化學(xué)檢測方法在環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析中的應(yīng)用研究

江 潔

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一六大隊(duì)，江西 九江 332100）

水環(huán)境是指自然界中自然形成的水，可以直接或間接影響人們的生活，它可以分為地表水環(huán)境和地下水環(huán)境兩部分。地表水環(huán)境就是地面上的水，如沼澤、水庫、冰川等都屬于地表水環(huán)境；地下水環(huán)境就是深埋地底的水，如泉水，暗流等都屬于地表水環(huán)境。地表水環(huán)境的水是不能直接飲用的，需要通過過濾、凈化、加熱，而地下水環(huán)境的水是可以直接飲用的。水環(huán)境與大氣、生物、陽光、巖石、土壤等共同構(gòu)成自然環(huán)境，是人們生存中不可缺少的重要組成部分，卻也是被人們干擾和破壞最嚴(yán)重的成分。人們的活動和工業(yè)的發(fā)展都在導(dǎo)致水環(huán)境污染。人們活動的過程中產(chǎn)生的工業(yè)“三廢”、農(nóng)業(yè)化肥和農(nóng)藥、開采礦山時(shí)的礦坑排水、生活垃圾等，都會污染水環(huán)境，是水環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)譡1]。而在這些污染物中，屬重金屬對水環(huán)境污染最為嚴(yán)重，當(dāng)前人們已經(jīng)認(rèn)識到重金屬對水污染的嚴(yán)重性，從而研究出各種環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法，但是都需要工作人員耗費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行水樣采集、樣品運(yùn)輸以及儲存工作，給環(huán)境水質(zhì)分析帶來了巨大的工作量。是以本文提出研究化學(xué)檢測方法在環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析中的應(yīng)用。

1 化學(xué)檢測方法在環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析中的應(yīng)用

化學(xué)檢測方法檢測環(huán)境水質(zhì)分為化學(xué)分析技術(shù)和電化學(xué)分析技術(shù)，是最為普遍的一種方法。由于化學(xué)檢測方法檢測環(huán)境水質(zhì)精度高，還可以重復(fù)檢測，是以在很早之前就被用來檢測環(huán)境水質(zhì)，從而研究時(shí)間也比其他方法時(shí)間長，并且被應(yīng)用在大多數(shù)環(huán)境水質(zhì)檢測中[2]。由于化學(xué)檢測方法只能檢測單個(gè)參數(shù)，是以需要多次檢測。電化學(xué)分析技術(shù)包括溶出伏安法和離子選擇性電極法，通過分析環(huán)境水質(zhì)樣品的電化學(xué)性質(zhì)檢測環(huán)境水質(zhì)的組成和含量。電化學(xué)池中所發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是電化學(xué)分析技術(shù)的基礎(chǔ)原理，對檢測環(huán)境水質(zhì)十分重要。電化學(xué)分析技術(shù)是一個(gè)電解富集、溶出的過程。

1.1 電解富集

電解富集過程需要選擇比被測離子的半波電位負(fù)0.2V～0.4V的電位，對取得的環(huán)境水質(zhì)水樣進(jìn)行電解檢測，在環(huán)境水質(zhì)水樣電解過程中，必須恒定速度攪拌環(huán)境水質(zhì)水樣，促使溶液中的重金屬離子還原在電極上，將金屬沉積在惰性電極表面，從而產(chǎn)生富集的電流。重金屬離子富集的量與電極電位、電極面積、電解時(shí)間和攪拌速度等因素有關(guān)，則有：

通過富集作用提高環(huán)境水質(zhì)樣品中的重金屬元素濃度，從而提高溶出過程的靈敏度，實(shí)現(xiàn)樣品中多種重金屬元素的分析測量，富集之后讓環(huán)境水質(zhì)中的重金屬以離子狀態(tài)溶入溶液中，從而開始第二個(gè)溶出過程。

