化學檢測方法在環境水質重金屬殘留分析中的應用研究

江 潔

（江西省地質礦產勘查開發局九一六大隊，江西 九江 332100）

水環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境和地下水環境兩部分。地表水環境就是地面上的水，如沼澤、水庫、冰川等都屬于地表水環境；地下水環境就是深埋地底的水，如泉水，暗流等都屬于地表水環境。地表水環境的水是不能直接飲用的，需要通過過濾、凈化、加熱，而地下水環境的水是可以直接飲用的。水環境與大氣、生物、陽光、巖石、土壤等共同構成自然環境，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重的成分。人們的活動和工業的發展都在導致水環境污染。人們活動的過程中產生的工業“三廢”、農業化肥和農藥、開采礦山時的礦坑排水、生活垃圾等，都會污染水環境，是水環境污染的罪魁禍首[1]。而在這些污染物中，屬重金屬對水環境污染最為嚴重，當前人們已經認識到重金屬對水污染的嚴重性，從而研究出各種環境水質重金屬殘留分析方法，但是都需要工作人員耗費大量的時間進行水樣采集、樣品運輸以及儲存工作，給環境水質分析帶來了巨大的工作量。是以本文提出研究化學檢測方法在環境水質重金屬殘留分析中的應用。

1 化學檢測方法在環境水質重金屬殘留分析中的應用

化學檢測方法檢測環境水質分為化學分析技術和電化學分析技術，是最為普遍的一種方法。由于化學檢測方法檢測環境水質精度高，還可以重復檢測，是以在很早之前就被用來檢測環境水質，從而研究時間也比其他方法時間長，并且被應用在大多數環境水質檢測中[2]。由于化學檢測方法只能檢測單個參數，是以需要多次檢測。電化學分析技術包括溶出伏安法和離子選擇性電極法，通過分析環境水質樣品的電化學性質檢測環境水質的組成和含量。電化學池中所發生的電化學反應是電化學分析技術的基礎原理，對檢測環境水質十分重要。電化學分析技術是一個電解富集、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0.2V～0.4V的電位，對取得的環境水質水樣進行電解檢測，在環境水質水樣電解過程中，必須恒定速度攪拌環境水質水樣，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、電解時間和攪拌速度等因素有關，則有：

通過富集作用提高環境水質樣品中的重金屬元素濃度，從而提高溶出過程的靈敏度，實現樣品中多種重金屬元素的分析測量，富集之后讓環境水質中的重金屬以離子狀態溶入溶液中，從而開始第二個溶出過程。

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，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，其中電位的產生是靠離子交換和擴散，電位的響應與溶液中對應離子活度的對數呈線性關系[3]。當重金屬殘留為M，環境水質為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，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，需要嚴格控制溫度條件，將該復合物作為中性載體構建鉛離子選擇性電極敏感膜，從而使電極穩定性得到提高[4]。是以溶出過程中，電流峰值與電極類型和被測物質濃度有關，當電流峰值為ip，比例系數為K ，電極反應電子轉移數為nw；電極面積為A ；金屬在汞齊中擴散系數為D ；電極旋轉為 ，溶液黏度為u ，富集時間為t ，電位掃描速度為v，待測物質濃度為c 。則有：

2 實驗論證分析

為保證本文提出的環境水質重金屬殘留分析方法的有效性，進行實驗論證分析。

通過判定實驗檢測重金屬結果的準確率，對比論證本文提出的環境水質重金屬殘留分析方法與傳統分析方法。在實驗過程中，保證環境水質、實驗水樣量一致、使用的化學試劑一樣，分析環境水質重金屬殘留過程不同，為避免實驗過程中器材交叉使用導致實驗結果出現誤差，使用兩套相同器材。實驗結果如圖1所示。

圖1 分析結果圖

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

3 結語

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