水质环境监测中金属测定检测的国家标准方法应用实例

水质环境中的金属污染物（如铅、镉、汞、铜等）是影响水生态安全与人体健康的关键因子，其精准测定依赖于国家标准方法的规范应用。这些方法经过验证与优化，覆盖样品前处理、分析测试、质量控制等全流程，是环境监测机构开展数据溯源与结果互认的基础。本文结合实际监测场景，以常见金属污染物为例，详细说明原子吸收分光光度法、冷原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法等国标方法的具体应用，拆解操作要点与注意事项，为一线监测工作提供参考。

原子吸收分光光度法在水中铅、镉测定中的应用实例

某省级环境监测站承担淮河流域某断面水质监测任务，铅、镉是必测的重金属指标，依据GB/T 7475-1987《水质 铜、锌、铅、镉的测定 原子吸收分光光度法》开展测定。样品采集使用聚乙烯瓶，现场需加入硝酸酸化至pH<2，这样能有效防止水样中的金属离子吸附在容器壁上，避免样品损失。

前处理环节，取100ml水样置于250ml锥形瓶中，加入5ml浓硝酸，盖上表面皿后放在电热板上低温（150℃）加热消解。待溶液剩余约20ml时，补加2ml硝酸继续消解，直到溶液澄清。最后将溶液蒸发至近干——注意不能完全蒸干，否则铅会形成难溶的氧化物，导致测定结果偏低。最终用0.2%硝酸将样品定容至25ml，备用。

仪器调试是确保结果准确的关键。铅元素选择283.3nm的特征波长，灯电流设置为5mA；镉元素选择228.8nm波长，灯电流3mA——灯电流过大容易缩短空心阴极灯的寿命，过小则会导致信号不稳定。燃气采用乙炔-空气火焰，乙炔流量控制在1.2-1.5L/min，空气流量6L/min，燃烧头高度调整至让光束正好通过火焰的原子化区，这样能提高原子化效率。背景校正采用氘灯法，可有效消除水样中有机物或悬浮物带来的背景吸收干扰。

标准曲线绘制时，用0.2%硝酸配制铅的标准系列（0、0.5、1.0、2.0、4.0mg/L）和镉的标准系列（0、0.05、0.1、0.2、0.4mg/L），依次进样测定吸光度，线性相关系数需达到0.999以上。样品测定时，如果吸光度超过标准曲线的上限，需要用0.2%硝酸稀释后重新测定，避免非线性误差。

实际监测中，该断面的铅浓度为0.03mg/L，镉浓度为0.002mg/L，均符合《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中Ⅲ类水的要求。操作中还需注意：消解用的玻璃器皿必须用10%硝酸浸泡24小时，去除表面可能残留的金属离子；测定前要用标准溶液核查仪器的稳定性，每测定10个样品需插入一个质控样，确保结果的准确性和可靠性。

冷原子吸收法测定水中汞的操作细节与应用

汞是水中毒性极强的重金属，具有易挥发、难降解的特性，对人体健康和水生态系统危害极大。某地级市环境监测中心在测定某化工园区排污口废水中的汞时，采用GB/T 7468-1987《水质 总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》，这是目前测汞的经典国标方法。

样品采集需特别注意：必须使用硼硅玻璃瓶，因为聚乙烯瓶会吸附汞，导致样品浓度偏低；现场要加入硝酸酸化至pH<2，抑制微生物活动，防止汞的形态转化；带回实验室后要尽快分析，避免汞的挥发损失。

前处理是测汞的关键步骤，直接影响结果的准确性。取50ml水样置于100ml锥形瓶中，先加入2ml浓硫酸，提供酸性环境；再加入5ml 5%的高锰酸钾溶液，氧化水样中的有机汞和低价汞为Hg²+；最后加入1ml 5%的过硫酸钾溶液，强化氧化效果。摇匀后将锥形瓶放在沸水浴中加热1小时，期间每隔15分钟摇动一次，确保消解完全。

冷却后，需要用20%的盐酸羟胺溶液还原过剩的氧化剂——缓慢滴加盐酸羟胺，直到高锰酸钾的紫红色完全褪去。这里要注意不能加过量，因为盐酸羟胺过多会将Hg²+还原为单质汞，导致汞蒸气提前逸出，结果偏低。

