環(huán)境水質(zhì)分析中的重金屬檢測技術(shù)研究

張振江

（三門峽市環(huán)境監(jiān)測站，河南 三門峽 472000）

當(dāng)前，我國工業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度很快，各項(xiàng)工業(yè)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)快速增長，但是工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)用大量化學(xué)原料，排出大量重金屬廢料，會對水環(huán)境造成嚴(yán)重污染。這就需要在當(dāng)前水環(huán)境保護(hù)工作中加強(qiáng)水環(huán)境的金屬含量檢測工作，找出污染源，確保水質(zhì)不再受到重金屬的污染。水環(huán)境的重金屬檢測工作關(guān)乎到重金屬污染治理工作的成效。重金屬具有不溶于水的特征，在水中長期處于游離狀態(tài)，而且不會短時間分解，經(jīng)過一定時間的堆積，將對水質(zhì)產(chǎn)生巨大的破壞。因此，只有做好水質(zhì)檢測工作，才能有的放矢地做好水環(huán)境保護(hù)工作[1]。

1 環(huán)境水質(zhì)分析中應(yīng)用重金屬檢測技術(shù)的具體方法

1.1 電化學(xué)法

通常，電化學(xué)法按照物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)，測出物質(zhì)的具體含量和基本結(jié)構(gòu)要素。試液作為化學(xué)電池的重要組成部分，人們可以根據(jù)化學(xué)電池的電導(dǎo)和電流等參數(shù)完成測量工作，研究試樣中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)。常用的溶出伏安法和極譜法等在水環(huán)境重金屬檢測中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，具有操作簡便、效率高等優(yōu)點(diǎn)。電化學(xué)氧化分為兩種，一是直接氧化，污染物在陽極作用下失去電子而出現(xiàn)氧化，以便處理含重金屬的污水。二是間接氧化，以陽極反應(yīng)而具有強(qiáng)氧化作用具有陽極反應(yīng)之外的氧化污染物，最終實(shí)現(xiàn)氧化對污染物的降解作用[2]。

1.2 流動注射分析法

流動注射分析法指的是去除相應(yīng)體積的水樣品，將水注入到具有一定流速的流動載流中，當(dāng)水流經(jīng)反射器時，試樣和載流將實(shí)現(xiàn)混合，這時將載體和試樣的試劑反應(yīng)物利用檢測器流出，這樣來實(shí)施重金屬的檢測，按照記錄儀結(jié)果對峰形信號進(jìn)行定量分析。這種方法在推動重金屬檢測技術(shù)自動化，不僅可以有效地提升工作效率，還可以在復(fù)雜的化學(xué)操作中完成重金屬檢測工作。這種方法適合測定貴重試劑，能夠有效降低試劑使用量，杜絕浪費(fèi)現(xiàn)象。

1.3 生物化學(xué)法

最近幾年，生物化學(xué)法在水環(huán)境重金屬檢測領(lǐng)域的使用頻率是越來越高，生物化學(xué)法主要利用免疫分析法以及酶抑制分析法。首先，免疫分析法，在對水環(huán)境中的重金屬含量實(shí)施檢測的同時，還將有效地利用抗體和重金屬的反應(yīng)對水質(zhì)進(jìn)行判定，這樣將水質(zhì)分析的合理性提升了。其次，酶抑制分析法，指的是在對環(huán)境水質(zhì)實(shí)施分析的時候利用重金屬污染物，改變酶活性，從而構(gòu)建完整的分析機(jī)制。最為關(guān)鍵的是，在甲硫基團(tuán)和重金屬離子實(shí)施結(jié)合后將使得酶活性降低，這時對水質(zhì)中的pH值和導(dǎo)電率進(jìn)行檢測就可以得出最佳的檢測結(jié)果，這樣就能建立具有針對性的處理方案。

