水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測的發(fā)展及其在水源地的應(yīng)用研究

＊魯雅清

（長沙華時捷環(huán)?？萍及l(fā)展股份有限公司 湖南 410006）

引言

在中國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的同時，人們的生命健康因重金屬含量超標(biāo)而受到影響的報道開始不斷涌現(xiàn)，引起了社會的廣泛關(guān)注，影響惡劣。不可否認(rèn)的是，這種忽略環(huán)境保護(hù)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式過于粗放，已經(jīng)造成了很多地區(qū)水質(zhì)重金屬含量超標(biāo)的問題，以汞、鉻、鉛等的重金屬污染尤甚，這也為我國的后續(xù)發(fā)展事業(yè)敲響了警鐘，對現(xiàn)有的水質(zhì)重金屬在線檢測技術(shù)進(jìn)行分析，明確其在水源地中的應(yīng)用情況，做出針對性的調(diào)整，成為當(dāng)務(wù)之急，而這也是本文研究的意義所在。本文將對重金屬污染的風(fēng)險現(xiàn)狀、常見的在線重金屬檢測技術(shù)進(jìn)行分析，明確重金屬在線檢測技術(shù)在水源地中的應(yīng)用情況，分析其在應(yīng)用中存在的問題，尋找合適的解決方法，以期為我國的水質(zhì)重金屬檢測事業(yè)提供一定的助力。

1.重金屬污染風(fēng)險的現(xiàn)狀分析

重金屬指的是相對密度超過4的這些金屬，以及原子序列數(shù)位于21～83這個范圍內(nèi)的金屬，具有極強(qiáng)的生物毒性，能夠在很大程度上抑制微生物的正常生長，使蛋白質(zhì)凝固的速度加快。在實際生活中，這樣的重金屬多見于企業(yè)排放的污水中，如陶瓷生產(chǎn)企業(yè)排放的污水中、金屬冶煉企業(yè)排放的污水中、電池制造企業(yè)排放的污水中都含有大量的重金屬，而且這些含有大量重金屬的污水即使經(jīng)過了污水處理的多重工序，其中的重金屬也并不能得到有效的消除。因而，將這樣的污水排放到環(huán)境中，隨著時間的推移，不論是土壤亦或是正常的水流，都會受到污染，最終給人們的生命健康帶來嚴(yán)重的危害，而且諸如鉛、汞等的重金屬給人們造成的傷害會更為嚴(yán)重。

經(jīng)濟(jì)和科技的快速發(fā)展離不開對能源的開發(fā)與采集，隨著我國發(fā)展進(jìn)入新征程，我國的各大生產(chǎn)企業(yè)都加大了對能源的開采，能源開采數(shù)量逐年增加，由此帶來了巨大的污染物排放量，水質(zhì)重金屬污染問題日益嚴(yán)重。越來越多水質(zhì)重金屬污染致使人們生命健康受到威脅的，我國廣大人民群眾已經(jīng)逐漸意識到水質(zhì)重金屬污染的危害程度，國家有關(guān)部門也逐步確立了相關(guān)規(guī)劃，以期可以盡快總結(jié)出解決水質(zhì)重金屬污染的方法。

現(xiàn)階段，我國已經(jīng)明確規(guī)定，在日常生產(chǎn)的過程中，不論是生產(chǎn)企業(yè)還是相關(guān)的檢查部門，都應(yīng)該定期的對水體進(jìn)行重金屬含量的檢測，通過推進(jìn)水質(zhì)重金屬的在線檢測，實現(xiàn)對水質(zhì)重金屬含量的系統(tǒng)化、科學(xué)化、動態(tài)化的檢測，逐步確立集合污染處理、污染預(yù)警、提前預(yù)防于一體的綜合化的水質(zhì)污染應(yīng)急機(jī)制，全力保障水資源安全，防止人民大眾的生命健康受到威脅[1]。