测定时，将消解后的样品转移至冷原子吸收仪的还原瓶中，加入1ml 10%的氯化亚锡溶液，迅速盖上瓶塞。氯化亚锡会将Hg²+还原为单质汞，开启气泵将汞蒸气导入装有石英窗的吸收池，测定吸光度。标准曲线用汞标准溶液（0、0.1、0.2、0.4、0.8μg/L）绘制，线性相关系数需≥0.999。

实际监测中，该排污口的汞浓度为0.015mg/L，超过了《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级标准的限值（0.005mg/L），需督促企业立即整改。操作中还要注意：所有玻璃器皿需用1+1硝酸浸泡24小时，再用去离子水冲洗干净；还原瓶和吸收池要定期用盐酸浸泡，去除残留的汞；试剂必须选用优级纯，前期试验中曾因使用分析纯盐酸羟胺，导致空白值过高，更换为优级纯后问题才解决。

ICP-OES法同时测定多金属元素的实践应用

电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）可同时测定多种金属元素，效率高、干扰小，适合批量样品分析。某县级环境监测站为提高饮用水源地监测效率，采用GB/T 32677-2016《水质 32种元素的测定 电感耦合等离子体发射光谱法》，同时测定水中的铜、锌、铁、锰。

样品前处理需破坏有机物：取50ml水样置于聚四氟乙烯坩埚中，加入5ml硝酸，放在电热板上120℃加热消解，待溶液剩余约5ml时，加入2ml高氯酸，继续升温至180℃，消解至白烟冒尽——高氯酸能有效破坏水样中的有机物，防止ICP-OES的等离子体因有机物过多而熄火。最后用1%硝酸将样品定容至25ml。

仪器参数优化直接影响测定结果。射频功率设置为1300W（功率过低会导致元素电离不完全，过高则增加背景干扰）；雾化气流量0.8L/min，保证样品充分雾化；辅助气流量0.2L/min，稳定等离子体；观测高度12mm，通过调整观测位置减少光谱干扰。每个元素选择2-3条特征谱线，比如铜选324.754nm、锌选213.856nm、铁选259.940nm、锰选257.610nm，用仪器自带的光谱干扰校正软件扣除共存元素的干扰（比如铁对锰的谱线干扰）。

标准曲线用1%硝酸配制混合标准系列，各元素浓度为0、0.1、0.5、1.0、2.0mg/L，线性相关系数均需达到0.999以上。样品测定时，同时测定空白样和质控样（选用GBW08607水中多元素标准物质），质控样的测定值需在证书值的±10%范围内，确保方法的准确性。

实际监测中，该饮用水源地的铜浓度为0.02mg/L、锌0.05mg/L、铁0.3mg/L、锰0.01mg/L，均符合《地表水环境质量标准》Ⅲ类水要求。操作中需注意：聚四氟乙烯坩埚需用10%硝酸浸泡24小时，避免金属污染；仪器开机前需预热氩气30分钟，确保等离子体稳定；测定前用1%硝酸冲洗进样系统5分钟，去除残留；高浓度样品需稀释后测定，避免雾化器堵塞——曾有一次测定工业废水时，因样品未稀释导致雾化器堵塞，清理后才恢复正常。

二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法测铜的实例

二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）分光光度法是测定水中铜的经典方法，适用于中低浓度铜的测定，成本低、操作简单。某监测站在测定某农田灌溉用水中的铜时，采用GB/T 7474-1987《水质 铜的测定 二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法》。

样品前处理较为简单：取100ml水样置于250ml分液漏斗中，加入5ml硝酸（1+1），摇匀后放置10分钟，酸化的目的是防止铜离子吸附在容器壁上，同时消除部分有机物的干扰。

显色与萃取是关键步骤。首先加入10ml柠檬酸钠溶液（500g/L），柠檬酸钠作为络合剂，能掩蔽水样中的铁、铝等金属离子，避免其与DDTC反应干扰测定；然后用氨水调节pH至9-10（用pH试纸检验），这个pH范围是铜与DDTC络合的最佳条件；接着加入5ml DDTC溶液（1g/L），摇匀后放置5分钟，让铜与DDTC充分反应生成黄褐色络合物；最后加入10ml四氯化碳，剧烈振荡2分钟，使络合物转移至有机相，静置分层后，将有机相通过脱脂棉过滤至1cm比色皿中，去除悬浮物。

