淺析水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)

胡媛媛

（河北省承德生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，河北 承德 067000）

新時期，積極進(jìn)行水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用具有重大價值，這一技術(shù)可確保污染監(jiān)督、環(huán)保管理工作的順利開展，同時該技術(shù)具有較為廣闊的發(fā)展空間。考慮到該技術(shù)研究深度尚有待于提高，必須及時將其應(yīng)用于實際監(jiān)測工作中，同時要加深研究力度，充分發(fā)掘技術(shù)優(yōu)勢，確保其可操作性等滿足實際需求[1]。

當(dāng)下，比色法在線監(jiān)測技術(shù)、電化學(xué)在線監(jiān)測技術(shù)具有較為廣泛的使用范圍，不同技術(shù)在實際應(yīng)用中，其監(jiān)測儀器設(shè)備的操作要求等存在一定差異，相關(guān)技術(shù)人員必須及時進(jìn)行合理區(qū)分。本文針對水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1 水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)分析

水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)包括原子吸收分光光度法、電化學(xué)分析法、發(fā)射光譜法等，部分方法理論較為充分，但是實際工程項目應(yīng)用中效果一般[2]。其中部分檢測方法應(yīng)用中，需要耗費(fèi)大量的成本，部分方法無法滿足實際監(jiān)測需求、分析需求。

當(dāng)下較為常見的重金屬在線監(jiān)測技術(shù)一般只包括兩種，比色法、電化學(xué)分析法。上述兩種方法的可操作性較強(qiáng)，同時具有較為經(jīng)濟(jì)的優(yōu)勢。

1.1 比色法在線監(jiān)測

比色法的實際應(yīng)用過程中，涉及到的化學(xué)原理、化學(xué)知識較多，可將其看做化學(xué)分析法，這一方法的理論基礎(chǔ)是Lam-bert-Beer原理。在上述原理中，水中重金屬將會與對應(yīng)的化學(xué)試劑相互融合，上述二者變化發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，對應(yīng)物質(zhì)的性質(zhì)也會發(fā)生改變，可能會生成其他化學(xué)物，對應(yīng)形成的物質(zhì)可完成波長光的吸收，對應(yīng)吸光度可能會對最終生成的化學(xué)物質(zhì)反應(yīng)物的濃度產(chǎn)生較大影響[3]。監(jiān)測過程中，相關(guān)操作人員必須及時進(jìn)行透過溶液的單色光分析，并作出合理選擇，保證其滿足重金屬的在線監(jiān)測要求。這一原理充分合理的驗證了吸光度和重金屬組分濃度關(guān)系，因此，這一方法在當(dāng)下環(huán)境管理體系中是較為常見的重金屬在線監(jiān)測技術(shù)。

這一方法操作相對而言并不復(fù)雜，也未對相關(guān)的儀器設(shè)備等具有過多的限制條件，監(jiān)測管理人員必須及時進(jìn)行設(shè)備、化學(xué)試劑的準(zhǔn)備，保證及時完成重金屬的在線監(jiān)測處理。實際水環(huán)境的重金屬在線監(jiān)測處理中，相關(guān)檢測人員必須合理進(jìn)行化學(xué)實際的篩選，保證所選化學(xué)試劑與重金屬類型相互匹配，從而完成有效顯色，同時還要避免其他重金屬的干擾影響。吸光度研究分析中，要及時進(jìn)行單色光、對應(yīng)檢測系統(tǒng)的分析，確保其滿足實際需求。對應(yīng)光強(qiáng)檢測系統(tǒng)等也要滿足應(yīng)用要求[4]。此外，監(jiān)測人員要及時進(jìn)行相關(guān)裝置的準(zhǔn)備和管理，對應(yīng)穩(wěn)定可靠度等需滿足要求，從而確保監(jiān)測結(jié)果的有效性。監(jiān)測前，相關(guān)人員要及時進(jìn)行樣品、裝置的檢查。重金屬類型不同，監(jiān)測環(huán)節(jié)中所使用的顯色劑也會存在一定差異，考慮到重金屬和顯色劑之間會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，對應(yīng)監(jiān)測方相關(guān)人員需保證上述二者之間具有良好的匹配度。鉛鋅類重金屬的監(jiān)測處理中，常規(guī)顯色劑是雙硫腙顯色劑，而遇到砷元素時，常用銀鹽類的顯色劑。試驗過程中，還要考慮掩蔽劑、氫化物發(fā)生劑的影響，確保重金屬待測組分具有相對獨(dú)立的反應(yīng)效果，避免其他重金屬參與反應(yīng)等帶來的負(fù)面影響，降低干擾幾率。

