關(guān)于海水中重金屬監(jiān)測方法研究及治理技術(shù)探索

張臨

摘要：監(jiān)測原理、研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，進(jìn)一步探究測定與治理海水中重金屬的有效技術(shù)與方法。

關(guān)鍵詞：海水;重金屬監(jiān)測;方法;治理技術(shù)

中圖分類號：X830.2 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

重金屬在天然海水中含量很低，基本不會危害到海洋生物的正常生存。但是伴隨重工業(yè)發(fā)展以及大量含有重金屬的污染物被排放到大海中，就導(dǎo)致海水中的重金屬含量不斷提高，當(dāng)這些重金屬被浮游生物以及海洋植物吸收后，就會進(jìn)入到生物鏈中，最終危害到人類自身的健康。所以在海洋事業(yè)的發(fā)展中，仍需采取有力的方法監(jiān)測與治理海洋中的重金屬污染物。

1.針對海水中重金屬的常見監(jiān)測方法

1.1 原子熒光法

原子熒光法現(xiàn)階段在海洋重金屬監(jiān)測中已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用，原子熒光法發(fā)展到今天已經(jīng)成為了技術(shù)最完善、監(jiān)測靈敏度最高、監(jiān)測抗干擾性能最佳的重金屬監(jiān)測方法之一。原子熒光法的原理主要是基態(tài)原子在吸收特定頻率的輻射后被激發(fā)至高能態(tài)，而在其返回低能態(tài)的過程中會以光輻射的形式發(fā)射出特殊波長的熒光，工作人員就可以結(jié)合其這一特性，依據(jù)熒光的強(qiáng)度來判斷監(jiān)測樣品中重金屬的含量[1]。目前該監(jiān)測技術(shù)主要用于汞、砷兩種海洋中常見的重金屬監(jiān)測中，具有較好的監(jiān)測效果。當(dāng)然，該監(jiān)測方法也存在一定的局限性，由于應(yīng)用范圍較窄，且對操作技術(shù)的要求比較高，就導(dǎo)致現(xiàn)階段的原子熒光法通常只能用于局部地區(qū)的重金屬監(jiān)測中。

1.2 原子吸收光譜法

從原子吸收光譜法的工作原理上來看，其主要是利用蒸汽中待測元素的基態(tài)原子對共振輻射的吸收力度的差異，促使工作人員能夠通過其吸收力度對監(jiān)測樣品中重金屬的含量進(jìn)行判斷。在目前的海水重金屬元素監(jiān)測中，原子吸收光譜法主要用于監(jiān)測定痕量以及超痕量的元素監(jiān)測中。另外，原子吸收光譜法還具有較強(qiáng)的抗干擾能力，監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與操作方式的簡潔性也都成為了該技術(shù)不可忽略的優(yōu)勢，這也就促使原子吸收光譜法在海水中重金屬含量的監(jiān)測中發(fā)揮了不可或缺的重要作用。不過在實際使用中，較高的成本價也在一定程度上限制了該技術(shù)的大范圍推廣。

1.3陽極溶出伏安法

從工作原理方面來看，陽極溶出伏安法主要是將還原電勢施加于工作電極，從而在電極電勢超過所需監(jiān)測金屬的離子析出電勢時，促使海水中被監(jiān)測的金屬離子能夠被還原到工作電極表面，如此一來就可以通過與相同條件下的海水作對比以及對電流峰高的計算得到海水中的重金屬含量。該技術(shù)曾被廣泛應(yīng)用于對汞、砷、鉛等重金屬的監(jiān)測，但隨著近年來科技的不斷更新發(fā)展，加上其檢出限較低的限制，該技術(shù)目前已經(jīng)較少應(yīng)用了。

1.4在線稀釋、預(yù)富集ICP-MS法

在線稀釋、預(yù)富集ICP-MS法適用于大洋、近海、河口、咸淡水混合區(qū)域的海水水質(zhì)監(jiān)測，包括在線稀釋和在線預(yù)濃縮兩種模式，在線稀釋模式適用于分析海水中的Cr，在線鰲合預(yù)濃縮模式適用于海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni，海水樣品經(jīng)過鰲合柱，將重金屬直接富集在鰲合柱上，通過緩沖溶液和純水沖洗鰲合柱去除海水中鹽分基體干擾，通過在線稀釋和在線預(yù)濃縮兩種模式，快速測定海水中痕量重金屬的含量。本方法可實現(xiàn)自動基體匹配、自動樣品及標(biāo)準(zhǔn)系列稀釋，自動化程度高，操作便捷，且方法準(zhǔn)確度、靈敏度、精密度以及加標(biāo)回收率等均能滿足日常海水重金屬分析要求。

2.針對海水中重金屬污染的治理技術(shù)分析

2.1 物理技術(shù)

