論水環(huán)境中的重金屬監(jiān)測(cè)方法

李 林

（萊西市環(huán)境保護(hù)局 山東萊西 266600）

1 水環(huán)境中重金屬污染現(xiàn)狀分析

我國(guó)的水資源豐富，河流湖泊多，隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程，水資源污染也越來越加劇。而在這些水資源的污染中，重金屬污染有著影響大，可恢復(fù)難度大的特點(diǎn)，給我國(guó)的水環(huán)境帶來很大的破壞。《2010年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)》指出：“我國(guó)的26個(gè)重點(diǎn)檢測(cè)湖泊滇池、巢湖、太湖、達(dá)賚湖、白洋淀、洪澤湖、鄱陽湖、南四湖、洞庭湖、鏡泊湖、再海、博斯騰湖、東湖、玄武湖、大明湖、西湖、昆明湖、嚼山水庫、松花湖、于橋水庫、董鋪水庫、大伙房水庫、門樓水庫、密云水庫、丹江口水庫和千島湖）中IV類、V類和劣V類水質(zhì)占77%。”在這些水污染中，重金屬對(duì)淡水的底質(zhì)污染達(dá)到了80.1%，因?yàn)橹亟饘賹?duì)水底質(zhì)的嚴(yán)重污染，也導(dǎo)致了水質(zhì)整體污染。我國(guó)的長(zhǎng)江，在七大水系中，水質(zhì)量相對(duì)而言是最好的，在對(duì)長(zhǎng)江水樣的檢測(cè)中，發(fā)現(xiàn)不管是在水體樣本中的懸浮物和沉淀中，Cu、Pb、Zn、Ni、Co、Cr、As、V和 Ti等重金屬含量都已經(jīng)嚴(yán)重超標(biāo)。長(zhǎng)江是七大水系中水質(zhì)量最好的，可長(zhǎng)江水中的重金屬已超標(biāo)，那其他六大水系的重金屬污染的情況已不言而喻了。

重金屬對(duì)我國(guó)水環(huán)境的破壞已經(jīng)引起了國(guó)家相關(guān)部分的重視，2011年，國(guó)務(wù)院制訂了《重金屬污染綜合防治規(guī)劃》，這也預(yù)示著我國(guó)水環(huán)境污染中的重金屬的檢測(cè)和治理工作將走向一個(gè)將的階段。

2 水環(huán)境中重金屬污染的特點(diǎn)

2.1 污染源頭多

我們知道重金屬的污染來源是很廣的，我們的生活污水、水產(chǎn)品和工業(yè)廢水等等都會(huì)造成對(duì)水體的重金屬污染。工業(yè)廢水的污染最為嚴(yán)重，鋼鐵業(yè)、煉油業(yè)、印刷業(yè)等工廠的工業(yè)廢水中，都含有大量的重金屬污染源，這些廢水一旦排入河流和湖泊中，就會(huì)對(duì)水體造成重金屬污染。因?yàn)槲廴镜脑搭^多，所以監(jiān)測(cè)方法也需要多樣化。

2.2 污染難以恢復(fù)

As，Be，Cd，Cr，Cu，Pb,Hg，Ni，Se，Ag、T1和 Zn這 12種重金屬的污染被美國(guó)環(huán)境保護(hù)局列為優(yōu)先監(jiān)測(cè)的重金屬污染物。那是因?yàn)檫@些重金屬對(duì)水體和整個(gè)生態(tài)環(huán)境的破壞力特別大，一旦環(huán)境遭到這些重金屬破壞后，又很難以恢復(fù)。

這些重金屬對(duì)水體的污染，又會(huì)導(dǎo)致水生物受到污染，而這些受到重金屬污染的魚蝦等水產(chǎn)一旦進(jìn)入市場(chǎng)，進(jìn)入百姓的餐桌，又會(huì)對(duì)人體健康造成很大的危害。同時(shí)，重金屬離子一旦進(jìn)入水生植物的體內(nèi)，就會(huì)造成水生植物的內(nèi)部紊亂，造成水生植物的疾病和死亡。一旦人使用了因重金屬污染造成疾病的植物，就會(huì)引起自身的疾病。2006年的湘江湖南株洲段鎘污染事故和三年后的湖南省瀏陽市鎘污染事件等等，都是重金屬水污染對(duì)人造成的直接傷害。

重金屬的水污染是滲透到整個(gè)生物鏈條中去的，所以我們說，一旦污染，難以恢復(fù)。重金屬污染造成水體污染，水體污染導(dǎo)致水中生物的污染，這些又以食物的形式對(duì)人本身構(gòu)成威脅。另外，因?yàn)橹亟饘俚奈廴疚飿O容易沉淀，造成水底的污染，水底污染不像表面水體的污染那樣容易治理，這也給我們的監(jiān)測(cè)和治理工作造成了很大的難度。

3 水環(huán)境中重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)

因?yàn)樗h(huán)境中重金屬污染的污染程度深，同時(shí)又是重點(diǎn)的污染物監(jiān)測(cè)對(duì)象，所以針對(duì)水環(huán)境中重金屬的監(jiān)測(cè)方法，是我們重點(diǎn)探討的內(nèi)容。