比色法在線監(jiān)測中，在線分析儀在應(yīng)用中，必須考慮其靈敏度、準(zhǔn)確度等要求。實際分析中，相關(guān)儀器產(chǎn)品的檢驗標(biāo)準(zhǔn)缺失，可能出現(xiàn)分析儀器適應(yīng)效果參差不齊的情況，可能僅對部分重金屬的在線監(jiān)測有效，如高濃度重金屬、特殊重金屬等，這兩種重金屬的在線監(jiān)測分析后，對應(yīng)準(zhǔn)確度相對較高。此外，鋅、銅等元素在水中離子狀態(tài)的含量相對較高，也可歸屬于上述類別中。當(dāng)這些重金屬存在于工業(yè)廢水當(dāng)中時，儀器可充分發(fā)揮其在線監(jiān)測效果。當(dāng)上述重金屬位于飲用水當(dāng)中時，其分析效果可能無法得到保證。即對應(yīng)監(jiān)測方法存在較為明顯的缺陷，如對顯色劑而言，這一類化學(xué)試劑的種類頗為豐富，部分顯色劑具有劇毒特點(diǎn)，可能會對監(jiān)測崗位工作人員的人身健康產(chǎn)生威脅，還會引發(fā)環(huán)境保護(hù)受到威脅。監(jiān)測人員要及時進(jìn)行無毒性顯色劑的合理選擇，如果重金屬和毒性顯色劑之間較為匹配，對應(yīng)研發(fā)人員要及時進(jìn)行替代顯色劑的查找，盡量降低毒性顯色劑的工程應(yīng)用。

1.2 電化學(xué)分析法在線監(jiān)測

水中重金屬的在線監(jiān)測處理中，電化學(xué)分析法具有極為重要的地位，可以完成各類水體重金屬的監(jiān)測。監(jiān)測環(huán)節(jié)中，電化學(xué)分析法合理結(jié)合了電現(xiàn)象、化學(xué)現(xiàn)象，使得監(jiān)測結(jié)果更加準(zhǔn)確有效。

當(dāng)水中重金屬含量甚微時，如達(dá)到毫升、微克級別時，對應(yīng)崗位的監(jiān)測人員便可借助電化學(xué)分析法完成在線監(jiān)測處理。該方法合理融合了電化學(xué)溶出分析技術(shù)，這一技術(shù)有利于重金屬溶液及時發(fā)生相關(guān)反應(yīng)，且相關(guān)反應(yīng)多數(shù)集中于電現(xiàn)象變化、化學(xué)反應(yīng)變化中，最終結(jié)果會完成重金屬種類、重金屬含量的監(jiān)測。

電化學(xué)的在線監(jiān)測方法使用過程中，一般分為三大階段。一是預(yù)電解富集階段，監(jiān)測方相關(guān)人員要及時準(zhǔn)備水樣，并對其進(jìn)行對應(yīng)處理，保證其具有一定的代表性，將水樣按照順序要求加入電解池單元內(nèi)部。相關(guān)監(jiān)測人員可合理應(yīng)用注射系統(tǒng)完成填充水樣處理。在電壓作用下，工作電極可能會對水中待測組分進(jìn)行預(yù)電解富集，一般富集位置為工作電極處，隨后便會發(fā)現(xiàn)工作電極周邊存在大量被測重金屬。二是靜止階段。重金屬的富集初期，其穩(wěn)定效果較差，從提高分析結(jié)果精度出發(fā)，必須保證重金屬盡量處于靜止?fàn)顟B(tài)，一般可借助電解池來實現(xiàn)上述目的。此外，還要采用合理有效的措施來維持電機(jī)上重金屬穩(wěn)定狀態(tài)，盡量降低干擾作用，避免水中其他物質(zhì)的負(fù)面影響。隨后便可進(jìn)行測定。三是溶出階段[5]。溶出對象一般是工作電極上的重金屬物質(zhì)，溶出處理過程中，要及時進(jìn)行對應(yīng)組分的波形采集處理，保證波形得到合理有效的分析。上述波形中包含重金屬組分濃度信息。相關(guān)監(jiān)測人員可從中了解重金屬的具體含量。上述便是這個呢個電化學(xué)溶出分析技術(shù)全過程，其中關(guān)鍵部分是工作電極，倘若對應(yīng)電機(jī)不滿足質(zhì)量要求，可能會導(dǎo)致重金屬的溶出作用下下降。工作電機(jī)具有種類多的特點(diǎn)，相關(guān)檢測人員要及時進(jìn)行從液態(tài)汞、鉑電極等電極中進(jìn)行重金屬工作電機(jī)的分析和篩選。

