水質重金屬分析檢測技術的應用

謝志超

［廣州市水務科學研究所（掛廣州市二次供水技術咨詢服務中心牌子），廣東 廣州 510000］

0 引言

我國發展經濟的重要產業支柱之一就是工業，它不僅推動著城市的經濟發展，也推動著社會的現代化建設，但是同時，工業也為城市的建設和人類的居住生存帶來了不可估量的污染。由于水中含有過多的重金屬，這對水質造成了及其嚴重的污染，水質變差，并且影響到居民的用水問題，甚至影響到居民的身體健康，所以在工業發展的同時，我們還要注重環境的治理，其中就必須要做好水質管理工作，分析水質、檢測重金屬含量、降低重金屬含量等等，提高治理污水效果。

1 水質檢測的必要性

1.1 進行水源環境重金屬污染檢測的意義

在水源環境污染當中，最常見的就是重金屬含量過高的重金屬污染，并且在大部分的工業生產企業當中，都會存在重金屬污染，而為了對工業用水進行排放，這類企業工廠附近大多都有水源。在水中難以去除重金屬元素，因此我們首先應該要做的就是從源頭上阻止重金屬的流入，管控工業生產的污水廢水排放現象，以保證附近居民生活用水和農業用水安全。

1.2 水源環境中重金屬污染問題的特征

重金屬污染水源的因素多種多樣，但是首當其沖的是重工業工廠及生產企業。這一類企業會向周圍水源排放工業廢水污水，排放出的工業廢水中含有大量的重金屬，尤其是印刷產業和冶金產業，是目前排放污水中重金屬含量較高的企業。相關部門應當對這些企業的工業廢水排放做好管控，提高污水處理技術，以保證水源的安全問題。

2 目前水源環境的重金屬檢測的不足

2.1 相關部門輕視水質重金屬檢測

眾所周知，干凈的水源是人類生存必不可少的條件之一，而人們一直對水資源的環境也極為關注，但是在實際的檢測過程中，相關部門輕視重金屬的檢測力度，而且在大部分的重金屬檢測過程中，很多檢測部門的工作并沒有做到十分嚴謹，對于水質重金屬含量是否超標的分析以及標準過于死板不夠靈活。在具體的水質重金屬檢測分析中，首先要做到具體問題具體分析，然而，在實際過程中，檢測人員并沒有實際考察水源附近的情況，也沒有與當地的相關部門進行了解，進而沒有做到全面具體的分析，僅僅只是檢測了某一水源中的重金屬含量，并沒有找到重金屬排放的源頭。

2.2 重金屬檢測技術和設備過于傳統和老舊

隨著我國綜合實力的不斷提高，科學技術也不斷發展，很多設備已經能夠跨行業的使用，但是目前針對水質重金屬檢測的機構中，仍然有大部分機構在使用著老舊傳統的設備進行檢測，或者根據人為的經驗方式以及觀測方式大致對結果進行判斷。較為傳統的檢測機器已經不符合當今科技潮流的發展，而人為的觀測方式更降低了檢測結果的準確性，嚴重影響對水質檢測的效率以及結果。所以首先要運用先進的檢測儀器設備，由專業人士根據標準進行實踐操作，不僅僅是檢測的儀器，檢測的技術也應緊跟科技的發展。而針對不同的企業以及工廠要使用不同的檢測設備，并配備不同的標準，要根據實際情況的變化而變化。面對不同產業的不同產品中金屬超標的現象，也要根據不同的標準，使用精確的儀器對水質進行技術檢測，這樣才能增強結果的可行度和可信度[1]。

3 環境水質檢測的必要性

3.1 人類生存的健康與否取決于水資源的保護

水資源的質量決定著人類生存的健康狀況，同時也影響著我國生態資源和環境的可持續發展。相關管理人員定時對水資源進行檢查和監測，有助于檢測水中含有的化學物質和重金屬含量，再通過對比相關標準，及時做出判斷并制定解決方法，以此來保護和改善水質，而對于水環境的治理也能在一定程度上維護生物的多樣性發展，并恢復生態發展建設。要想全面地對當代水環境中的成分做出詳盡的、實時的監測，這就要依靠環境檢測方式，同時為環境保護建設提供數據支持。

