我国《饮用水卫生标准》和《污水综合排放标准》分别对饮用水中的重金属元素含量和污水中重金属元素的最高允许排放浓度进行了规定。其他国家也对不同行业的重金属元素进行了限制。因此现阶段发展快速、简便、低成本、高灵敏度的重金属离子检测方法并实现在线实时检测具有重要意义。
1、原子光谱
原子光谱法是微量元素分析的重要方法，包括原子吸收光谱法、原子发射光谱法和原子荧光光谱法。
其优点是检出限低、灵敏度高。原子吸收光谱法的特点是检测灵敏度高、分析速度快、测定高浓度元素时干扰小、信号WD。原子吸收光谱法的缺点是对某一种元素的测定需要该元素的光源，同时测定多种元素仍有困难。复杂样品测定中干扰比较严重，部分元素的测定灵敏度不够。
火焰原子吸收光谱法测定铅的灵敏度较低，直接用于样品中痕量铅的测定是提高灵敏度的关键。为了提高火焰原子吸收光谱法的灵敏度，常采用分离富集技术对样品进行预处理。有研究者通过添加敏化剂简化了前处理，消除了Fe、Ca、Al等元素的干扰，降低了检出限。微波消解可简化前处理工作，降低检出限。火焰原子吸收分光光度法操作比较简单，测试速度快，但检出限高，因此只能应用于含铅量高的样品分析。
石墨炉原子吸收分光光度计价格昂贵，分析速度慢，但检出限低。可分析水、食品、塑料制品等中的微量铅。石墨炉原子吸收光谱法对铅的测定具有很高的灵敏度。适用于不同样品中铅的测定，但由于样品中铅含量过低，铅在低温下易挥发，在实际样品分析中基体干扰往往比较严重。由于基体效应，在使用石墨炉原子吸收光谱法测定铅时，应对样品进行分离富集处理.采用漂浮有机物微萃取分离富集富集样品中的铅，采用石墨炉原子吸收光谱法测定铅含量，相对标准偏差为5.4%，检出限为0.9ngL-1，可应用该方法自来水、井水、河水和海水的测定。
原子发射光谱法是一种利用气态原子受热或电激发时发出的特征辐射进行检测的方法。例如，卢丹等研究了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定进口水性涂料中可溶性铅汞镉和铬体。 ICP-AES的缺点是设备昂贵，运行成本高。
原子荧光光谱法是通过测量被分析元素的原子蒸气在辐射能激发下产生的荧光的发射强度来测定被分析元素的分析方法。原子荧光光谱法具有灵敏度高、选择性强、进样量少、方法简单等特点。它的缺点是线性范围较宽，应用的元素有限，因为包括金属在内的很多物质本身不产生荧光，必须加入一些试剂才能达到荧光分析的目的，而且荧光试剂本身比较昂贵。
2、紫外可见分光光度法
分光光度法是通过测量特定波长或一定波长范围内的光的吸收情况，对物质进行定性和定量分析的方法。可见分光光度法定量检测的基本原理是比尔-朗伯定律（A=εbc）。紫外-可见分光光度法的优点是操作简单，是一种相对便宜的检测方法。水样中的大部分离子可以用紫外-可见分光光度法测定，检测限可以达到很低。
当然，可见分光光度法也有缺点：光谱干扰比较严重，缺乏选择性；分析物质通常必须加入显色剂才能转化为吸光物质，而有些金属离子显色剂不易获得，难以选择。也会有偶然的干扰。有学者研究了铅与2-(3,5-二氯-2-吡啶偶氮)-5-二乙氨基苯酚(3,5-diCl-PADAP)的显色反应，建立建立了一种测定化妆品中痕量铅的新分光光度法。
双硫腙分光光度法是铅含量测定的国家标准方法适用于天然水和废水中痕量铅的测定。需用氯仿萃取在最大吸收波长510nm处测定。铅浓度在0.01~0.30mg/L之间。其摩尔吸光率为6.7×104 L/molcm，最低检测浓度为0.01mg/L。
由于使用剧毒试剂氰化钾和氯仿，提取操作繁琐，双硫腙法的使用受到限制。采用胶束-双硫腙显色体系测定痕量铅，操作简单，可测定水相中的铅，避免使用氰化钾和氯仿，获得较好的结果，线性范围为0.06 - 60mg/L，检出限可达10ug/L。也有学者采用1180柱对双硫腙与铅配合物进行富集分离，可使检出限达到3.5ug/L。动力学分光光度法的基本原理是利用一定化学反应的速度与催化剂、活化剂、抑制剂、脱模剂浓度之间的函数关系进行测量。
