金屬檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的應(yīng)用

毛天瑛

（浙江誠(chéng)德檢測(cè)研究有限公司，浙江寧波 315000）

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和企業(yè)現(xiàn)代化水平日益提升，工業(yè)行業(yè)對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)值的貢獻(xiàn)度也越來(lái)越大。但是工業(yè)生產(chǎn)必然伴隨著大量重金屬的投入使用，這也意味著重金屬污染是不可避免的。與此同時(shí)，工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的環(huán)境污染會(huì)進(jìn)一步對(duì)水資源、土地資源等造成一定的影響，久而久之，也勢(shì)必對(duì)我們的生產(chǎn)生活造成巨大的負(fù)面影響。對(duì)于環(huán)境水體檢測(cè)工作的相關(guān)內(nèi)容來(lái)說(shuō)，重金屬含量檢測(cè)具有較高的挑戰(zhàn)性，對(duì)相應(yīng)的技術(shù)要求和工作人員的業(yè)務(wù)能力要求都比較高。

1 環(huán)境水質(zhì)與重金屬檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)的重要性

工業(yè)生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的工作過(guò)程，造成的重金屬的排放量以及水體重金屬含量不斷提高。通過(guò)采取周期性的環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)工作可以讓水域管理部門及時(shí)地對(duì)水體情況有充分的了解，包括其中懸浮物的種類和數(shù)量以及各種化學(xué)物質(zhì)的含量，從而對(duì)他們的管理工作起到有效的指導(dǎo)作用，及時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)措施做出調(diào)整，避免對(duì)生態(tài)環(huán)境造成更大的威脅，從根本上保證水體質(zhì)量的安全性。通過(guò)開展相關(guān)的環(huán)境監(jiān)測(cè)活動(dòng)，可以獲得水質(zhì)的第一手信息，明確水質(zhì)條件的各種基本數(shù)據(jù)信息，從而對(duì)水質(zhì)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出一定的預(yù)判，進(jìn)而做出一定的應(yīng)對(duì)措施。環(huán)境水質(zhì)檢測(cè)工作存在的意義在于采取水質(zhì)檢測(cè)的方法對(duì)環(huán)境情況做出充分的了解，進(jìn)而采取可靠的措施對(duì)環(huán)境實(shí)施保護(hù)。通過(guò)對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)獲得一定的數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)與國(guó)家規(guī)定的具體數(shù)值進(jìn)行比較，從而判斷水質(zhì)質(zhì)量并劃分使用等級(jí)。在環(huán)境水質(zhì)有望提高的前提下，可以利用采集所得的水體數(shù)據(jù)制定出相應(yīng)的補(bǔ)救方案。水質(zhì)純度的判定方法除了水指標(biāo)以外，還有很多其他的方法可以使用。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)也慢慢步入了一個(gè)新的發(fā)展階段。目前工業(yè)化進(jìn)程正在不斷加快，在獲得巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也面臨著更加艱巨的環(huán)境保護(hù)任務(wù)。工廠生產(chǎn)過(guò)程中大量重金屬的排放對(duì)周圍的水源造成了巨大的影響，導(dǎo)致水體質(zhì)量大幅下降。

1.2 重金屬的來(lái)源

經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的實(shí)地調(diào)查和深入研究，發(fā)現(xiàn)重金屬的污染來(lái)源主要有兩類，分別是外源性污染和內(nèi)源性污染。

（1）外源性的污染指的是由水質(zhì)本身?xiàng)l件和流域底泥所產(chǎn)生的環(huán)境影響，而內(nèi)源性污染指的是由飼料、藥物等攝入類物品造成的水產(chǎn)品污染情況。

（2）在特殊地質(zhì)條件下產(chǎn)生的重金屬污染情況就屬于內(nèi)源性污染，地質(zhì)中的重金屬元素會(huì)隨著時(shí)間的推移漸漸滲透到植物、動(dòng)物以及水源中，進(jìn)而進(jìn)入到食物鏈最頂層——人類的體內(nèi)。

