水質污染重金屬指標與常用檢測方法淺述

涂欣欣 董福全

摘 要 重金屬污染目前已相當嚴重，其對環(huán)境和生物的危害極大。本文對水質重金屬污染的類型和來源等進行分析，對常用的比色法與陽極溶出伏安法的基本檢測原理及優(yōu)劣勢及適用領域進行了論述。

關鍵詞 水質;重金屬;比色法;陽極溶出伏安法

近些年來，社會經濟快速發(fā)展，工業(yè)水平也邁向高速發(fā)展的時代，而在制造一些工業(yè)產品的過程中需要消耗金屬物質，當原材料中的金屬物質沒有完全消耗在工業(yè)品中時，其剩余部分就會通過廢水或者固廢的形式進入到外界環(huán)境中，以環(huán)境水質中重金屬超標為顯著特征。因此，科學準確地對水體中的重金屬元素進行檢測是一項十分必要的工作，同時采取行動保護水質也刻不容緩。重金屬大多是難溶于水的，可以在水中長期處于游離態(tài)且不易分解，經過較長時間的積累以后，會嚴重破壞水質[1-2]。本文將闡述重金屬的主要種類及常用到的兩種檢測技術，并對二者的適用狀態(tài)進行論述。

1水中重金屬的種類及來源

1.1 重金屬種類

按照溶解狀態(tài)來分的話，重金屬在水中可以分為溶解態(tài)與顆粒態(tài)。溶解態(tài)的重金屬又有穩(wěn)定態(tài)和不穩(wěn)定態(tài)兩種情況;重金屬的顆粒態(tài)可以細分為鐵錳氧化物態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、可換態(tài)、成硫化合物、結合態(tài)以及殘渣態(tài)等6種形態(tài)。

1.2 水體重金屬來源

重金屬廢水主要是指水中富含重金屬以及重金屬化合物。主要是由礦山開采、電鍍、鋼鐵及有色冶金和一些化工企業(yè)排放的含重金屬廢水所引起的。此外，生活污水、垃圾滲濾液等也是水體重金屬污染的因素。其來源主要包括如下幾個方面：電鍍過程中產生的廢水，其主要來自于對鍍件的漂洗，同時也有可能是少量工藝廢棄液的排放。電鍍廢水的水質因鍍件和電鍍工藝的不同而存在區(qū)別。電鍍廢水中的重金屬濃度往往都比較高，主要含有銅、鉻、鋅、鎘等其他金屬離子，其對環(huán)境的危害也非常大。采礦過程中排放的重金屬廢水，開采金屬礦時產生的廢水主要是懸浮物和無機酸，這是因為金屬礦石中含有無機硫化物，這些物質經過風化、水浸以及微生物等的作用，形成酸性廢水。其酸性廢水含有一種或幾種金屬離子、非金屬離子等。

金屬加工過程中產生的廢水，主要是對金屬表面除銹時產生的重金屬廢液?，F(xiàn)在的金屬加工過程中，大多使用硫酸或鹽酸清洗普通的金屬材料，不銹鋼一般都是用硝酸或者氫氟酸混合酸清洗表面。經過酸洗后的金屬材料還得用清水漂洗，這些過程中將產生大量的酸性廢水。一般情況下，漂洗后剩余的廢液含酸量為7%左右，溶解性鐵的含量很高，pH為1～2左右。這些含金屬離子高的廢水若不經過處理就排放到環(huán)境中，必將造成嚴重的環(huán)境污染。煉鐵過程中產生的廢水，其中高爐煤氣產生的洗滌水是煉鐵工藝的主要廢水。其廢水中主要含量是鐵、鋁、鋅和硅及其他氧化物。鋼鐵企業(yè)的酸洗廢水，尤其是對不銹鋼表面酸洗除垢，也能產生大量的含鐵、鋅、鉛等重金屬廢水。

2水質重金屬指標的檢測方法

2.1 比色法

比色法又叫作分光光度法，是水質檢測中最為常見的分析方法之一。這種檢測方法基于朗伯-比爾定律，在特定的狀態(tài)下，采用的某種試劑與重金屬離子發(fā)生特定的化學反應，在溶液中產生的物質能夠吸收固定波長的光;如果一束能夠匹配上新物質的單色光照射通過溶液的過程中，此種溶液對光的吸收程度與溶液中的待測物質的溶度密切相關，這樣就可以按照被測組分濃度和吸光度之間建立起聯(lián)系[3]。

2.2 陽極溶出伏安法

陽極溶出伏安法是一種結合了電化學富集和測定方法的重金屬檢測方法。通過陰極還原作用，在一個固定的微電極上還原富集被測物質，在通過負電位向正電位方向掃描溶出，依照電極物質溶出的極化曲線來完成分析測定過程。陽極溶出伏安法能夠檢測水體中濃度很低的重金屬組分，同時還能夠保證足夠高的檢測精度。

2.3 檢測方法對比

整體來說，比色法和陽極溶出伏安法各有優(yōu)缺點，比色法的理論較為簡單，方法的穩(wěn)定性好，準確度高，儀器結構也較為簡單、價格便宜，易于維護。比色法的缺點是檢測下限一般在0.01ppm數量級，高于陽極溶出伏安法。另外，比色法受樣品的濁度和色度的干擾較大，但是這個可以通過加參比光來扣除，增強比色法的適用性。比色法測實際樣品時，重復性一般可達到≦5%，準確度誤差可達到≦10%。

陽極溶出伏安法的理論較為復雜，所測的電流信號容易受很多因素的影響。理論上講，絕大多數物質都會產生電流信號，包括樣品中的有機物、可溶性物質、氣體均可產生電流信號。所以目前市場上現(xiàn)有的陽極溶出伏安儀器，均存在一個問題：測標樣可以測到較低濃度，尤其是單指標標液時，可以得到非常好的結果，但是在測多指標的標液時，各元素之間會產生干擾，準確度變差，測實際樣品時，更是會產生很大的偏差。所以，陽極溶出伏安儀，在測實際樣品時，不如比色法適用。比色法遇到某些指標檢測下限達不到的情況，可以通過增加光程來檢測，遇到存在干擾物質的情況，通過加掩蔽劑來解決，而陽極溶出伏安法測實際樣品不準的情況，則很 難解決。陽極溶出伏安法測實際樣品時，準確度很難達到誤差≦10%，誤差較大時可能會達到≧50%。

3結束語

水體重金屬污染問題已經引起了我國的高度重視，不斷完善重金屬污染的防控策略也是未來要一直加強的工作，快速準確的分析水體重金屬濃度和科學評價重金屬污染水平得到越來越廣泛的關注。本文介紹的比色法和陽極溶出伏安法是最為常見的兩種檢測水體重金屬的方法，相較于陽極溶出伏安法，比色法相對傳統(tǒng)，測試成本低于電化學分析儀，適用于重金屬濃度較高的分析工作。在檢測較低濃度的水體重金屬時，比如飲用水和水處理設施排放口的水質監(jiān)測，采用陽極溶出伏安法可以達到μg/L數量級的重金屬進行定量分析。

參考文獻

[1] 陳永厚，蒙寬宏，劉際洲.水體中常見重金屬污染物及其檢測方法和排放標準[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學院學報，2008（4）：11-12.

[2] 吳巧妮.生活飲用水中重金屬鉛的檢測方法研究[J].農家參謀，2018（8X）：238.

[3] 管鵬.水中重金屬檢測前處理方法及汞的快速檢測技術研究[D].蘭州：蘭州理工大學，2019.