水環(huán)境重金屬元素污染現(xiàn)狀及檢測(cè)技術(shù)

鄧皓珉

（四川省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，四川 成都 610000）

工業(yè)化進(jìn)程加快導(dǎo)致地球自然環(huán)境受到嚴(yán)重的破壞，江河湖海都受到了不同程度的影響。在人煙稀少的兩極地區(qū)的水體中都能檢測(cè)到人類的工業(yè)化產(chǎn)品。水是生命賴以生存和繁衍的基礎(chǔ)，水體污染已然成為當(dāng)今生態(tài)文明發(fā)展的最大阻力。水體中的重金屬是導(dǎo)致水體發(fā)生性質(zhì)變化，影響結(jié)構(gòu)組成的主要因素，水環(huán)境若是受到重金屬影響，重金屬在水環(huán)境中通過(guò)食物鏈不斷富集，最終進(jìn)入食物鏈頂端，產(chǎn)生極大危害。

1 目前我國(guó)水環(huán)境受到重金屬污染的現(xiàn)狀分析

（1）我國(guó)水環(huán)境受到重金屬污染的范圍寬廣，我國(guó)經(jīng)濟(jì)處于快速發(fā)展階段，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制之下給工業(yè)企業(yè)發(fā)展帶來(lái)了很大的弊端，既注重企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，忽視企業(yè)的生態(tài)效益。在全國(guó)范圍內(nèi)，幾乎是由工業(yè)企業(yè)的地方，就會(huì)有不同程度的水體重金屬污染。在南至海南的三亞灣，北至長(zhǎng)春的松花江，東到山東的膠州灣，都被檢測(cè)出水體內(nèi)含有重金屬，更不用說(shuō)各個(gè)省市的河道中。

（2）我國(guó)水環(huán)境受到重金屬污染多為復(fù)合型。重金屬的種類極多，在我國(guó)不同水體中被檢測(cè)出來(lái)的重金屬污染物也不盡相同。受到水體周邊的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)影響，水體中的污染物以工業(yè)產(chǎn)生重金屬為主。由于工業(yè)產(chǎn)業(yè)類型較多，所以產(chǎn)生的重金屬種類也比較多，這就造成了我國(guó)水環(huán)境中受到重金屬污染的現(xiàn)象更為嚴(yán)重，形成了復(fù)合型重金屬污染的狀態(tài)[1]。

（3）水環(huán)境中的總金屬含量分布特征較為明顯。水環(huán)境中的重金屬含量分布有著十分明顯的特點(diǎn)，近岸的水體中重金屬含量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，由于受到附近工廠的影響，再加上重金屬物本身也不易水隨逐流，導(dǎo)致重金屬元素在岸邊聚集，提升了岸邊的重金屬物含量[2]。

2 水環(huán)境中重金屬檢測(cè)的技術(shù)方法研究

（1）光譜法在水環(huán)境中檢測(cè)重金屬的應(yīng)用。光譜法在檢測(cè)水環(huán)境中的應(yīng)用有很多，原子熒光光譜法是依靠原子蒸氣吸收光輻射，當(dāng)原子受到激發(fā)以后便發(fā)射出特定的光輻射。這種方法擁有著相對(duì)較高的靈敏性，選擇性也較強(qiáng)。但是應(yīng)用的范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)并不廣泛，這也是由于許多產(chǎn)生熒光的物質(zhì)要通過(guò)混合試劑才能實(shí)現(xiàn)。原子發(fā)射光譜法與電、熱激發(fā)相結(jié)合，根據(jù)在試樣內(nèi)部的原子和離子表現(xiàn)出來(lái)的電磁輻射作為依據(jù)開展對(duì)重金屬元素定性、定量分析的一種方法。這種方法的優(yōu)勢(shì)是在分析的時(shí)候有著相對(duì)較快的速度，也有比較好的選擇性，準(zhǔn)確度可以根據(jù)需要測(cè)試的重金屬元素多少而把控。但是這種方法的設(shè)備相對(duì)比較昂貴，對(duì)于活性較低的非金屬元素在測(cè)量的時(shí)候不能快速分析。原子吸收光譜法是一種測(cè)量原子共振幅的一種方式，它是以需要被測(cè)量的重金屬元素基態(tài)粒子作為基礎(chǔ)，對(duì)吸收的強(qiáng)度和重金屬含量進(jìn)行測(cè)試。這種測(cè)量方法的優(yōu)勢(shì)就在于準(zhǔn)確性較高，擁有良好的選擇性。缺點(diǎn)就在于不能對(duì)非金屬元素進(jìn)行直接檢測(cè)，在分析完一種元素之后需要更換元素?zé)舨拍軐?duì)新元素進(jìn)行檢測(cè)。質(zhì)譜法是對(duì)水環(huán)境中的重金屬物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，讓粒子結(jié)合質(zhì)量的大小進(jìn)行排序，并對(duì)此進(jìn)行分離，形成一定的規(guī)則，與此同時(shí)還能夠檢測(cè)出質(zhì)量譜。這種方式有著相對(duì)較為寬泛的動(dòng)態(tài)范圍，在分析當(dāng)中表現(xiàn)出來(lái)的精密度也比較高，能夠在同一時(shí)間內(nèi)測(cè)定多種元素。但是這種方法的設(shè)備儀器價(jià)格昂貴，步驟較為繁雜。