1.3 水資源重金屬污染的現(xiàn)狀

經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展一方面極大地便利了我們的生產(chǎn)生活，而另一方面又嚴(yán)重危害了我們的生存環(huán)境。尤其是近年來(lái)隨著重金屬的使用量不斷增加，我們的飲食安全問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重以及受到廣泛的關(guān)注。目前工業(yè)發(fā)展速度很快，相應(yīng)的重金屬排放量也很大，但是水體的自我調(diào)節(jié)能力卻比較弱，不能及時(shí)地凈化水體環(huán)境。除此之外，水體凈化速度的高低還受到政府工業(yè)部門以及環(huán)境部門工作效率的影響。大量不同的原因共同促成了生態(tài)流域中的重金屬含量嚴(yán)重超標(biāo)的現(xiàn)狀，并導(dǎo)致水質(zhì)惡化的速度成指數(shù)式增長(zhǎng)，對(duì)我們的正常生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重的負(fù)面影響。

2 重金屬檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境水質(zhì)分析中的應(yīng)用

2.1 生物化學(xué)法

在對(duì)重金屬進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)工作時(shí)，一般有兩種生物檢測(cè)方法（酶分析法和免疫分析）可供選擇。酶分析法的工作原理是利用酶與相應(yīng)重金屬之間的特殊反應(yīng)來(lái)間接性判斷水環(huán)境中重金屬的含量。酶與重金屬進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，酶的生物活性程度以及其溶液的pH 會(huì)有一定的變化，我們將測(cè)得pH 與規(guī)定pH 范圍做比較，然后判斷水質(zhì)是否合格。而免疫分析法的工作原理是利用重金屬元素與生物體內(nèi)的抗體反應(yīng)來(lái)進(jìn)行判斷。當(dāng)然大多數(shù)情況下需要對(duì)水體中的重金屬元素進(jìn)行一定的特殊處理，以確保兩者可以正常發(fā)生反應(yīng)，之后再對(duì)相關(guān)的反應(yīng)結(jié)果進(jìn)行特殊的處理分析。免疫分析法相較于酶分析法而言，其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度更高。對(duì)于水體檢測(cè)工作人員來(lái)說(shuō)，免疫分析法的運(yùn)用可以有效提高檢測(cè)效率，減少檢測(cè)所消耗的工作時(shí)間，而酶分析法可應(yīng)用的檢測(cè)范圍更加廣泛，其具有更強(qiáng)大的適應(yīng)性。利用免疫分析法，檢測(cè)人員可以通過(guò)重金屬與生物內(nèi)抗體發(fā)生的抗原-抗體特殊反應(yīng)來(lái)對(duì)水體中重金屬的含量有一個(gè)精確的數(shù)據(jù)檢測(cè)。

2.2 液相色譜法

液相色譜法的水體檢測(cè)是依賴于一定的分離機(jī)制，讓相關(guān)溶質(zhì)在固定相與流動(dòng)相之間進(jìn)行活動(dòng)，在此過(guò)程中溶質(zhì)會(huì)發(fā)生快速有效的分離，進(jìn)而就可以知道其中的重金屬含量信息。由于它具有快速分離溶質(zhì)的特點(diǎn)，所以可以說(shuō)是所有檢測(cè)方法當(dāng)中獲得結(jié)果最快，檢測(cè)效率相對(duì)最快的。但是這種檢測(cè)方法的靈敏度比較低，從而也就導(dǎo)致其檢測(cè)得到的結(jié)果不具備很高的可信度，也就是說(shuō)該方法的實(shí)用性不是很強(qiáng)。因此一般不會(huì)單用這種方法展開對(duì)水體的檢測(cè)工作。隨著技術(shù)的發(fā)展和深入研究，發(fā)現(xiàn)高效液相色譜光度法可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，提高其檢測(cè)敏銳度，從而大幅度提高其檢測(cè)可信度和實(shí)用性。在利用高效液相色譜分析法對(duì)金屬進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)時(shí)，可以把利用游離金屬與其他有色顯色劑的衍生反應(yīng)來(lái)間接地對(duì)生成物質(zhì)進(jìn)行相關(guān)的檢測(cè)工作。目前大多數(shù)情況下，檢測(cè)人員會(huì)利用柱前、柱后以及柱上這三種檢測(cè)方式來(lái)展開對(duì)衍生物的分析工作，而其中柱后和柱上衍生分析法由于種種原因，使用頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于柱上分析法。如pH 為6的緩沖溶液當(dāng)中，利用二甲酚橙作為顯色劑，利用二甲酚橙與鉛之間的特殊反應(yīng)，形成紅色的配合物，在此基礎(chǔ)上，采用分光光度法測(cè)量吸光度，進(jìn)而根據(jù)測(cè)量結(jié)果分析相關(guān)的重金屬含量。