電化學(xué)溶出法中，可保證微量重金屬得到監(jiān)測，還可滿足多種重金屬同時完成在線監(jiān)測的目標(biāo)。對應(yīng)檢測技術(shù)要求低、精度高，且監(jiān)測后，水中一般不會產(chǎn)生毒性物質(zhì)。實際應(yīng)用中，上述方法也存在一定缺陷，如其他物質(zhì)干擾問題，水中有機(jī)物極易對其中的重金屬監(jiān)測產(chǎn)生干擾作用，對此，相關(guān)監(jiān)測人員在使用這一方法前，要做好全面合理的預(yù)處理。

此外，工作電極的應(yīng)用中，電極自身存在的重金屬也有可能融入到水中，可能會對水中重金屬的監(jiān)測處理產(chǎn)生負(fù)面影響，上述電極一般為液態(tài)汞電極。為了合理解決上述問題，相關(guān)人員研究得出了無汞電化學(xué)在線監(jiān)測儀器，可借助上述儀器進(jìn)行液態(tài)汞電極的替代。

2 在線重金屬分析儀的主要問題

第一、當(dāng)下，業(yè)內(nèi)并未針對重金屬在線分析產(chǎn)品檢定等進(jìn)行明確規(guī)定，重金屬的在線分析產(chǎn)品中，各類產(chǎn)品存在明顯的質(zhì)量差異。如比色法重金屬在線分析儀器中，無法及時進(jìn)行μg/L數(shù)量級重金屬的分析，對應(yīng)重金屬的在線分析方面，這一數(shù)量級的檢測需要較高。部分廠商為了滿足上述要求，盲目進(jìn)行儀器宣傳，甚至虛假宣傳儀器可完成μg/L數(shù)量級的監(jiān)測，明顯與實際情況相違背。

第二、相關(guān)人員并未進(jìn)行重金屬在線分析鑒定規(guī)程的制定，儀表認(rèn)證過程中存在較多問題。部分企業(yè)從市場策略出發(fā)，可能會進(jìn)行虛假宣傳，也有可能采用過期認(rèn)證進(jìn)行宣傳，明顯降低了重金屬在線產(chǎn)品監(jiān)測市場的穩(wěn)定性。

第三、對于在線監(jiān)測結(jié)果的驗收處理中，當(dāng)下并未建立合理的標(biāo)準(zhǔn)體系。未來重金屬在線監(jiān)測處理中，可能存在建設(shè)后無法明確運(yùn)營風(fēng)險的問題。因此，重金屬在線監(jiān)測中，必須及時進(jìn)行全面合理的規(guī)范化控制。

3 水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展趨勢

由于重金屬污染問題頻發(fā)，相關(guān)監(jiān)測人員對水中重金屬在線監(jiān)測技術(shù)的重視程度越來越高。考慮到重金屬的在線監(jiān)測屬于一項重要環(huán)保工作，其環(huán)保要求相對較高。及時進(jìn)行綠色監(jiān)測是未來發(fā)展的必然趨勢。以比色法為例，該方法在環(huán)境本底高、危害較低的重金屬離子監(jiān)測中十分適用，及時降低運(yùn)營成本、降低污染影響、降低試劑消耗是未來的主要研究方向。電化學(xué)溶出法中，具有檢測精度高、檢測質(zhì)量好的優(yōu)勢，為此，積極選擇環(huán)境友好型的工作電極是未來發(fā)展趨勢之一。

4 結(jié)語

水中重金屬的在線監(jiān)測中，必須選擇與之匹配的分析儀器，力求在線監(jiān)測數(shù)據(jù)可以得到合理分析。實際工作中，部分分析儀器存在缺乏統(tǒng)一規(guī)程的情況即重金屬的在線分析無法滿足實際需求。國家及相關(guān)行業(yè)必須及時制定相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，確保在線分析產(chǎn)品檢定規(guī)程的統(tǒng)一化、合理化，推動在線監(jiān)測技術(shù)的全面合理發(fā)展。