探究現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在水質(zhì)重金屬中的分析化驗(yàn)研究

崔曉英，張曉敏，劉 衛(wèi)，郭穎超

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067000）

2015年發(fā)生在香港啟晴邨的重金屬水污染事件震動(dòng)全香港，也再一次引起了人們對(duì)水質(zhì)重金屬污染的關(guān)注和重視。近年來(lái)，錯(cuò)誤的經(jīng)濟(jì)發(fā)展觀念犧牲環(huán)境利益來(lái)?yè)Q取經(jīng)濟(jì)利益，無(wú)論是工業(yè)生產(chǎn)還是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，都增加了水質(zhì)中的重金屬物質(zhì)含量[1]。這些重金屬物質(zhì)也會(huì)通過(guò)生物鏈循環(huán)進(jìn)入到人體內(nèi)，最終還是危害人類自身。積極開展水質(zhì)重金屬物質(zhì)的分析化驗(yàn)，能夠?yàn)榄h(huán)境修復(fù)和保護(hù)工作提供科學(xué)可靠的數(shù)據(jù)支持，對(duì)于當(dāng)下社會(huì)和環(huán)境發(fā)展具有重要意義。

1 水質(zhì)重金屬物質(zhì)分析化驗(yàn)的必要性

水質(zhì)重金屬物質(zhì)會(huì)通過(guò)生物鏈循環(huán)進(jìn)入人體，在很多人眼中，不直接接觸環(huán)境中的水就不會(huì)受到水質(zhì)重金屬物質(zhì)的影響顯然是錯(cuò)誤的。水質(zhì)重金屬會(huì)進(jìn)入魚類或者水生植物內(nèi)，然后經(jīng)過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，危害人類健康。根據(jù)世界衛(wèi)生組織發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球大約有75%的疾病與水體污染有關(guān)。水質(zhì)中的鎘進(jìn)入人體會(huì)造成腎、骨骼病變，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致人類死亡；鉛則會(huì)引起貧血和神經(jīng)錯(cuò)亂；六價(jià)鉻會(huì)引起皮膚潰瘍，還會(huì)導(dǎo)致癌癥；砷則會(huì)引發(fā)中毒，造成身體機(jī)能下降，引發(fā)皮膚癌；有機(jī)氯農(nóng)藥會(huì)在脂肪中蓄積，對(duì)人和動(dòng)物的內(nèi)分泌、免疫功能、生殖機(jī)能均造成危害[2]。總而言之，水質(zhì)重金屬物質(zhì)分析化驗(yàn)是有效避免人體重金屬中毒的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠?yàn)樗h(huán)境污染的治理提供數(shù)據(jù)參考，對(duì)于我國(guó)生態(tài)環(huán)境修復(fù)具有重要影響。

2 現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中的應(yīng)用分析

（1）原子吸收光譜法。原子吸收光譜法是使用原子吸收光譜儀進(jìn)行的水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)，其具有快捷、準(zhǔn)確且靈敏度高的優(yōu)勢(shì)，在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中使用的頻率較高，其主要用于分析化驗(yàn)水質(zhì)中的鉛、鎘、鐵、銅以及鋅等重金屬物質(zhì)。原子吸收光譜法是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)紫外線光以及可見光范疇內(nèi)相對(duì)應(yīng)原子共振輻射吸收能力進(jìn)行定量分析的方法，由于其檢測(cè)的準(zhǔn)確性高，已經(jīng)被環(huán)保部門廣泛采用。在使用這一儀器分析技術(shù)過(guò)程中，因?yàn)楣I(yè)廢水等污水中含有其他雜質(zhì)，會(huì)影響到水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)結(jié)果，因此需要先進(jìn)行濕法灰化處理，然后也可以采用蒸發(fā)、分離等手段來(lái)對(duì)樣品進(jìn)行處理，以提升水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。

（2）熒光分析法。熒光分析法是使用原子熒光光度計(jì)進(jìn)行的水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)方法，其具有靈敏度高、譜線簡(jiǎn)單且干擾小的特點(diǎn)，在低濃度的水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)具有優(yōu)勢(shì)，主要是用于分析化驗(yàn)水質(zhì)中的汞和砷元素。熒光分析法是通過(guò)控制直線光與重金屬發(fā)生反應(yīng)的方法，對(duì)采集的樣品的反應(yīng)程度進(jìn)行分析和測(cè)定來(lái)獲得相應(yīng)的分析化驗(yàn)結(jié)果。熒光分析法應(yīng)用的原理是常溫下，具有固定波長(zhǎng)的直線光照射會(huì)激發(fā)物體電子反應(yīng)。但是重金屬電子的激發(fā)時(shí)間短，且穩(wěn)定性相對(duì)較差，這也限制了熒光分析法在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用。