1.2 溶出

溶出過程采用伏安裝置，其核心部分是三電極系統(tǒng)，包括固體電極、對電極、鉑電極、參比電極和飽和甘汞電極。通過測量電極電位確定重金屬離子活度，其中電位的產(chǎn)生是靠離子交換和擴(kuò)散，電位的響應(yīng)與溶液中對應(yīng)離子活度的對數(shù)呈線性關(guān)系[3]。當(dāng)重金屬殘留為M，環(huán)境水質(zhì)為AL ，則有：

在固體電極和對電極之間施加極化電壓，將有電流通過相應(yīng)的回路，作用于測量電流，但是原電池測量裝置由固體電極和參比電極組成，促使電流在回路中趨于零。在重金屬檢測過程中使用的試劑僅對溶液中重金屬離子響應(yīng)，是以沒有電子交換的過程，由于溶出過程檢測的是離子活度而不是濃度，容易隨溫度變化而變化，需要嚴(yán)格控制溫度條件，將該復(fù)合物作為中性載體構(gòu)建鉛離子選擇性電極敏感膜，從而使電極穩(wěn)定性得到提高[4]。是以溶出過程中，電流峰值與電極類型和被測物質(zhì)濃度有關(guān)，當(dāng)電流峰值為ip，比例系數(shù)為K ，電極反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移數(shù)為nw；電極面積為A ；金屬在汞齊中擴(kuò)散系數(shù)為D ；電極旋轉(zhuǎn)為 ，溶液黏度為u ，富集時(shí)間為t ，電位掃描速度為v，待測物質(zhì)濃度為c 。則有：

2 實(shí)驗(yàn)論證分析

為保證本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法的有效性，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)論證分析。

通過判定實(shí)驗(yàn)檢測重金屬結(jié)果的準(zhǔn)確率，對比論證本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法與傳統(tǒng)分析方法。在實(shí)驗(yàn)過程中，保證環(huán)境水質(zhì)、實(shí)驗(yàn)水樣量一致、使用的化學(xué)試劑一樣，分析環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留過程不同，為避免實(shí)驗(yàn)過程中器材交叉使用導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)誤差，使用兩套相同器材。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 分析結(jié)果圖

從圖1中可以看出兩種方法準(zhǔn)確率波動差為0.2，波動過程均衡，但是本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法檢測重金屬結(jié)果準(zhǔn)確率，明顯高于傳統(tǒng)環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法檢測重金屬結(jié)果準(zhǔn)確率。在6次實(shí)驗(yàn)操作過程中，無論是本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法，還是傳統(tǒng)環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法，都只在第1次實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了一次峰值，在第3次實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)了最低值，卻存在4次相同結(jié)果，從而可以確定本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法檢測重金屬結(jié)果準(zhǔn)確率均在80%，傳統(tǒng)環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法檢測重金屬結(jié)果準(zhǔn)確率均在60%。由此可見，本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法可以更精準(zhǔn)地檢測出重金屬殘留情況，使用本文方法，可以更有效降低環(huán)境水質(zhì)污染問題。

3 結(jié)語

綜上所述，水環(huán)境污染問題已經(jīng)成為社會重點(diǎn)問題，解決水環(huán)境污染問題更是重中之重，是以化學(xué)檢測方法在環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析中的應(yīng)用研究這一課題具有十分重要的意義?；瘜W(xué)檢測方法是最為普遍的一種方法，它檢測環(huán)境水質(zhì)的精度高，還可以重復(fù)檢測同一環(huán)境水質(zhì)，是以在很早之前就被用來檢測環(huán)境水質(zhì)，本文應(yīng)用化學(xué)檢測方法分析環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留情況，可以提高分析環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留情況的準(zhǔn)確率。但是本文提出的環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析方法檢測重金屬還存在很多不足，化學(xué)檢測方法還有進(jìn)步的空間。面對當(dāng)前的水環(huán)境，還需不斷深入研究化學(xué)檢測方法在環(huán)境水質(zhì)重金屬殘留分析，從而解決水環(huán)境污染問題。