物理方法在海水中重金屬污染的治理中比較常見，應(yīng)用物理技術(shù)手段能夠在不改變海水中重金屬化學(xué)形態(tài)的條件下通過吸附、分離、濃縮等形式加以治理，常用到的方法主要包含吸附法、離子交換法、萃取法等。首先是吸附法，吸附法是去除重金屬離子最為經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段，同時也是效果最為顯著的技術(shù)手段之一。關(guān)于吸附材料的選取，在實際操作中有很多天然材料都能夠作為吸附材料使用，但是一些容易獲得的天然吸附材料在實際應(yīng)用中會存在吸附性能以及可再生性欠缺的問題。因而現(xiàn)階段吸附海水中重金屬離子的過程中通常會采用合成高分子進(jìn)行吸附，極大的提升了吸附效率。

其次是萃取法，這是凈化分離物質(zhì)最常見的技術(shù)手段之一。在傳統(tǒng)的萃取過程中，通常會用到具有毒性的有機(jī)溶劑，容易出現(xiàn)溶劑殘余或反萃處理等問題，

其三是離子交換法，這是治理重金屬廢水最主要的方法之一，在以往的使用中，該方法存在不易再生且價格昂貴等缺點，而在科技的不斷發(fā)展中，研究人員將對pH非常敏感的聚合物作為離子交換材料，借助電解作用改變pH，從而實現(xiàn)了離子交換材料的再生，進(jìn)一步優(yōu)化了離子交換技術(shù)[3]。在實際使用中，萃取法存在大量溶劑流失并不適合大范圍應(yīng)用于海水中重金屬的治理;吸附法與離子交換法雖然適用，但成本較高，也有一定的局限性。

2.2 化學(xué)技術(shù)

借助化學(xué)反應(yīng)的形式去除海水中的重金屬也是目前非常常見的治理技術(shù)手段之一。在現(xiàn)階段的治理中，化學(xué)沉淀法、電解法、氧化還原法等化學(xué)技術(shù)都是應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)手段。其中沉淀法在重金屬污染治理中的應(yīng)用最為普遍，但在實際應(yīng)用中，沉淀法處理周期比較長，存在沉渣，目前來說更適合應(yīng)用于應(yīng)急處理的海域。另外氧化還原法比較容易出現(xiàn)二次污染;電解法耗電量比較大，適用于小量高濃度廢水處理中。綜合來說，化學(xué)處理法還存在一定的缺陷，需要進(jìn)一步探索更為高效、高質(zhì)的處理技術(shù)。

2.3生物技術(shù)

利用生物技術(shù)治理重金屬污染的主要機(jī)理就是借助海水中微生物（或海洋植物）通過自身的吸收、積累，從而達(dá)到去除重金屬的目的。與化學(xué)技術(shù)、物理技術(shù)相比，生物技術(shù)在處理海水中重金屬的過程中成本相對更低、易于管理，且效率也比較高，出現(xiàn)二次污染的可能性非常小。雖然目前我國關(guān)于生物治理海水的技術(shù)研究還處于初級階段，但顯著的優(yōu)勢已經(jīng)決定了其廣闊的發(fā)展前景，相信在未來的應(yīng)用中，生物處理技術(shù)將能夠發(fā)揮重要的作用。

2.4 膜分離技術(shù)

膜分離技術(shù)主要是借助一種特殊的半透膜，通過在外界施加壓力以達(dá)到在不改變?nèi)芤褐谢瘜W(xué)形態(tài)的前提下分離溶劑和溶質(zhì)的技術(shù)手段。在運(yùn)用這一技術(shù)手段對含有重金屬離子的廢水進(jìn)行處理的過程中，操作手法相對簡便、成本較低，同時也具有節(jié)能、高效的優(yōu)點，唯一的缺點就是會受到膜的壽命與膜污染影響。但是伴隨近年來對膜材料性能的不斷改善與加強(qiáng)，在現(xiàn)階段的應(yīng)用中工藝相對來說已經(jīng)逐步趨于成熟，通過科學(xué)的運(yùn)用膜分離技術(shù)在海水重金屬的治理過程中，將能夠發(fā)揮非常重要的作用。

總結(jié)

綜上，隨著近年來科學(xué)技術(shù)手段的不斷發(fā)展，在監(jiān)測海水中重金屬含量以及治理重金屬等方面都取得了一定的成果，但是海水治理并不是朝夕的工作，面對幾種監(jiān)測、治理方法中存在的缺陷與漏洞，還需要相關(guān)研究人員不斷加以優(yōu)化和完善，從而探索更為有效的監(jiān)測與治理海水中重金屬的方法。

參考文獻(xiàn)

[1]張婷， 劉爽， 宋玉梅，等. 柘林灣海水養(yǎng)殖區(qū)底泥中重金屬生物有效性及生態(tài)風(fēng)險評價[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報， 2019， 39（03）：60-69.

[2]謝文琦， 楊玉峰， 梁浩亮，等. 惠州海水重金屬污染特征及生態(tài)風(fēng)險評估[J]. 海洋開發(fā)與管理， 2018， 035（007）：83-87.

[3]崔文文， 王習(xí)著， 王小飛，等. 水中重金屬砷監(jiān)測方法的等效的判定[J]. 綠色科技， 2018（20）：99-100.