（3）液相色譜法。液相色譜法是使用液相色譜儀進(jìn)行的水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)技術(shù)，也是其中最為重要的分析技術(shù)之一。液相色譜法具有高速與快捷的優(yōu)勢(shì)，主要運(yùn)用液體的流動(dòng)相和固定相進(jìn)行色譜檢測(cè)。運(yùn)用液相色譜法能夠迅速分析檢測(cè)出水質(zhì)重金屬的分布和數(shù)量，為水環(huán)境治理工作提供數(shù)據(jù)支持。但是，液相色譜法的準(zhǔn)確性相對(duì)不足，后續(xù)還需要利用其它分析技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步更為精確的檢測(cè)。

（4）電感耦合等離子體質(zhì)譜法。電感耦合等離子體質(zhì)譜法是使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀進(jìn)行的水質(zhì)重金屬分析技術(shù)，其能夠測(cè)定化學(xué)元素周期表中的大部分元素，可以提供同位素分析[3]。不僅如此，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀還具有極低的檢出限和極寬的動(dòng)態(tài)線性范圍，可以用于檢測(cè)水質(zhì)中的硒、銻、鉻、鉬、鋇、鎳等元素，精密度高，分析速度快，在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中具有重要應(yīng)用價(jià)值。在應(yīng)用這一分析技術(shù)過(guò)程中，同樣需要排除其中的影響因素，減少鹽分對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。

3 發(fā)揮現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中的作用的路徑分析

3.1 優(yōu)化現(xiàn)代儀器分析技術(shù)研發(fā)環(huán)境，增加資金支持

我國(guó)水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)技術(shù)起步較晚，隨著近些年需求的提升，這一技術(shù)也在不斷改進(jìn)和發(fā)展。水質(zhì)環(huán)境中的重金屬含量和類型也在不斷變化，現(xiàn)代儀器分析技術(shù)只有做到與時(shí)俱進(jìn)，才能夠滿足新的水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)要求。基于國(guó)家創(chuàng)新發(fā)展的大環(huán)境，需要優(yōu)化現(xiàn)代儀器分析技術(shù)研發(fā)環(huán)境，增加資金支持。通過(guò)上述儀器分析技術(shù)的討論，我們也可以看到，當(dāng)前用于水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)的現(xiàn)代儀器分析技術(shù)都存在優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際檢測(cè)中也面臨著環(huán)境因素的制約，因此，在接下來(lái)的技術(shù)研發(fā)中，則需要重點(diǎn)突破技術(shù)局限，研發(fā)應(yīng)用范圍更廣，精確度更高的現(xiàn)代儀器分析技術(shù)。

在充足的研發(fā)資金支持下，研究院所也可以提升研究人員的薪酬福利待遇，增強(qiáng)其研發(fā)的積極性和熱情?？蒲腥藛T并不一定要甘于清貧，較高的工資收入不僅可以讓其安心做研究，還可以提升其職業(yè)成就感和生活幸福感。在強(qiáng)有力的資金支持下，科研院所還可以大膽引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和儀器，為新技術(shù)的研發(fā)提供硬件設(shè)施支持等。優(yōu)化現(xiàn)代儀器分析技術(shù)研發(fā)環(huán)境，能夠推動(dòng)水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)的良性發(fā)展。

3.2 提升水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)人員的技術(shù)能力和水平，做好后備人才培養(yǎng)

我國(guó)水環(huán)境修復(fù)歷史并不長(zhǎng)，但是水環(huán)境污染的歷史由來(lái)已久，嚴(yán)重的水污染和水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)工作量與檢驗(yàn)人員數(shù)量不成正比，存在嚴(yán)重的人才缺口。這也導(dǎo)致水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)工作效率相對(duì)較低，分析化驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性也會(huì)受到相關(guān)化驗(yàn)人員個(gè)人素質(zhì)和專業(yè)能力的影響。因此，提升水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)人員的技術(shù)能力和水平，做好后備人才培養(yǎng)工作至關(guān)重要。