2.3 光譜法

以光譜法為基本工作原理的水質(zhì)檢測(cè)應(yīng)用有很多，其中原子熒光光譜法主要是由于原子受到一定的激發(fā)后容易發(fā)射出特定的光輻射，依靠原子蒸汽來(lái)對(duì)光輻射進(jìn)行一定的吸收。雖然這種方法的檢測(cè)結(jié)果相對(duì)有更高的靈敏性和選擇性，但是由于其實(shí)施的難度比較大，需要對(duì)多種產(chǎn)生熒光的物質(zhì)進(jìn)行一定的混合處理才可以投入檢測(cè)工作，所以一般情況下會(huì)采取更加簡(jiǎn)便的檢測(cè)方法，即便那些方法的靈敏度不是最高的。原子發(fā)射光譜法主要與電、熱的特殊激發(fā)相結(jié)合，在依據(jù)其中原子與離子表現(xiàn)出的電磁輻射程度和具體情況對(duì)金屬元素進(jìn)行定性和定量的分析。光譜法在對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)分析時(shí)無(wú)論是檢測(cè)速度還是檢測(cè)準(zhǔn)確度都相對(duì)比較可觀，只需要根據(jù)測(cè)試重金屬元素的不同含量來(lái)調(diào)整不同的輻射強(qiáng)度而已。該方法的缺點(diǎn)在于過(guò)度化的依賴高科技設(shè)備，與此同時(shí)，該方法所涉及使用設(shè)備價(jià)格比較高昂。除此之外，這種方法對(duì)于活動(dòng)性較低的非金屬元素來(lái)說(shuō)不能實(shí)現(xiàn)快速地分析，具有一定的局限性和針對(duì)性。原子吸收光譜法主要以待測(cè)重金屬元素的基態(tài)粒子為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)量原子共振幅來(lái)對(duì)光譜吸收的強(qiáng)度和相關(guān)重金屬的含量進(jìn)行檢測(cè)分析。這種方法的使用局限性在于不可以對(duì)非金屬元素進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)當(dāng)分析完畢某一元素后，需要檢測(cè)人員對(duì)元素?zé)暨M(jìn)行更換才可以完成對(duì)其他元素的檢測(cè)工作，具有一定的繁瑣性。質(zhì)譜法的應(yīng)用原理是讓水環(huán)境中的重金屬物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，按照質(zhì)量大小將相關(guān)重金屬粒子進(jìn)行排序和分離，從而得到其中的重金屬含量數(shù)據(jù)。

2.4 電化學(xué)發(fā)展

在保證電化學(xué)方法檢測(cè)數(shù)據(jù)足夠準(zhǔn)確的前提下，才可以將其應(yīng)用到重金屬檢測(cè)過(guò)程中。電化學(xué)檢測(cè)方法可以快速準(zhǔn)確地把重金屬和游離物分開來(lái)，極大地減輕了檢測(cè)人員的工作負(fù)擔(dān)。與此同時(shí)，電化學(xué)檢測(cè)方法所使用到的設(shè)備儀器比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)成本相對(duì)比較低，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)檢測(cè)和數(shù)據(jù)檢驗(yàn)工作。其中陽(yáng)極溶出法作為一種有效的電化學(xué)檢測(cè)方法被廣泛應(yīng)用，它以水體中重金屬元素的化學(xué)性質(zhì)為研究原理，來(lái)記錄化學(xué)反應(yīng)中的電流及電壓變化并根據(jù)元素濃度與電流、電壓之間的關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)函數(shù)表達(dá)式，畫出函數(shù)圖像。雖然陽(yáng)極溶出法適合于伏安融化的氧化還原反應(yīng)，但是由于金屬離子的濃度分析需要與氧化反應(yīng)相結(jié)合，所以在實(shí)際的檢測(cè)工作當(dāng)中往往會(huì)選擇陽(yáng)極溶出法。除此之外，陽(yáng)極溶出法相對(duì)于其他檢測(cè)方法而言，其自動(dòng)化程度不僅更高。而且反應(yīng)過(guò)程消耗掉的試劑量也很少，具備精度高，結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

水質(zhì)污染放任不管不僅會(huì)對(duì)正常的生產(chǎn)生活造成巨大的負(fù)面影響，而且會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成難以挽回的損害，違背國(guó)家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。正因如此，必須要提高對(duì)水體中重金屬含量的檢測(cè)工作，對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行有效的保護(hù)和改善。