2.重金屬在線檢測技術(shù)發(fā)展概述

水質(zhì)重金屬監(jiān)測工作是一種以重金屬檢測技術(shù)為主，加以信息通信手段、工業(yè)計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)收集記錄技術(shù)、自動化技術(shù)等諸多技術(shù)輔助的系統(tǒng)化工作。截至目前，我國在水質(zhì)重金屬檢測工作開展方面，采用的重金屬檢測技術(shù)有原子吸收光譜技術(shù)、原子熒光分析法等，本文將針對最為常用的光電比色在線檢測技術(shù)和基于陽極溶出的在線檢測技術(shù)進(jìn)行分析。

(1)基于光電比色的在線監(jiān)測技術(shù)

在一些特殊顯示器的作用下，重金屬的離子能夠產(chǎn)生某些絡(luò)合反應(yīng)或者是化學(xué)反應(yīng)，從而發(fā)生顏色上的變化，至此，人們可以通過不同的顏色顯示來判斷水質(zhì)中的重金屬情況。例如，重金屬離子在顯示器的作用下發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，那么溶液的吸光度和金屬離子的濃度會呈現(xiàn)出一定的線性關(guān)系，工作人員則可以通過測量溶液的吸光度，完成對水中重金屬含量的測定，現(xiàn)階段我國的該項技術(shù)已經(jīng)基本成熟，是一種較為規(guī)范的分析測量方法，于廣大水質(zhì)測量實驗室中得到了廣泛的應(yīng)用。

總體而言，雖然基于光電比色的重金屬監(jiān)測技術(shù)在操作便捷性上具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，但是在實際應(yīng)用的過程中卻有很大的局限性，具體包含以下幾個方面。其一，在對水體進(jìn)行測量的時候，取樣水體的渾濁度、顏色等會對測量的結(jié)果造成影響。其二，通常情況下，這項技術(shù)在應(yīng)用的時候，是以光學(xué)測量為基礎(chǔ)的，所以，光源的波動情況也會對測量的結(jié)果產(chǎn)生直接的影響，靈敏度難以保證，多被應(yīng)用在工業(yè)廢水的重金屬檢測工作中，尚不具備應(yīng)用于地表水重金屬含量檢測工作中的“實力”；其三，在重金屬檢測數(shù)量上具有很大的局限性，每次檢測都只能測量水體中的某一種重金屬含量的情況；其四，顯色的實際情況受到水體pH值和環(huán)境溫度等的影響，所以應(yīng)用這種檢測方法的時候，在水體pH值和一些環(huán)境因素方面具有一定的局限性。

(2)基于陽極溶出的在線檢測技術(shù)

這是一種電化學(xué)原理的檢測技術(shù)，檢測的全過程需要用到諸如對電極、參比電極和工作電極等三個電極，于對電極和工作電極而言，兩者可以構(gòu)建出一個保證電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的電流回路，而參比電極則在化學(xué)反應(yīng)過程中，扮演著穩(wěn)定參考的角色。于重金屬測量工作而言，應(yīng)用這種測量方法需要涉及到兩個主要的過程，其一，用工作電極對待檢測的重金屬離子進(jìn)行吸附，通過電能的作用，將其還原成金屬離子，整個過程稱為“富集過程”；其二，溶出過程，即在工作電極和掃描電壓的共同作用下，讓工作表面的重金屬失去電子，逐漸游離至溶液中。

該項檢測技術(shù)具有以下幾方面的優(yōu)勢。其一，具有極強(qiáng)的靈敏度，可以通過對富集時間進(jìn)行延長的方法，借助攪拌功能，實現(xiàn)提升富集效率的目的；其二，區(qū)別于上一種檢測方法，該項檢測技術(shù)可以一次性實現(xiàn)對多種重金屬含量的檢測，可拓展性較強(qiáng)；其三，水的渾濁情況、顏色等不會干擾測量的結(jié)果，而且電解環(huán)境具有較強(qiáng)的酸堿緩沖力；其四，該項技術(shù)對溫度具有較強(qiáng)的耐受力，水溫情況不會導(dǎo)致測量結(jié)果的偏差[2]。

