環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測(cè)技術(shù)研究

馬寧

【摘 要】工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)助推了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的騰飛，但也帶來(lái)了諸如重金屬污染等負(fù)面影響，對(duì)重金屬進(jìn)行快速有效分析是實(shí)施有效監(jiān)管和環(huán)境治理的基礎(chǔ)。本文重點(diǎn)闡述了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外重金屬檢測(cè)技術(shù)在水質(zhì)分析中的應(yīng)用，為今后重金屬檢測(cè)提供參考。

【關(guān)鍵詞】重金屬污染；水質(zhì)檢測(cè)；經(jīng)濟(jì)高效；方便快捷；合理可靠

中圖分類號(hào)： X824 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2017）26-0091-002

Study on Detection Technology of Heavy Metals in Environmental Water Quality

MA ning

（Coalfield Geology Bureau of Ningxia Hui Autonomous Region，Yinchuan Ningxia 750011，China）

【Abstract】Industrial and agricultural production boosts the economic and social take-off in our country， but it also brings about negative impacts such as heavy metal pollution. The rapid and effective analysis of heavy metals is the basis for effective regulation and environmental management. This article focuses on the current application of heavy metal detection technology in water quality analysis at home and abroad， providing reference for the future detection of heavy metals.

【Key words】Heavy metal pollution；Water quality testing；Economical and efficient；Convenient and quick；Reasonable and reliable

0 引言

水不僅僅是人類和動(dòng)植物生存的基礎(chǔ)，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更離不開水，水是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的迅速擴(kuò)大，之前粗放型的發(fā)展模式對(duì)水體造成了較為嚴(yán)重的污染，這與當(dāng)前建設(shè)美麗強(qiáng)國(guó)的國(guó)家戰(zhàn)略相悖。

我國(guó)水環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，部分地區(qū)的重金屬污染較為突出。重金屬污染與其它類型的污染有較大區(qū)別，如重金屬進(jìn)入水體后不會(huì)發(fā)生降解，反而隨著時(shí)間的增長(zhǎng)會(huì)不斷累積，當(dāng)其濃度超過一定值后，會(huì)嚴(yán)重破壞水質(zhì)，引起水體的重金屬污染。隨后會(huì)對(duì)水里的動(dòng)植物及其生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，并通過食物鏈間接對(duì)人類的健康產(chǎn)生威脅，從這個(gè)角度講，對(duì)水體重金屬進(jìn)行高效檢測(cè)就顯得尤為重要。

1 原子吸收光譜法（AAS）

水體中的重金屬可以用原子吸收光譜法（AAS）進(jìn)行檢測(cè)，其原理是利用氣態(tài)原子對(duì)特定波長(zhǎng)光輻射的吸收，使原子中外層的電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)的現(xiàn)象而建立的。通過對(duì)量子力學(xué)的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)重金屬元素在水體中的比例和種類的調(diào)查。目前，相關(guān)廠商已經(jīng)開發(fā)出了多種快速分析和測(cè)試設(shè)備，用于水體中金屬元素種類和比例的快速測(cè)定，該檢測(cè)方法具有快速、見解、高效和準(zhǔn)確度高等諸多優(yōu)勢(shì)，因此，其應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展到了諸多領(lǐng)域。

以江河湖泊水體為例，基于AAS技術(shù)，應(yīng)用45濾膜技術(shù)對(duì)樣本水體進(jìn)行過濾，再對(duì)有機(jī)汞的含量進(jìn)行分析檢測(cè)，借助于這種途徑，能夠?qū)崿F(xiàn)AAS技術(shù)的正確實(shí)施，原子光譜產(chǎn)生機(jī)理如圖下圖1所示。

原子動(dòng)能在其技術(shù)角度數(shù)據(jù)原理眾多，又如原子能數(shù)量級(jí)下的光譜符號(hào)如下式（1）：

式中：n為主要量子系數(shù)；L為對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量子系數(shù)總量。

上式（2）可以表示為S、P、D、F等系數(shù)的組合形式，再借助原（量）子動(dòng)能原理，基于原子發(fā)射光譜儀來(lái)實(shí)現(xiàn)水體中重金屬的分析檢測(cè)，其工作機(jī)理如下圖2所示。

