/L。

锰监测   水样中锰的分析测定方法用原子吸收分光光度法和高锰酸甲分光光度法。

原子吸收分光光度法   在空气-乙炔火焰中，锰化合物容易原子化，基态锰原子蒸气对279.5nm的光辐射有很强的吸收作用。测出同样条件水样及标样的吸光度，求水样中锰的浓度。此法检出浓度为0.01mg／L，测定上限为3mg／L。

高锰酸钾分光光度法   室温条件下，在中性的焦磷酸钾介质中，高碘酸钾可在瞬间将水样中的低价氧化成紫色的7价锰。用分光光度计在525nm处测水样的吸光度，根据同样条件下锰标准液的吸光度求水样中锰的浓度。当水样体积取20mL时，最低检出浓度为0.02mg／L，测定上限为3mg／L。