1.4 熒光分析法

熒光指的是，在通常情況下，常溫物質(zhì)在一定波長的光照射下，物質(zhì)的價(jià)電子將處于一種激發(fā)狀態(tài)，將從基臺遷移到激發(fā)狀態(tài)，但是這種狀態(tài)的穩(wěn)定性是比較差的，這樣就造成價(jià)電子的衰變速度異常地快，最終將變?yōu)榛鶓B(tài)。同時隨著光子輻射強(qiáng)度的增大，波長將比入射光波長要長，射光就被稱為熒光。熒光的特點(diǎn)就是在光照行為如果停止后，發(fā)光現(xiàn)象將會逐漸消失。通常，熒光分析法可以分為原子熒光光譜法和分子熒光光譜法。熒光分析法更多地在有發(fā)射熒光物質(zhì)的測定上，比如說熒光染料。在重金屬檢測方面，熒光物質(zhì)將具有熒光強(qiáng)化和猝滅等情況，使得濃度得以提升，這就使得強(qiáng)化或者猝滅的靈敏度得到了提升。同時和原子吸收光譜相比較，將使得檢測出來的限度變得更低，使得水質(zhì)樣品具有顯色、分離和富集等特征。熒光分析法操作簡單，應(yīng)用性比較差。

1.5 原子吸收法

原子吸收分光光度法的優(yōu)勢明顯，檢測時間短，準(zhǔn)確性高，靈敏度強(qiáng)，關(guān)鍵是檢測操作方法簡單易學(xué)，同時抗干擾能力強(qiáng)，使得整體的檢測結(jié)果準(zhǔn)確度較高。所以，原子吸收法在水環(huán)境重金屬檢測方法中具有很大的應(yīng)用空間，應(yīng)用價(jià)值高。原子吸收法中使用率最高的是火焰原子吸收分光光度法，應(yīng)用時需要注意下面三個問題。首先，在水樣品處理時，如果樣品差異較大，在檢測方法的選擇上要注意其合理性和適用性。水樣品中如果沒有沉淀及懸浮物，就可以對樣品直接進(jìn)行檢測。水樣品如果含有泥沙，需要做好離心沉淀過濾等工作，只有這樣才能提升重金屬檢測的精準(zhǔn)度，降低檢測工作時對儀器設(shè)備的傷害。其次，提升火焰吸光度的穩(wěn)定性。在對水樣品中的活潑金屬元素進(jìn)行檢測時，就對火焰吸收光度儀的穩(wěn)定性提出了較高的要求，要確保預(yù)熱時間充足。保證燃?xì)庠诤细竦那闆r下，開展定期撿漏工作，杜絕出現(xiàn)測量誤差，甚至危險(xiǎn)的情況發(fā)生。最后，不斷地提升測量的靈敏度。在水環(huán)境重金屬檢測工作中，要確保根據(jù)儀器的性能，待測元素的特征，選擇合適的測量條件。例如燃燒頭高度，狹縫寬度，燈電流能量等，使儀器達(dá)到最佳的使用狀態(tài)。在具體的檢測工作中，要做到認(rèn)真細(xì)致，及時準(zhǔn)確。

1.6 電感耦合等離子體光譜法

電感耦合等離子體光譜法作為光譜分析法中的一種，用電感耦合等離子炬作為激發(fā)光源，將水環(huán)境中的重金屬含量快速地檢測出來。這種重金屬檢測方法的結(jié)果準(zhǔn)確性高，基體效應(yīng)不明顯，并且可以同時檢測多種元素。在對微量元素檢測時具有很強(qiáng)的優(yōu)勢，檢測的靈敏度也比較高，同時檢測時不容易收到其他因素的干擾。因此，在水環(huán)境質(zhì)量檢測工作中，電感耦合等離子體光譜法在檢測結(jié)果準(zhǔn)確性高，重現(xiàn)性好。一般來說，如果水中的重金屬含量比較低，就需要將本技術(shù)和分離富技術(shù)同時使用，這種方式就能使得水中金屬含量的精密度很快地提升，使得檢測范圍也得以擴(kuò)大。在具體的水質(zhì)分析中，一般使用方法就是分離富集法，這種方法在人們不斷實(shí)踐和總結(jié)中，得到了有力地發(fā)展，這些年日趨得到了完善，使得對水環(huán)境質(zhì)量檢測的結(jié)果變得更加精準(zhǔn)。