3.重金屬在線監(jiān)測設(shè)備在水源地的應(yīng)用

（1）水源地水體重金屬在線檢測的要求。水中含有的重金屬都具有較強(qiáng)的毒性，而且經(jīng)過污水處理工序以后，仍不能有效消除，很容易在人們的體內(nèi)富集，久而久之給人們的生命健康帶來極大的危害。所以，在日常工作的過程中，不論是對日常的飲用水，還是對水源地的水質(zhì)，都需要做好對重金屬含量的明確控制，在確保其含量情況符合標(biāo)準(zhǔn)要求時，才能供給人們進(jìn)行生產(chǎn)生活方面的使用。而相較于日常飲用水，水源地的重金屬含量相對較低，所以對水源地展開重金屬含量的檢測工作，靈活度會更高。但是，通常情況下，重金屬泄露是水源地中重金屬的最主要來源，不可避免地就需要工作人員在對水體進(jìn)行檢測的時候，考慮到多種不同類型的重金屬類型，從這個角度來看，在進(jìn)行重金屬檢測的時候，需要對其檢測技術(shù)的靈活性賦予更高的要求和更加優(yōu)質(zhì)的拓展性。需要注意地是，基于水源地的重要性，所以工作人員在進(jìn)行水體重金屬含量測量的時候，需要盡量避免對毒性化學(xué)試劑的使用。至此，綜合多方面的考慮和諸多要求的限制，在后續(xù)進(jìn)行水源地重金屬在線檢測的時候，可將陽極溶出在線監(jiān)測技術(shù)作為應(yīng)用的首選。

（2）陽極溶出伏安法在線重金屬監(jiān)測技術(shù)在水源地的應(yīng)用。重金屬具有較強(qiáng)的付體性和生物毒性，基本上以飲水的途徑進(jìn)入到人體內(nèi)，以軀體毒物質(zhì)和基因毒物質(zhì)對人類的生命健康造成威脅。而對比這兩種類型的毒性物質(zhì)，基因毒物質(zhì)對人造成的危害會更為嚴(yán)重，毒物質(zhì)基本為汞、銅、鉛等毒性較強(qiáng)的重金屬。因此，在對水體進(jìn)行健康風(fēng)險檢測的時候，工作人員要確保所使用的檢測設(shè)備和檢測技術(shù)，能完成對銅、鉛、鎳等重金屬的高效監(jiān)測，保證測量具有良好的靈敏程度、精準(zhǔn)度和穩(wěn)定狀態(tài)。

在實際進(jìn)行檢測的時候，工作人員需要對重金屬檢測設(shè)備進(jìn)行有關(guān)技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)的考核工作，為測量結(jié)果的準(zhǔn)確性奠定良好的基礎(chǔ)。例如，工作人員需要保證精密度的誤差范圍不超過5%，精準(zhǔn)度需要控制在85%～115%范圍之內(nèi)。在獲得不同重金屬元素的測量結(jié)果以后，工作人員還需要對這些測量結(jié)果進(jìn)行和實驗室設(shè)備間的對比。在這個檢測過程中，工作人員需要將兩次測量的間隔控制在4h，在每次開始測量之前做好標(biāo)準(zhǔn)確定，保證測量結(jié)果科學(xué)性和準(zhǔn)確性。在這種遠(yuǎn)程的在線檢測作用下，工作人員可以實現(xiàn)對水樣中重金屬含量的實時性監(jiān)察，并且可以隨時地啟動水樣測量工作和質(zhì)控測量工作，進(jìn)一步保證質(zhì)控的質(zhì)量與效率[3]。