3.2 監測也是保護的一種方式

目前對水質進行保護的直接方法是對水質進行環境的監測，它能夠遵循當代社會發展可持續發展的原則，然而對水資源的監測主要目的就是對水樣進行標準檢測。通過分析檢測出水質中含有的金屬以及其他物質的含量的數據，對比相關水質的標準，我們更能夠檢測出水質的質量，而水指標就是水的純度標準。在對水質進行檢測的過程中，我們不能夠僅僅依靠水指標，也就是水的純度標準對水樣進行判斷，還有對水樣中含有的物質來進行檢測（檢鋇），這種檢測就包括了，對金屬含量金屬的性質以及微生物性質和含量的檢測。也就是說，水的純度標準只是檢驗的一種標準模式，它并不能夠代表該水樣是否符合建設需求。然而通過對水環境的檢測活動，檢測人員更加能夠了解水環境的基本情況。

3.3 工業在帶來經濟效益的同時也帶來了環境問題

隨著科技的發展以及工業化進程的推動，工業在為人類社會帶來巨大效益的同時，也帶來了環境的問題，尤其是當工業企業在生產過程中，將含有金屬的廢水排放到附近的水源，終將導致大面積的水污染。水是人類進行一切生產活動的源泉，當水的質量下降時，也會影響到人的正常生活。在水環境中，工業排放出廢水中含有的重金屬，并不能自動地進行沉降，反而均勻分布在水樣中，隨著時間的推移不斷加重，出現富集的現象。在這一不斷累積的過程中，給水環境帶來了很大的威脅，間接地威脅著人類的生存，影響著水生態的平衡，進而影響自然界的平衡。通俗的說，就是不但會影響到水中生物的生存條件，進而也會影響到人類的生活條件，即水中含有的重金屬將會通過食物鏈的形式堆積到人體中，對人類的生命造成這嚴重的安全隱患。重金屬具有獨特的特性和隱藏的特點，人們根據現有的知識和技術，很難對重金屬進行完全清理，因此，在長時間的發展過程中，人們研究出了許多監測方式以及處理的技術，以此對待重金屬。利用研究出的這些方法對水環境中的金屬進行檢測，可以提高判斷重金屬的含量和性質的效率，同時，也為人與自然的平衡以及可持續發展提供保障[2]。

4 重金屬檢測技術在環境水質分析領域中的應用

4.1 電化學法

在實際操作過程中，依據物質的電化學性質，找尋物質的含量和它的組成結構，就叫做電化學分析法。該方法形成化學電池，而其中最重要的組成部分就是試液，完成相關的測量工作需要依據化學電池的電導、電流等電學參數以及和水質濃度之間的相互關系，這就需要操作人員詳細、仔細地測量和記錄，而電化學分析法的工作原理就是測定某物質發生了電化學反應?；瘜W電池以及電化學反應，包含著溶出伏安法、電位分析法以及伏安滴定法等方法，這些方法在水環境水質分析中，具有較高的使用價值。在測量飲用水和海水中，重金屬的含量是最常用的是溶出伏安法，得到的結果在實際應用過程中，對，檢測出重金屬物質含量具有極高的效率?；陔娀瘜W分析技術的重金屬離子在線檢測系統的制作方法如圖1 所示。

圖1 基于電化學分析技術的重金屬離子在線檢測系統的制作方法

4.2 流動注射分析法

所謂流動注射法，就是將某種相應體積的樣品注射道具有一定流速的流動載體中，當它通過反射器的時候，載體與樣品之間可以混合在一起發生反應再從檢測器中流出，進而開始檢測，并且能夠通過特定的儀器對峰形進行分析，這種技術說明與重金屬檢測相關的技術將朝著自動化的方向發展。而在實際檢驗重金屬含量的過程中，不僅可以提高工作的效率，也能夠將復雜的程序簡單化，將成分復雜的單元簡化處理。處理完成之后，試劑會合流到流路體系當中，在不平衡、不均衡的狀態下進行檢驗，提高分析工作的效率和精密性，也可以減少對試劑的消耗。該檢測方法在貴重試劑檢驗領域中使用的較多，也可以合理控制對貴重試劑的使用量，以免在實驗的過程中產生浪費。