1.7 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀是測定超痕量元素和同位素比值的儀器。由等離子體發(fā)生器，霧化室，炬管，四極質(zhì)譜儀和一個快速通道子倍增管（稱為離子探測器或收集器）組成。等離子體又叫做電漿，是由部分電子被剝奪后的原子及原子被電離后產(chǎn)生的正負(fù)電子組成的離子化氣體狀物質(zhì)，它廣泛存在于宇宙中，常被視為是除去固、液、氣外，物質(zhì)存在的第四態(tài)。電感耦合等離子體質(zhì)譜法的工作原理是：霧化器將溶液樣品送入等離子體光源，在高溫下汽化，解離出離子化氣體，通過銅或鎳取樣錐收集的離子，在低真空約133.322帕壓力下形成分子束，再通過1mm～2mm直徑的截取板進(jìn)入四極質(zhì)譜分析器，經(jīng)濾質(zhì)器質(zhì)量分離后，到達(dá)離子探測器，根據(jù)探測器的計(jì)數(shù)與濃度的比例關(guān)系，可測出元素的含量或同位素比值。其優(yōu)點(diǎn)是：具有很低的檢出限（達(dá)ng/ml或更低），基體效應(yīng)小，譜線簡單，能同時測定許多元素，動態(tài)線性范圍寬及能快速測定同位素比值。目前，電感耦合等離子體質(zhì)譜法正越來越廣泛的運(yùn)用到環(huán)境監(jiān)測的重金屬分析。

2 加強(qiáng)水環(huán)境中重金屬檢測技術(shù)的重要舉措

2.1 強(qiáng)化對檢測技術(shù)方法的培訓(xùn)學(xué)習(xí)力度

眾所周知，我國國土面積排名世界第三，東西跨度較大，氣候類型多樣，同時不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不同，使得不同地區(qū)的重金屬污染情況也不一樣，不同地區(qū)的重金屬污染類型也不同。所以，為了提升在水環(huán)境中對重金屬元素檢測工作的精準(zhǔn)性，需要對檢測人員強(qiáng)化技術(shù)培訓(xùn)，確保每一位檢測人員對水環(huán)境重金屬檢測方法做到熟練地掌握，對每一種檢測法的優(yōu)勢和不足都能熟知，并根據(jù)檢測樣品的不同選擇最合適的監(jiān)測技術(shù)方法，最終獲取到精準(zhǔn)度最高的檢測結(jié)果。

從上面分析的水環(huán)境重金屬檢測方法的基本特征來分析，生物化學(xué)法和熒光分析法等檢測結(jié)果準(zhǔn)確性比較高，但是電化學(xué)分析法、流動注射法等這幾類方法的檢測效果比較差些。水環(huán)境重金屬檢測方法的選擇主要適合于水體中的重金屬檢測，要對檢測結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，有些水中的重金屬檢測并不是適用于檢測結(jié)果最好的方法[3]。

2.2 不斷完善水環(huán)境重金屬檢測制度

不斷完善重金屬檢測制度這是確保重金屬檢測工作的重要基礎(chǔ)，也是提升水環(huán)境重金屬檢測精準(zhǔn)度的有力舉措，所以，政府環(huán)境保護(hù)部門要強(qiáng)化對水環(huán)境重金屬檢測制度的制定和完善工作，只有以有效的制度約束和制定，檢測人員就會提升對水環(huán)境重金屬檢測工作的重視度，確保各個檢測環(huán)節(jié)按照相關(guān)制度執(zhí)行，這樣使得檢測結(jié)果的精準(zhǔn)度不斷提高。同時，對于水環(huán)境中重金屬的檢測工作不能一成不變地使用一種技術(shù)或者方案，不同區(qū)域中水體中重金屬的污染情況不同，所以不同的區(qū)域最好要結(jié)合本區(qū)域的水質(zhì)實(shí)際情況選擇相應(yīng)的檢測方法。在水環(huán)境重金屬檢測的過程中，檢測人員要對現(xiàn)場監(jiān)督的工作要予以重視，保證監(jiān)測過程中是完整有效的，絕不會出現(xiàn)紕漏。

3 結(jié)語

水環(huán)境中的重金屬污染問題，一直是環(huán)境保護(hù)工作中重點(diǎn)要解決的問題。水環(huán)境中的重金屬元素長時間得不到有效地降解，在水質(zhì)中沉積將使得水質(zhì)得到嚴(yán)重的污染，水生態(tài)平衡遭到破壞，但是要看到水環(huán)境中重金屬治理的艱巨性，這是因?yàn)橹亟饘偻ǔ６际嵌栊?，很多難以有效清除。其次，水體流動速度很快，使得一些化學(xué)反應(yīng)沒有徹底地實(shí)施就被水體已經(jīng)沖散，使得化學(xué)反應(yīng)的效能下降。最后，水體容量大，在水體中加入檢測物質(zhì)因?yàn)樗魉俣瓤?，檢測人員沒法確定試劑量。