测定时，用分光光度计在440nm波长处，以四氯化碳为参比，测定吸光度。标准曲线用铜标准溶液（0、0.5、1.0、2.0、4.0μg/ml）绘制，线性相关系数需≥0.999。实际监测中，该农田灌溉水的铜浓度为0.1mg/L，符合《农田灌溉水质标准》（GB 5084-2021）的要求。

操作中需注意几个细节：分液漏斗的活塞需涂凡士林，防止振荡时泄漏；振荡要剧烈，但不能过度，避免产生乳化现象——若出现乳化，可加入少量无水硫酸钠或静置更长时间；DDTC溶液需现配现用，放置时间过长会失效；比色皿需用四氯化碳冲洗干净，避免残留的有机相影响吸光度。

火焰原子吸收法测锌的常见问题与解决

锌是水中常见的金属元素，火焰原子吸收法灵敏度高、操作简单，适合常规监测。某监测站在测定某纺织厂废水的锌时，采用GB/T 7475-1987《水质 铜、锌、铅、镉的测定 原子吸收分光光度法》。

样品前处理：取50ml废水样置于100ml烧杯中，加入2ml硝酸（1+1），摇匀后放置30分钟，直接上机测定——如果水样中悬浮物较多，需用0.45μm滤膜过滤后再酸化，避免悬浮物堵塞雾化器。

仪器条件设置：锌空心阴极灯的波长选择213.8nm（锌的特征灵敏线），灯电流3mA；燃气采用乙炔-空气火焰，乙炔流量1.0L/min，空气流量5L/min；燃烧头高度调整至6mm，让光束通过火焰的原子化区。标准曲线用0.2%硝酸配制，浓度为0、0.1、0.2、0.5、1.0mg/L，线性相关系数需≥0.999。

实际操作中遇到了几个常见问题：一是空白值高，检查后发现所用硝酸为分析纯，更换为优级纯后空白值明显降低；二是吸光度不稳定，排查后发现乙炔钢瓶压力过低（低于0.5MPa），更换钢瓶后信号恢复稳定；三是样品浓度过高，吸光度超过标准曲线上限，用0.2%硝酸稀释10倍后重新测定，结果准确。

该纺织厂废水的锌浓度为1.2mg/L，超过了《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级标准的限值（1.0mg/L），需督促企业调整生产工艺，减少锌的排放。操作要点总结：试剂尽量选用优级纯，减少污染；定期检查燃气和空气的流量，保证火焰稳定；高浓度样品需稀释，避免非线性误差。

石墨炉原子吸收法测痕量镉的关键控制要点

镉是痕量有毒金属，对人体肾脏、骨骼等器官有严重危害，饮用水中镉的限值极低（GB 5749-2022规定为0.005mg/L），需用高灵敏度的石墨炉原子吸收法（GFAAS）测定。某监测站采用GB/T 7475-1987测定某自来水厂出水的镉。

样品前处理需浓缩：取100ml自来水置于250ml烧杯中，加入5ml硝酸，放在电热板上100℃加热浓缩至25ml，用0.2%硝酸定容——浓缩的目的是提高镉的浓度，满足方法检出限（0.001mg/L）的要求。

仪器参数优化：镉空心阴极灯的波长228.8nm，灯电流3mA；石墨炉程序设置为：干燥阶段120℃、30s（去除样品中的水分），灰化阶段350℃、20s（去除基体干扰），原子化阶段1800℃、5s（将镉原子化），清除阶段2000℃、3s（去除石墨管中的残留）。为了减少背景干扰，加入0.1%磷酸二氢铵溶液（10μl）作为基体改进剂——磷酸二氢铵能与镉形成稳定的化合物，提高灰化温度，避免镉在灰化阶段挥发损失。

操作中的关键控制要点：石墨管需定期更换，使用前需空烧2-3次，去除表面的残留物质；样品进样量控制在10-20μl，过多会导致石墨管过载，影响原子化效率；原子化阶段需停止载气，让镉蒸气在吸收池中停留更久，提高灵敏度；每测定5个样品需插入一个空白样，检查仪器漂移——曾因石墨管使用过久，导致背景吸收增加，更换石墨管后结果恢复正常。

实际监测中，该自来水厂出水的镉浓度为0.0008mg/L，远低于《生活饮用水卫生标准》的限值。要点总结：基体改进剂能有效优化灰化条件；石墨管的维护是保证结果稳定的关键；浓缩样品可提高痕量分析的准确性。