首先，提升水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)人員的技術(shù)能力和水平，需要增加職前培訓(xùn)投入力度，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)適當(dāng)增加職前培訓(xùn)時(shí)間。構(gòu)建系統(tǒng)化的職前培訓(xùn)計(jì)劃，循序漸進(jìn)地引導(dǎo)相關(guān)人員正確認(rèn)識(shí)和了解水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中用到的儀器和分析技術(shù)，并保證其能夠?qū)Σ煌瑑x器分析技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和不足倒背如流[4]。在培訓(xùn)結(jié)束之后，需要組織統(tǒng)一的考試，只有通過(guò)考試的分析化驗(yàn)人員才能夠進(jìn)入到工作崗位。在此之后，還需要持續(xù)開展教育培訓(xùn)工作，針對(duì)新引進(jìn)的技術(shù)和儀器進(jìn)行集中培訓(xùn)，不定期抽查分析化驗(yàn)人員對(duì)儀器分析技術(shù)特點(diǎn)的記憶情況以及實(shí)際操作能力。只有這樣，才能夠讓相關(guān)人員靈活運(yùn)用現(xiàn)代儀器分析技術(shù)開展水質(zhì)重金屬的分析化驗(yàn)，也才能夠切實(shí)保證分析化驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。其次，在后備人才培養(yǎng)方面，需要加強(qiáng)與高校和科研院所的合作，為其提供真實(shí)的工作案例支持，引導(dǎo)其培養(yǎng)符合未來(lái)工作環(huán)境需要的水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)人才。在后備人才培養(yǎng)過(guò)程中，需要將專業(yè)知識(shí)的理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合在一起，讓學(xué)生能夠親身感受水質(zhì)重金屬工作的價(jià)值和意義，能夠參與到水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)的全過(guò)程，增長(zhǎng)見識(shí)和實(shí)際能力。

3.3 推進(jìn)水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)的信息化建設(shè)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和管理

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，推進(jìn)水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)的信息化建設(shè)，尤為重要且必要。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)分析化驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和管理，能夠大大提升數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，還能夠提升分析化驗(yàn)工作效率，在一定程度上減輕工作人員的工作量，緩解水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)需求與工作人員供給量之間的矛盾。推進(jìn)水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)的信息化建設(shè)，并不是盲目推進(jìn)，而是要根據(jù)不同地區(qū)不同河流或者水環(huán)境的實(shí)際情況，比如說(shuō)主要污染物，重金屬分布以及水中雜質(zhì)情況等構(gòu)建特色化的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。然后借助感應(yīng)器等現(xiàn)代儀器實(shí)現(xiàn)針對(duì)水質(zhì)重金屬污染的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)水質(zhì)重金屬進(jìn)行初步的粗略的監(jiān)測(cè)。然后，一旦測(cè)定結(jié)果超過(guò)設(shè)定值之后，分析化驗(yàn)人員再進(jìn)行實(shí)地取樣和進(jìn)一步分析化驗(yàn)。這樣一來(lái)，能夠保證水質(zhì)監(jiān)測(cè)的全面性，也能夠形成更為直觀的數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為分析化驗(yàn)工作提供幫助和支持。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下，還可以將不同現(xiàn)代儀器分析技術(shù)得出的水質(zhì)重金屬結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一歸檔管理，提升不同技術(shù)應(yīng)用的協(xié)同性，避免了重復(fù)操作。同時(shí)，數(shù)據(jù)分析結(jié)果的歸檔管理，也能夠?yàn)橹蟮乃|(zhì)重金屬分析化驗(yàn)工作提供數(shù)據(jù)參考，可以為水環(huán)境修復(fù)提供依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)對(duì)于我國(guó)水環(huán)境修復(fù)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要價(jià)值和意義，是主要的數(shù)據(jù)來(lái)源之一。近年來(lái)，工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在某種程度上也加重了環(huán)境污染和破壞?；谏鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)理念，經(jīng)濟(jì)發(fā)展不應(yīng)以環(huán)境惡化為代價(jià)，水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)以及水環(huán)境的修復(fù)工作也得到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注和支持。目前，用于水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中的現(xiàn)代儀器分析技術(shù)主要包括原子吸收光譜法、熒光分析法、液相色譜法以及電感耦合等離子體質(zhì)譜法等，不同分析技術(shù)都有自己的優(yōu)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中需要相互配合，才能夠得到更為精準(zhǔn)和全面的水質(zhì)重金屬物質(zhì)數(shù)量和分布情況。為了更好地推進(jìn)現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中的應(yīng)用，國(guó)家和政府還需要增加資金支持以推進(jìn)新技術(shù)和新儀器的研發(fā)；需要做好分析化驗(yàn)人才的培訓(xùn)和后備人才的培養(yǎng)，以緩解水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)行業(yè)中存在的人才供需矛盾；需要積極構(gòu)建大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，推進(jìn)信息化建設(shè)，以提升工作效率，減少分析化驗(yàn)人員的工作量。只有這樣，才能夠發(fā)揮現(xiàn)代儀器分析技術(shù)在水質(zhì)重金屬分析化驗(yàn)中的價(jià)值和作用。