4.重金屬在線監(jiān)測設(shè)備在應(yīng)用中存在的問題

首先，存在嚴(yán)重的規(guī)范不健全問題?，F(xiàn)階段，我國在水體重金屬檢測設(shè)備方面出臺的規(guī)范和規(guī)定等，并不充分，產(chǎn)品認(rèn)證工作落實得不到位，缺乏統(tǒng)一的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

其次，存在二次污染。正如前文所說，比色法重金屬檢測方面是通過觀察重金屬在顯示器上的顏色情況，實現(xiàn)對重金屬含量的判斷的，在這個過程中，需要用到部分顯色劑。但是現(xiàn)階段有少部分比色法重金屬在線監(jiān)測設(shè)備使用的顯色劑含有毒性，而且工作人員為了排除顯色劑本身所含毒性的干擾，會在使用具有毒性的顯色劑時，加入同樣具有毒性的掩蔽劑加以“掩蓋”，基于此在進(jìn)行重金屬檢測的過程中，會形成很多毒性極強(qiáng)的中間毒性物質(zhì)，導(dǎo)致出現(xiàn)二次污染。另外，在使用電化學(xué)設(shè)備進(jìn)行重金屬含量檢測的時候，工作人員有時會把汞溶液作為電鍍液進(jìn)行使用，有時又會把液態(tài)汞作為工作電極，不論是哪一種情況都很容易造成對水資源的二次污染，甚至于給維護(hù)人員的生命健康帶來潛在的威脅。

最后，設(shè)備質(zhì)量參差不齊?；谒w中所含重金屬種類比較多的這個現(xiàn)實因素，以及重金屬分析方法仍不成熟的現(xiàn)實情況，所以，現(xiàn)階段不論是對重金屬檢測設(shè)備生產(chǎn)公司的技術(shù)實力，還是在技術(shù)研發(fā)方面的投入力度，都有著較為嚴(yán)格的要求，總體而言不論是國內(nèi)還是國外，重金屬在線檢測設(shè)備的整體情況呈現(xiàn)出參差不齊的現(xiàn)狀，難以有效保證水質(zhì)重金屬含量檢測工作的質(zhì)量[4]。

5.重金屬在線監(jiān)測設(shè)備的應(yīng)用建議和解決對策

（1）明確職責(zé)劃分。水體重金屬含量檢測是一個系統(tǒng)的、復(fù)雜的、龐大的工作內(nèi)容，除了需要花費(fèi)大量的時間、精力外，還會涉及到多個不同的單位與部門。基于此，在對水體重金屬檢測工作進(jìn)行系統(tǒng)地梳理后，可以明確大體作用分工，將其分為幾個大模塊。每一個模塊的工作內(nèi)容是什么、需要什么樣的工作人員負(fù)責(zé)，在做好第一階段的劃分工作以后，環(huán)保監(jiān)管部門需要分別為每一個模塊的工作內(nèi)容制定出基本的管理制度，隨后，讓每一個模塊下的管理人員依次按照同樣的方法，對工作進(jìn)行劃分，逐級向下傳遞，完成對工作基本規(guī)章制度的確立。另外，可以將統(tǒng)一協(xié)調(diào)、分級管理的這種工作模式有效地落實下去，讓責(zé)任細(xì)分涉及到人員招聘、人員分配、資金去向、聯(lián)網(wǎng)驗收等的多個方面，確保水質(zhì)重金屬檢測工作能夠得到良好的制度支持[5]。

（2）建立在線監(jiān)測設(shè)備的監(jiān)控平臺。于重金屬的在線檢測工作而言，其監(jiān)控平臺的建設(shè)是影響重金屬檢測工作是否能夠穩(wěn)定開展的關(guān)鍵性因素和決定性因素，是重要的保障，工作人員在進(jìn)行重金屬在線檢測設(shè)備建設(shè)工作的過程中，需要同步或提前的做好對監(jiān)控平臺建設(shè)工作目標(biāo)、資金、設(shè)備等多項內(nèi)容的相關(guān)安排，以保證能夠在設(shè)備建成并正式運(yùn)營后，可以及時地建立起和監(jiān)控平臺的網(wǎng)絡(luò)連接。