（2）電化學(xué)分析法在水環(huán)境中檢測(cè)重金屬的應(yīng)用。電化學(xué)分析方法的在使用中較為簡(jiǎn)單便捷，可以較為準(zhǔn)確快速的分析出結(jié)果。不論是伏安法還是極譜法，與電解過(guò)程相結(jié)合均能分析出對(duì)流-電位和電位-時(shí)間曲線。極譜法利用的是滴汞電極，這種電極表面是可以定期更新的，而伏安法使用的是液體電極，電極表面是不能更新。伏安法的檢測(cè)下限特別低，可以運(yùn)用在現(xiàn)場(chǎng)，能夠同時(shí)識(shí)別多種元素。電位分析法在測(cè)定電池電極電位的時(shí)候要保證電流為零，這時(shí)會(huì)與電極電位和濃度相結(jié)合，測(cè)量水環(huán)境中的重金屬濃度。這種方法有著比較多的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)水樣品的需求不高，擁有較好的選擇性，還不會(huì)對(duì)試液產(chǎn)生破壞，比較適合分析較為珍貴的試樣。

（3）原子熒光光度法在水環(huán)境中檢測(cè)重金屬的應(yīng)用。原子熒光光度法是在水環(huán)境重金屬檢測(cè)中最常用的識(shí)別方法，這種方法在還原水樣本中的物質(zhì)時(shí)有著比較特殊的方式，能夠?qū)颖局械奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)化成汽態(tài)原子形式。原子熒光的波長(zhǎng)在可見區(qū)波長(zhǎng)和紫外光波長(zhǎng)之間，當(dāng)外圍原子處于汽態(tài)形式時(shí)會(huì)充分的吸收能量，這時(shí)電子將會(huì)逐漸的進(jìn)入到高能狀態(tài)?？墒窃谶@個(gè)狀態(tài)下停留的時(shí)間較為短暫，之后會(huì)逐漸的進(jìn)入到低能狀態(tài)。檢測(cè)的樣本會(huì)在原子發(fā)生變化的時(shí)候同時(shí)發(fā)生熒光現(xiàn)象，檢測(cè)人員可以通過(guò)對(duì)熒光的波長(zhǎng)特征展開識(shí)別以判斷檢測(cè)樣本中的重金屬濃度。在原子熒光檢測(cè)中，若是熒光線波長(zhǎng)和激發(fā)線的波長(zhǎng)相同時(shí)，就會(huì)被稱作共振熒光。

3 某地區(qū)水環(huán)境中重金屬含量檢測(cè)報(bào)告

（1）重金屬含量檢測(cè)報(bào)告樣品資料采集。本次研究的樣品采集來(lái)自我國(guó)南方內(nèi)流河，在2017年7月到2018年8月一年的時(shí)間內(nèi)每月上旬進(jìn)行水樣采集，總共采取了24個(gè)水樣。過(guò)濾掉水樣品中雜質(zhì)，通過(guò)利用過(guò)氧化氫以及硝酸鹽進(jìn)行消解，以測(cè)定水體中的鉻元素含量。通過(guò)利用高氯酸和硝酸鹽進(jìn)行消解，以測(cè)定水體中的銅元素、鋅元素、鉛元素和鎘元素。利用鹽酸對(duì)樣品進(jìn)行酸化，以測(cè)定水體中的錳元素。對(duì)水樣品進(jìn)行過(guò)濾，以測(cè)定水樣中的鎳元素。以光譜法對(duì)重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。

（2）重金屬含量檢測(cè)結(jié)果。對(duì)該地區(qū)取樣的水樣品中重金屬含量濃度與降水量和溫度變化做相關(guān)性分析，得到的結(jié)果如表1：

表1 重金屬含量濃度與降水量和溫度變化相關(guān)性分析

從表格數(shù)據(jù)來(lái)看，鉻元素、鎘元素、鉛元素、銅元素與氣溫和降水之間呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，錳元素的含量與氣溫和降水之間沒(méi)有關(guān)系。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是因?yàn)檫@五種金屬的來(lái)源地是相同的。降水量的變化也會(huì)對(duì)重金屬含量產(chǎn)生影響。

水中的重金屬含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 水樣品中重金屬含量的濃度

通過(guò)對(duì)水樣品進(jìn)行檢測(cè)，水環(huán)境受到其鉛元素和錳元素影響較為嚴(yán)重，銅元素含量較少。

4 結(jié)語(yǔ)

重金屬對(duì)水體的污染隨著工業(yè)化發(fā)展不斷加劇，強(qiáng)化對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作勢(shì)在必行。在檢測(cè)某地的水樣品中沒(méi)有檢測(cè)出鋅元素和鎳元素的存在，在已有的元素中，鉻元素、鎘元素、鉛元素、銅元素在水中的濃度含量與氣溫和降水之間呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)，當(dāng)溫度和降水量上升的時(shí)候，濃度含量下降。錳元素?zé)o任何關(guān)系。水樣品檢查中出現(xiàn)的重金屬元素種類較多，由此可見水體受到的污染程度較高，當(dāng)?shù)厮芾聿块T要加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)的管理工作。