水環境重金屬元素污染現狀及檢測系統設計

曾梓孌

（桂林理工大學環境科學與工程學院，廣西 桂林 541000）

水是生命的起源，在人類發展生活中居于至關重要的地位。隨著經濟全球化的迅速發展，人類的用水需求不斷增加。如今，人類淡水資源的消耗量越來越多，許多廢水沒有經過相關處理就隨意排放，對水體環境造成了污染，對生態系統的結構、功能、水資源的利用具有嚴重影響，以至于許多國家水資源短缺的現象[1]。

工業廢水排放，是導致水環境污染的重要因素，水質由于工業生產的不同需要有所差異，許多與原料相關的物質，其儲存形態也不相同，不同企業排除的廢水千差萬別，進入河流、湖泊的重金屬元素沉積，增加了水體自凈的負擔，造成了比較嚴重的水環境污染，對經濟發展產生不良影響，不利于人類的健康生活。

1 水環境重金屬污染現狀

湖泊、水庫、生活飲用水等水體資源統稱為水環境。水環境重金屬污染，是因為工業廢水的大量排放造成的，導致水質環境發生嚴重改變。地球上的水資源比較豐富，但是人們開發利用的淡水資源比較少。由于農業生產污染、工業、生活用水污染等，造成水環境比較嚴峻[2]。在農業生產生活中大量使用有機氯農藥，在降水的作用下，殘留的藥物滲入地下水體中。

工業生產過程中，產生大量廢水，有些廠家沒有根據嚴格要求對廢水進行處理，就將廢水排入河流，造成水環境污染加劇。

人類過度使用水資源、過度開采，不利于植被生物的生長，導致嚴重的水土流失等相關問題，還會加重水體環境的污染程度。農藥成分大多是持久性的有機污染物，進入土層之后很難降解，會越積越多，加快了土壤的污染程度，降雨之后隨著雨水流入湖泊，加快水體污染的速度，這些都是息息相關的。水體環境的重金屬污染，是因為過度開采礦石、企業排放廢水造成的。

水體環境中的重金屬污染影響水體生物的生長，嚴重影響著人類的健康。隨著工業水平的不斷提升，水環境中即使農戶污染現狀不斷加重，不利于人類的發展。飲用水主要來源有河流、湖泊等淡水，其中主要的污染物就是汞，其次就是鉻和鉛污染。

據研究顯示，長江上游因為工業廢水的排放，使水體環境污染程度不斷加重，有些重金屬污染物沒有得到科學處理就排放，嚴重影響生物的健康安全。太湖、松花湖的重金屬元素污染也呈現逐漸上升趨勢。

工業廢水的排放，由于空氣污染造成酸雨現象，河流中的沉積物匯入大海，造成重金屬元素污染的狀況不斷加重。水體環境的重金屬污染，不僅會對水中生物造成嚴重損害，還會間接影響人們的飲食生活安全。所以，水環境重金屬元素污染的處理迫在眉睫，如果不嚴加監管，會造成更加嚴重的生態失衡。

2 水環境中重金屬元素檢測系統設計

2.1 整體結構

水環境中重金屬元素檢測系統，包括水路系統、檢測電路、電極系統等內容。檢測電路工作主要是合理控制工作流程，做好數據收集工作，實現水路系統控制、傳輸相關功能。水路系統是為了儀器的控制，在實際檢測過程中導入不同溶液，在檢測完成之后清洗管道。

由于單通筏多管道系統水路相對復雜、實際操作過程比較復雜，為了解決這一問題，系統實現注射泵配合多通筏設計代替原先的結構。為了實現系統的穩定性功能，應用傳統三電極系統。

系統使用無線收發模塊與遠程PC端進行數據交換，通過微處理器對相關數據進行分析，對實驗結果進行及時記錄，并且記錄相關的工作數據，發送至PC端實施深度處理。傳輸實現后，微處理器借助泵閥控制水路，對管路進行清洗，接下來開展下一階段的檢測，見圖1。

圖1 系統檢測

2.2 系統誤差自動補償法的實現

要想使電路系統驗證自身功能滿足正常工作的需求，減少不必要的檢查步驟，添加可靠性檢查功能模塊，對其可靠性進行檢查。在實際微處理過程中開始多路模擬開關，增加可靠性檢查的相關內容，實現自由狀態與工作狀態的簡單切換。使用微處理器輸出準確點位，及時記錄輸出結果，檢查其與預期結果是否存在誤差，檢查電路是否正常。如果結果顯示正常，就要對系統的可靠性進行測驗，使用水路系統將需要測驗的溶液置入測試腔內，通過微處理器對恒電位儀實施輸出掃描，與此同時，詳細記錄實驗過程及結果。如果結果現實異常，就要認真檢查系統輸出過程中存在的問題，若結果無限接近于零，就說明三電極系統的確是在溶液中浸沒，如果結果曲線平穩，就說明系統運行過程中出現異常。

綜上所述，地球上的海洋水資源比較豐富，但是人們日常生活中經常用到的是淡水資源，因為生活污染、工業污染等因素，加快了水體環境的污染進程。在農業生產生活中大量使用有機氯農藥，在降水的作用下，殘留的藥物滲入地下水體中。

由于工業生產帶來的大量廢水，加重了水環境重金屬元素污染的現狀，這是不可逆的，嚴重影響人們的生活安全。本文針對實時監測水環境重金屬的檢測系統設計，提出了系統可靠性檢測的方法，以供同行借鑒。