（3）做好設(shè)備選型。設(shè)備的適宜性情況影響著水質(zhì)重金屬檢測的質(zhì)量，工作人員在進(jìn)行設(shè)備選型的時候，需要提前做好對檢測水質(zhì)的調(diào)查工作，明確各種設(shè)備的優(yōu)勢、劣勢，立足實際情況完成設(shè)備選型工作，需要注意的是，在設(shè)備選型的時候，需要把環(huán)保性作為考慮的重點內(nèi)容之一，選擇安全性強(qiáng)、環(huán)保、可靠的設(shè)備用于后續(xù)的重金屬檢測工作。此外，在確定好設(shè)備型號以后，工作人員需要盡可能地保證設(shè)備在建設(shè)和運(yùn)行上的統(tǒng)一，在聯(lián)系設(shè)備供應(yīng)商的時候，需要進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的多方對比工作，保障所選擇的供應(yīng)商具有良好的誠信、能夠提供優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，確保選擇的企業(yè)是具備從器件到后期維護(hù)運(yùn)營條件的企業(yè)[6]。

（4）構(gòu)建持續(xù)高效的重金屬在線監(jiān)測運(yùn)營系統(tǒng)。一個良好的運(yùn)營系統(tǒng)是保證工作科學(xué)、順利進(jìn)行的關(guān)鍵，水質(zhì)重金屬檢測工作意義重大、影響深遠(yuǎn)，是關(guān)乎人們生命健康和社會科學(xué)健康發(fā)展的重要工作，因此，有關(guān)的環(huán)保監(jiān)管部門需要在落實和推進(jìn)重金屬檢測工作的時候，提高對國家相關(guān)法律法規(guī)的重視程度，認(rèn)真遵循相關(guān)要求，鼓勵并督促企業(yè)做好對重金屬在線檢測設(shè)備的建設(shè)工作，讓企業(yè)盡自己所能，保證在線監(jiān)測設(shè)備的正常運(yùn)行。如果重金屬在線檢測設(shè)備是環(huán)保部門自行建立的，那么責(zé)任部門應(yīng)該做好運(yùn)行資金和維護(hù)資金的申請工作，確定運(yùn)營責(zé)任方、明確運(yùn)營的管理制度以及考核的相關(guān)機(jī)制，為其建立一個規(guī)范化的、科學(xué)可行的數(shù)據(jù)信息監(jiān)管控制、現(xiàn)場協(xié)調(diào)檢查、運(yùn)營調(diào)度的長效機(jī)制，實現(xiàn)對設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量和數(shù)據(jù)質(zhì)量的切實保障[7]。

6.結(jié)語

水質(zhì)中的重金屬含量超標(biāo)會對人們的生命健康造成嚴(yán)重的影響，制約社會的健康、長久發(fā)展，為了在推進(jìn)中國社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時，保障人們的生活質(zhì)量、保障生態(tài)健康，勢必需要認(rèn)真落實好對水質(zhì)重金屬含量的檢測工作，及時發(fā)現(xiàn)問題，盡早解決問題?，F(xiàn)階段我國在水質(zhì)重金屬檢測工作方面有所突破，已經(jīng)確立了幾種較為成熟的檢測技術(shù)。但是因為我國在水質(zhì)重金屬檢測方面起步較晚，所以所使用的檢測技術(shù)或多或少都存在一定的問題，比如二次污染。在后續(xù)開展重金屬檢測工作的時候，相關(guān)的環(huán)保監(jiān)管部門需要做好對規(guī)章制度的建立工作，做好設(shè)備選型和責(zé)任劃分，為檢測工作構(gòu)建出一個科學(xué)、系統(tǒng)的在線監(jiān)測平臺和在線監(jiān)測運(yùn)行系統(tǒng)，將重金屬監(jiān)測工作落實到實處。