2 生物化學(xué)分析法

該方法主要是借助對(duì)酶分子分析，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬離子與酶分子結(jié)構(gòu)的分析與解析，是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)與應(yīng)用數(shù)學(xué)以及生物技術(shù)的技術(shù)書科學(xué)，是一門應(yīng)用型科學(xué)。核心步驟是對(duì)生物信息提取、分析、存儲(chǔ)和分發(fā)，以獲得相關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)。如在生物分子研究中應(yīng)用較多的分析技巧，詳見表1。

綜合國(guó)內(nèi)相關(guān)報(bào)道，我國(guó)重金屬污染的誘因是工業(yè)重金屬的排放和電子垃圾，生物化學(xué)技術(shù)對(duì)于重金屬污染的分析檢測(cè)非常有用，是水質(zhì)檢測(cè)和監(jiān)測(cè)一種強(qiáng)有力的手段。

3 電化學(xué)法

該方法也是重金屬含量和比例測(cè)定中一種重要的手段，其機(jī)理是通過對(duì)電化學(xué)特征的處理和物質(zhì)組分的分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬種類和比例的判定。電化學(xué)方面常見的參數(shù)有電阻、電導(dǎo)率、電流、電位和電量，基于電壓曲線與相關(guān)參考數(shù)量的對(duì)比，能夠間接實(shí)現(xiàn)電位分析、溶出伏安、極譜、伏安測(cè)定等方法，進(jìn)而進(jìn)行運(yùn)算而導(dǎo)出相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)比例。通過電化學(xué)分析法能夠?qū)崿F(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)劃分和內(nèi)容差異評(píng)定?；趯?duì)有關(guān)參數(shù)的測(cè)定，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)原色與濃度的測(cè)定。在具體操作時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)一些問題，故詳細(xì)操作過程要參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)程。如使用玻璃電極為指示電極時(shí)，飽和甘汞電極為參比電極而組成電池。其中，Ag/AgCl，0.1mol·L-lHcl/玻璃膜/試液/KCl（飽和），Hg2V 12/Hg電池中，能夠?qū)崿F(xiàn)玻璃電極為負(fù)極，對(duì)于甘汞電極設(shè)置成正極，實(shí)現(xiàn)電池的電動(dòng)勢(shì)為E。

借助于電化學(xué)分析技術(shù)，可對(duì)水體中的重金屬及其含量進(jìn)行快速測(cè)定。有關(guān)理論研究表明，水體中重金屬檢測(cè)時(shí)該方法是一種重要途徑，可以說(shuō)是水質(zhì)檢測(cè)中一種不可或缺的技術(shù)。endprint

4 流動(dòng)注射分析法

與前面幾種傳統(tǒng)方法相比，該方法是一個(gè)工業(yè)級(jí)的進(jìn)步，其將檢測(cè)過程實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，這不僅使得工作效率得到提升，而且對(duì)于分析精度也得到顯著提升。該方法在用貴重試劑測(cè)定時(shí)，可以有效減少試劑的用量，這樣可以節(jié)約成本。

5 熒光分析法

該方法可進(jìn)一步細(xì)分為兩種，原子熒光光譜法和分子熒光光譜法。與前文所述的AAS法相比，該方法可以實(shí)現(xiàn)極地濃度重金屬污染的檢測(cè)，還減少了傳統(tǒng)方法檢測(cè)時(shí)的一些中間步驟，這使得在操作上簡(jiǎn)單快捷，缺點(diǎn)應(yīng)用范圍較窄，因?yàn)閷?duì)于沒有熒光的無(wú)知，必須增加熒光無(wú)知，這樣也是其最大的技術(shù)弊端。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)水體中重金屬元素檢測(cè)方法的對(duì)比，通過對(duì)現(xiàn)有研究成果中相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，闡述了水體中重金屬檢測(cè)的技術(shù)特點(diǎn)和難點(diǎn)，為今后傳統(tǒng)的技術(shù)的應(yīng)用和新技術(shù)的開發(fā)提供參考。重金屬的檢測(cè)是今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)不可避免的工作，在我國(guó)建設(shè)美麗強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的指引下，我們堅(jiān)信重金屬的污染會(huì)得到根本遏制直至根除。

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