水環(huán)境及其水污染的檢測技術(shù)分析

谷 峰

（河北十環(huán)環(huán)境評價服務(wù)有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

在當(dāng)今的環(huán)境工程領(lǐng)域中，水環(huán)境和水污染檢測是一項關(guān)鍵的工作內(nèi)容。為進一步提升此項檢測工作質(zhì)量，為后續(xù)的水環(huán)境和水污染治理提供科學(xué)參考，相關(guān)單位就需要結(jié)合實際的項目情況，對水環(huán)境和水污染檢測技術(shù)加以合理應(yīng)用，采取合理的方法與措施對其中的有害污染物進行檢測。通過這樣的方式，才可以對項目中的水環(huán)境及其水污染情況作出準(zhǔn)確檢測，從而為后續(xù)的水環(huán)境治理工作奠定堅實基礎(chǔ)。

1 項目概況

本次所研究的是某化工園區(qū)周邊的水環(huán)境與水污染檢測，該企業(yè)周邊水環(huán)境中的主要污染物為鉛離子和鎘離子等重金屬污染物。如果這些重金屬離子污染物在污水中的含量超標(biāo)，便會對周邊水環(huán)境以及人體健康造成較大程度的不利影響。為避免此類情況的出現(xiàn)，提升污水中的重金屬離子檢測質(zhì)量，本次項目中，特對一種電化學(xué)檢測技術(shù)進行試驗研究，以此來判斷該檢測技術(shù)在本次化工園區(qū)水環(huán)境及其污水重金屬離子檢測中的適用性，為該化工園區(qū)周邊的水污染檢測與水環(huán)境治理工作提供科學(xué)參考。

2 水環(huán)境和水污染檢測技術(shù)及其應(yīng)用分析

2.1 檢測方案確定

本次水環(huán)境與水污染檢測項目中，主要的污染物是重金屬離子。因此試驗中選擇的檢測方法是基于重金屬離子檢測的電化學(xué)檢測法。在通過該方法進行試驗檢測的過程中，需要將污水樣品里的各種重金屬離子氧化還原反應(yīng)作為依據(jù)，對其進行定量檢測和定性檢測，之后再通過電化學(xué)試驗檢測中獲得的參數(shù)來判定污水里的重金屬離子種類及其含量情況。其中的重金屬離子種類主要通過其極化時的電位差異需求來確定；重金屬離子含量主要通過其氧化還原峰值來確定。

在實際的試驗檢測中，對于污水中不同種類的重金屬離子，可通過極化電壓的不同來進行區(qū)分。而對于其中鉛離子和鎘離子含量之間所具有的線性關(guān)系，則可以通過電流值的測定來進行區(qū)分。這樣便可準(zhǔn)確判斷出該化工園區(qū)周邊水環(huán)境中的主要重金屬元素含量[1]。

2.2 試驗儀器和試劑選擇

本次試驗中，選擇的試驗儀器主要包括以下幾種：電化學(xué)工作站；實驗室用pH 計；絲網(wǎng)印刷機（手動形式）；烘箱；磁力攪拌器；超純水機；鉑電極；Ag/AgCl 參比電極；聚酯絲網(wǎng)網(wǎng)板。表1 為本次試驗中所選的主要儀器型號及其參數(shù)情況。

表1 本次試驗中所選的主要儀器型號及其參數(shù)情況

選擇的試劑主要包括以下幾種：濃度為100 mg/L的鉍標(biāo)準(zhǔn)溶液；無水乙酸鈉；乙酸；硫酸；直徑為20～30 nm 的多壁碳納米管；427ss 型導(dǎo)電銀漿；423ss型絲網(wǎng)印刷碳墨水；乙醇體積分?jǐn)?shù)為5%的乙醇溶液；質(zhì)量濃度為1 000 μg/L 的鉛鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液；超純水。

2.3 試驗檢測過程分析

將碳油墨和CaCO3顆粒摻雜到一起之后用絲網(wǎng)印刷，再通過酸將電極工作區(qū)油墨里的CaCO3顆粒溶解掉，這樣便獲得了一個多孔形式的絲網(wǎng)印刷碳電極。在實施電化學(xué)試驗檢測之前，先對電極表面進行鉍膜電鍍。目前的鉍膜電鍍方法有兩種，其一是預(yù)鍍，其二是同步電鍍[2-3]，本次試驗中選擇的是同步電鍍法，直接將鉍離子添加進待測溶液里，在溶出分析中采用負(fù)電勢沉積法同時使鉍膜和待測物質(zhì)沉積在電極表面上。此種鉍膜電鍍方式比較簡單，可讓檢測得以顯著縮短，并使其分析流程得到進一步的簡化。但是在具體試驗中，如果待測溶液具有較高的pH 值，鉍膜同步電鍍時便很容易出現(xiàn)水解反應(yīng)，其反應(yīng)式為