4.3 電感耦合等離子體原子發射光譜法

電感耦合等離子體發射光譜法是將電感耦合等離子體燃燒器激發光源的光譜分析方法。它能有效、準確地分析水質中的重金屬含量，并能保證測定結果的準確性。除上述優點外，該方法在實際應用中的矩陣效應不明顯。因此，該技術在環境水質檢測領域具有很強的適應性。

4.4 原子吸收分光光度法

這個方法主要采用光學原理，在轉化過程中，不同電子在進行躍遷的過程吸收光譜會導致紫外吸收光譜的變化，為了檢測重金屬，使用不同的光譜分析來確定測試材料中是否存在不同的介質，原子吸收分光光度法在我國應用廣泛，該方法具有較高的靈敏度和選擇性，可快速檢測重金屬。在檢測過程中，外部電子主要通過吸收紫外線或其他輕原子來實現對重金屬的檢測，測試方法包括石墨爐原子吸收光譜法和火焰原子吸收光譜法，兩種方法的差異主要是原子器件不同，在實際應用中具有較高的靈敏度，可以保證環境水質分析和重金屬檢測的順利進行。

4.5 熒光分析

所謂熒光，就是某種材料在室溫下入射光的特定波長下，該物質進入了價電子激發態，從激發態躍遷到基態，是一種穩定性很低的狀態，也就是說價電子衰變的很快，最后就會在光子的輻射的作用下轉化為基態，而它的波長將會遠遠的超過入射光的波長。而熒光的特性是只要光的行為停止，那么發光的現象則會慢慢消失。據目前技術而言，熒光分析可以分為兩種，即原子熒光光譜法和分子熒光光譜法。這兩種方法都是用來確定樣本中是否含有，發射熒光的物質，比如說量子點和熒光染料。熒光的物質，在重金屬的檢測中，會表現出熒光放大和猝滅的現象，進而進一步的增加濃度，這會使熒光的現象的靈敏度變高。與原子吸收光譜相比，熒光分析法降低了檢測線，還保留了無顯色的、富集的、分離的和選擇性的物質，操作步驟十分簡單，但是受影響的因素較多，不易被控制[3]。109cd 樣品中所含若干元素的x 射線熒光分析譜如圖2 所示。

圖2 109cd 樣品中所含若干元素的x 射線熒光分析譜

4.6 液相色譜分析法

檢測水資源環境中的重金屬含量最常用的方法是液相色譜分析法，它可以使分離水中重金屬元素更加的有效，但是不夠靈敏。等工業生產所排放的廢水中含有的重金屬含量較高時，首先，我們可以使用液相色譜來分析廢水中是否含有金屬離子，然后再通過液相色譜中的電導來檢測，并且融解廢水中的金屬元素，而由于該方法的靈敏度過低，最終檢測到的樣本中還含有其他金屬元素，因此，檢測時更需要去分析和研究檢測到的全部金屬元素。所以該工藝更適用于工業生產檢測有機廢水。超高液相色譜如圖3 所示。

圖3 超高液相色譜

5 結語

檢測水環境中的重金屬是極為必要的。水資源在人類生活、工業生產和農業生產中發揮著重要作用，它維持著人類工作的正常運行，水污染將對人類生活和工農業生產產生不可估量的不利影響。有關部門應加強重金屬檢測，合理、科學地運用先進的檢測技術，完善和創新檢測技術，以適應現代建設發展的要求。同時相關部門要加強對工業生產的監督，尤其是對工業廢水的排放方面，對源水污染進行明確的處罰，這樣才能從源頭上解決水污染問題。