3、质谱
质谱法是将待测物质的分子转化为带电粒子，利用WD的磁场（或交变电场）将带电粒子按核质比的顺序分离，可检测到的光谱为形成。等离子质谱法（ICP-MS）一般用于重金属的检测，它将电感耦合等离子体与质谱相结合，利用电感耦合等离子体使样品气化，分离出待测金属，然后进入质谱仪进行分析。
ICP-MS通过离子质量比对无机元素进行定性定量分析，可与GX液相色谱、气相色谱、毛细管电泳等联用，检出限是该领域最先进的方法微量元素分析。具有灵敏度高、精密度好、检出限极低（可达ppt或ppq级）、分析曲线线性范围宽、干扰小等优点。优点可用于除汞以外的大多数重金属的测定。但其价格昂贵，易污染，推广应用受限。目前ICP-MS的应用仅限于研究。
4、电化学分析法
电化学分析法是根据物质的电化学性质和在溶液中的变化来确定物质的组成和浓度的方法。检测重金属的电化学分析方法主要有伏安法、极谱法和离子选择电极法。电化学分析的测量信号是电导、电位、电流、电等电信号，因此电化学分析的仪器比较简单，易于自动化和连续分析，是一种快速、灵敏、准确的微量和痕量方法。
其检出限低10-12，仪器简单廉价。伏安法和极谱法虽然检出限很低，但其检测条件苛刻，仪器操作困难，因此在实际检测中应用并不广泛。以极谱法为例样品消解后，铅以离子形式存在。
在酸性介质中，Pb2+和I-形成的2络离子具有电活性，在滴汞电极上产生还原电流。峰值电流与铅含量呈线性关系，定容与标准系列比较。用示波器极谱仪记录峰值电位-470mV处铅的峰值电流。样品中的铅含量采用标准曲线法计算。极谱法检出限为0.085mg/kg。极谱设备相对便宜，检测速度快，操作简单，但检出限较高，重现性较差。离子选择电极法是一种通过测量电极电位来测量离子活度的电化学方法。所需设备轻便便宜，分析操作简单快速，测量线性范围宽，选择性和灵敏度高。因此可以在现场进行分析。尚处于开发阶段，应用还不够成熟，有待完善。
5、基于QCM技术的检测方法
石英晶体微天平是一种基于压电效应的高灵敏度质量传感器（灵敏度可达ng级），装置简单，使用方便，已广泛应用于生物化学传感检测，较大的金纳米粒子团簇的质量是基于在石英晶体上以体微天平为代表的质敏传感器提供了高灵敏度的物质基础。目前，已有一些基于石英晶体微天平的纳米金探针检测重金属的研究。该方法不仅具有灵敏度高、选择性好等特点，而且简单、快速、成本低廉，便于现场分析，易于推广。据报道，通过在石英晶体微天平表面形成纳米复合物引起质量变化来检测溶液中的痕量重金属离子。其方法是让金属离子络合吸附在羧基修饰的QCM表面，然后加入羧基修饰的纳米金与吸附在QCM表面的重金属离子结合形成一层夹层-QCM表面的结构化纳米复合材料。导致QCM的谐振频率显着下降，从而实现定量检测。该方法大大提高了QCM检测重金属离子的灵敏度，具有重现性好、传感器易再生等特点。
6、电感耦合等离子体发射光谱法
电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP）在铅的特征谱线处有吸收，其吸收值在一定浓度范围内与铅含量成正比。样品中的铅含量采用标准曲线法测定。ICP法的检出限可达0.1-1μg/g。ICP分析速度快，可同时快速分析多种元素，检出限低，标准曲线线性范围宽，可达4～6个数量级，进样量小。
通过与其他检测方法相结合，检出限可以达到更低的数量级，重复性更好。因此，ICP在医药卫生、食品安全、地质冶金等诸多领域得到广泛应用。但ICP设备价格昂贵，制样复杂，仪器消耗大量氩气，不能广泛应用。展望工业高速发展的现代时代，环境保护显得尤为重要。为科学评价和控制重金属离子污染程度，需要对水中重金属离子含量进行现场实时分析。