基于此，該試驗一定要在合適的條件下實施。

制作該試驗電極時，首先需要用濃鹽酸對1 g 碳納米管進行6 h 的超聲清洗，然后通過超純水對其進行沖洗，直到pH 變?yōu)橹行詾橹?。將清洗后的碳納米管放置到H2SO4溶液里，通過循環(huán)法對其進行伏安掃描，其掃描速率控制在0.1 V/s；掃描范圍控制在1.5～2.0 V 之間。在第一次進行試驗檢測分析之前，每一根試驗電極都需要按照上述方法進行活化操作，以此來確保其試驗檢測效果。

在對所有的試驗電極進行活化處理之后，將20 mL醋酸緩沖液加入到電解池內(nèi)，然后將適量的鉛溶液、適量的鎘溶液和適量的鉍標(biāo)準(zhǔn)溶液加入其中，并將濃度為0.01 mol/L 的KCl 溶液適量加入其中。之后再將完成活化處理試驗電極放到電解池內(nèi)，使其和待測溶液接觸。將沉積電壓設(shè)置為1～2 V，沉積時間設(shè)置為300 s，靜置時間設(shè)置為10 s，在此條件下通過試驗電極對待測溶液進行掃描測試，測試中的電位增量設(shè)置為4 mV，振幅設(shè)置為25 mV，方波溶出頻率設(shè)置為15 Hz。掃描完成后，需要在0.3 V 電勢條件下對試驗電極進行30 s 的清洗處理，將殘余的鉍膜和目標(biāo)重金屬待測離子去除。整個試驗檢測過程都在不除氧的室溫條件下進行。

3 水環(huán)境和水污染檢測技術(shù)試驗效果分析

為合理判斷該水環(huán)境污水檢測技術(shù)在本次化工園區(qū)污水重金屬離子檢測中的適用性及其有效性，本次試驗中，特對其檢測結(jié)果進行了分析。具體分析中，將醋酸緩沖液用作底液，通過方波陽極溶出伏安法來檢測待測溶液中的鉛離子和鎘離子。在通過上述方法獲得了沉積之后，通過Bi-P-SPCE 電極對0～30 μg/L質(zhì)量濃度范圍內(nèi)的鉛離子和鎘離子溶液進行方波溶出伏安信號檢測。表2 是本次試驗檢測中不同鉛離子與鎘離子濃度條件下的檢測靈敏度試驗結(jié)果。

表2 本次試驗檢測中不同鉛離子與鎘離子濃度條件下的檢測靈敏度試驗結(jié)果

經(jīng)上述試驗檢測結(jié)果分析可知，當(dāng)污水中的鉛離子質(zhì)量濃度超過0.1 μg/L、鎘離子質(zhì)量濃度超過0.5 μg/L 的情況下，該檢測技術(shù)便可將其檢出。而當(dāng)其中的鉛離子濃度和鎘離子質(zhì)量濃度達(dá)到或超過30 μg/L 的情況下，該檢測技術(shù)的檢測率便可達(dá)到99.99%及以上，從而實現(xiàn)鉛離子與鎘離子含量的精準(zhǔn)檢測。根據(jù)當(dāng)?shù)厮h(huán)境治理工作中的污水排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定其中的鉛離子質(zhì)量濃度不可超過1 000 μg/L，鎘離子質(zhì)量濃度不可超過100 μg/L。由此可見，該檢測技術(shù)適用于本次化工園區(qū)項目周邊的水環(huán)境及水污染檢測中。

將該化工園區(qū)周邊水環(huán)境中的污水用作待測溶液，取代試驗中的鉛溶液和鎘溶液，按照上述的試驗檢測方法進行多次的實踐檢測，經(jīng)檢測得出，該化工園區(qū)周邊水環(huán)境污水中的鉛離子檢測質(zhì)量濃度平均值為1 306.39 μg/L，鎘離子平均質(zhì)量濃度是196.33 μg/L。這樣便快速判斷出了該化工園區(qū)周邊水環(huán)境中的鉛離子和鎘離子含量超標(biāo)，需及時進行治理。

4 結(jié)語

在當(dāng)今時代，水環(huán)境和水污染問題已經(jīng)成為了環(huán)境工程治理工作中的關(guān)注重點。而通過水環(huán)境水污染檢測技術(shù)的合理設(shè)計與應(yīng)用，便可及時發(fā)現(xiàn)其中存在的污染問題，使其得到更好的處理，同時也可以為后續(xù)的水環(huán)境治理工作提供更多支持?；诖耍嚓P(guān)單位與工作人員一定要結(jié)合具體的項目情況，采取合理的技術(shù)措施來進行水環(huán)境和水污染檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)其污染情況，使其得到針對性的處理。這對于水污染問題的解決和水環(huán)境質(zhì)量的提升都將起到非常積極的影響作用，同時可進一步提升現(xiàn)代環(huán)境工程治理工作的效率與質(zhì)量。