金属测定检测常用的方法有哪些，各有什么优缺点

金属测定是环境监测、食品检测、工业质量控制等领域的核心环节，不同方法因原理、设备及适用场景差异，在灵敏度、效率、成本上各有优劣。本文梳理了7种常用金属测定方法的核心逻辑、实际应用及优缺点，为检测人员选择合适方法提供参考。

原子吸收光谱法（AAS）：单元素测定的“经典选手”

原子吸收光谱法的核心是“特征光吸收”——待测金属的基态原子会选择性吸收对应元素的特征波长光，吸收强度与原子浓度成正比。比如检测饮用水中的铅，需用铅的特征谱线（283.3nm）作为光源（空心阴极灯），样品经消解后通过火焰或石墨炉原子化，透过的光强变化对照标准曲线即可定量。

这种方法的优势很明确：灵敏度高（石墨炉法可测ppt级）、选择性好（不同元素特征谱线差异大，干扰少）、结果稳定。比如食品检测中测罐头里的锡，AAS能精准区分锡与其他金属信号，避免误判。

但AAS的局限性也很突出：它是“单元素测定法”，测多个元素需反复更换空心阴极灯，效率低；样品前处理要求高，比如测土壤重金属需用硝酸-高氯酸彻底消解，否则颗粒会干扰原子化；火焰法原子化效率仅1%左右，石墨炉法虽灵敏但成本高、耗时（每个样品需几分钟）。

电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）：多元素测定的“全能选手”

ICP-MS的原理更复杂：样品经雾化成气溶胶后，进入10000K的电感耦合等离子体被电离成离子，再通过质谱仪按质荷比（m/z）分离，离子计数对应浓度。比如测环境水样中的20种重金属（砷、汞、铅等），一次进样就能完成所有元素检测。

ICP-MS的优势是“碾压级”的：多元素同时测定大幅提升效率；检出限极低（多数元素达ppt级），适合痕量分析；动态范围宽（ppt到ppm级全覆盖），比如测血液铅（ppb级）和尿液钠（ppm级）无需稀释。

但ICP-MS的“贵”是绕不开的痛点：仪器价格超百万，维护成本高（氩气消耗大、雾化器易堵）；干扰问题突出，比如氯离子与氩气生成ArCl+会干扰砷（m/z75）的测定，需碰撞池消除；高盐分样品（如海水）会引发基体效应，需稀释或内标校正。

分光光度法：低成本检测的“入门选手”

分光光度法是传统化学分析方法，原理是金属离子与显色剂反应生成有色络合物，通过吸光度（朗伯-比尔定律）定量。比如测水中铁，用邻二氮菲作显色剂，pH4-6时Fe²+与之生成红色络合物，510nm处测吸光度即可。

这种方法的最大优点是“接地气”：设备便宜（分光光度计几千元）、操作简单（无需原子化/电离）、试剂易得（显色剂多为常规试剂）。基层实验室测水中总铁或铜，分光光度法是首选。

但分光光度法的“天花板”明显：灵敏度低（仅ppm级），不如AAS或ICP-MS；选择性差，比如测铁时铜离子会与邻二氮菲生成蓝色络合物，需加柠檬酸钠掩蔽；显色条件严格（pH、温度、时间），稍有偏差结果就会波动——比如pH低于4，络合物不稳定；高于6，Fe²+水解，都会影响吸光度。

电化学法：痕量检测的“潜力选手”

电化学法利用金属离子在电极表面的电化学反应定量，最常用的是“溶出伏安法”（ASV）。过程分两步：先在负电位下将金属离子还原成单质，沉积在工作电极（如汞膜电极）表面（富集）；再升高电位使沉积金属氧化，产生电流峰（溶出），峰高与浓度成正比。比如测饮用水中铅（-0.45V）和镉（-0.65V），ASV能同时检测。

电化学法的优点突出：灵敏度高（ppb至ppt级）、成本低（电化学工作站几万块）、前处理简单（有时无需消解，直接测血液铅）。

但重现性差是其痛点：电极表面易吸附有机物或杂质，导致活性下降，峰高不稳定——测几个样品后需清洗或重新镀汞；干扰多，共存离子（如铜、锌）会竞争电极位点；汞电极有 toxicity，虽有铋膜/金膜替代，但性能不如汞电极稳定。

原子荧光光谱法（AFS）：特定元素的“专精选手”

AFS原理是“荧光发射”——待测原子吸收特征光后从基态跃迁至激发态，返回基态时发射荧光，强度与浓度成正比。比如测砷，需先将As(Ⅴ)还原为As(Ⅲ)，再与硼氢化钠反应生成砷化氢（AsH₃），进入原子化器分解成砷原子，用193.7nm激发光照射，检测荧光强度。

AFS的“特长”是对某些元素灵敏度极高——砷、汞、硒、锑等“类金属”，检出限比AAS低1-2个数量级（汞可达0.01ppb）；干扰少，因荧光发射波长与激发光一致，仅待测原子会发射荧光。

但局限性明显：适用元素少（仅10多种），对铜、锌等常见金属灵敏度不如AAS；前处理复杂，测砷需还原、除干扰（如硫化物）；仪器稳定性差，硼氢化钠浓度、载气流量都会影响荧光强度，需频繁调试。

X射线荧光光谱法（XRF）：无损检测的“快速选手”

XRF原理是“X射线激发荧光”——初级X射线照射样品，金属原子内层电子被激发，外层电子跃迁时发射特征X射线（荧光），通过波长（定性）和强度（定量）测定。比如测合金中的铁、铬、镍，直接切片放入仪器，几分钟出结果，无需消解。

XRF的最大优点是“无损、快速”：无需前处理，直接测固体/液体（土壤、矿石、合金）；分析速度快，每个样品几分钟，适合批量检测。比如矿石选冶中，XRF能快速判断铜、铅、锌品位，指导选矿。

但短板是检出限高（仅ppm级以上），无法测痕量金属（如水中铅ppb级）；对轻元素（钠、镁、铝）检测效果差，因特征X射线能量低，易被样品吸收；基体效应明显，比如土壤中的硅、铝会吸收铅的荧光，需标准样品校准或数学校正。

滴定法：常量检测的“可靠选手”

滴定法是古老的化学分析方法，原理是金属离子与滴定剂的定量反应（络合、氧化还原）。比如测水中钙镁总量（总硬度），用EDTA作滴定剂，pH10时与Ca²+、Mg²+络合，铬黑T作指示剂，溶液从红变蓝时达终点，根据EDTA用量计算浓度。

滴定法的优点是“准确、成本低”：无需复杂仪器，只用滴定管、移液管；结果准确（相对误差<0.1%），比如测工业废水钙，结果比仪器法更可靠；试剂便宜（EDTA、铬黑T为常规试剂）。

但局限也很明显：只能测常量/半微量金属（>1ppm），无法测痕量；耗时，测一个总硬度样品需10分钟以上；选择性差，测钙时镁会干扰，需加氰化钾掩蔽或用钙指示剂单独测，步骤繁琐。