3.1 ICP-MS技術(shù)的應(yīng)用

ICP-MS技術(shù)率先在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家得到應(yīng)用，我國(guó)隨后引用了這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)。電化學(xué)傳感器在陽極溶出伏安法中的應(yīng)用降低了儀器的檢測(cè)限，這項(xiàng)技術(shù)突破了很多傳統(tǒng)的檢測(cè)限制，成為很多國(guó)家最常用的標(biāo)準(zhǔn)化監(jiān)測(cè)方法。同時(shí)，由于儀器方便攜帶的特點(diǎn)，也給工作人員帶來了很多方便，降低了他們?cè)谝巴膺M(jìn)行作業(yè)的難度。正因?yàn)橛兄T多的優(yōu)點(diǎn)，ICP-MS技術(shù)在全球范圍的水環(huán)境重金屬檢測(cè)中得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)理念與自動(dòng)化控制的應(yīng)用

隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也在多個(gè)領(lǐng)域得到應(yīng)用。起初，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是在軍事方面最早得到應(yīng)用的。二戰(zhàn)時(shí)，聯(lián)軍和德軍的戰(zhàn)斗機(jī)在實(shí)戰(zhàn)中很難分辨，給聯(lián)軍造成了很大的作戰(zhàn)困難，有時(shí)候甚至?xí)驗(yàn)檎`認(rèn)而造成友軍的意外傷亡。美國(guó)在運(yùn)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，起到了物與物相辨識(shí)的突破，為二戰(zhàn)時(shí)聯(lián)軍的勝利做出很大的貢獻(xiàn)。后來，這項(xiàng)技術(shù)得到了推廣，在工業(yè)和商業(yè)方面得到了應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)滲透到對(duì)水環(huán)境的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)是水環(huán)境檢測(cè)技術(shù)的一個(gè)很大突破。

我們知道，實(shí)驗(yàn)室的重金屬檢測(cè)是比在現(xiàn)場(chǎng)要精確的。但是因?yàn)閿y帶困難，同樣在攜帶回實(shí)驗(yàn)室中，有些數(shù)據(jù)會(huì)發(fā)生變化，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)總會(huì)各有各的局限性。要想在現(xiàn)場(chǎng)在線檢測(cè)的精準(zhǔn)度達(dá)到更高的水平，對(duì)檢測(cè)的技術(shù)提出了更高的要求。RTU技術(shù)在重金屬水質(zhì)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用，很多程度上提高了儀器的精確度，在對(duì)物體的監(jiān)測(cè)方面有了很大突破。

首先，是安全度更高。我們知道，很多重金屬是有毒的，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深化發(fā)展，可以做到儀器的自動(dòng)化進(jìn)行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的理念就是進(jìn)行對(duì)物體的自動(dòng)化相關(guān)數(shù)據(jù)的收集。由于這種理念的應(yīng)用，我們的工作人員可以不再直接接觸這些有毒的重金屬污染物，極大了提高了工作的安全性。同時(shí)，在儀器出現(xiàn)了故障的情況下，儀器本身可以進(jìn)行自檢和修復(fù)，也提高了對(duì)重金屬監(jiān)測(cè)的安全性。其次，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更精確。這項(xiàng)技術(shù)不僅使用了傳統(tǒng)的計(jì)量管對(duì)樣品的計(jì)量，而且又采用了光電計(jì)量。計(jì)量管計(jì)量加上光量的計(jì)量，提高了水樣品計(jì)量的精確性。因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)的計(jì)量管計(jì)量中，主要是通過人眼來觀察計(jì)量管的刻度，但是光線和工作人員視力的差異會(huì)導(dǎo)致人眼的計(jì)量存在著很大的誤差。電光計(jì)算就彌補(bǔ)了這些可能存在的誤差。RTU技術(shù)采用了智能放化的放大電路，這就極大了提高了數(shù)據(jù)分析的精準(zhǔn)度。在對(duì)樣本的采集和數(shù)據(jù)的分析方面，RUT技術(shù)都比之前的水環(huán)境重金屬監(jiān)測(cè)技術(shù)有了很大的改進(jìn)，這也很大程度上提高了整個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確度。最后，應(yīng)用范圍更廣。我們知道，安放監(jiān)測(cè)儀器的地方大多潮濕，這種潮濕的氣候?qū)ξ覀兊谋O(jiān)測(cè)儀器破壞程度極大。因?yàn)閷?duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的儀器的安放位置大多是在水體的周圍，這里的空氣濕度大，而精密儀器最怕的就是潮濕空氣的侵蝕。RUT技術(shù)對(duì)監(jiān)測(cè)儀器的表現(xiàn)進(jìn)行了獨(dú)特的防潮處理，可以抵御潮濕空氣的侵蝕，也可以大大的延長(zhǎng)儀器的使用壽命。因?yàn)檫@種技術(shù)儀器的自我保護(hù)系統(tǒng)有了很大的提高，所以它更能使用惡劣的自然環(huán)境，適用的范圍也更大。

3.3 生物監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

厲以強(qiáng)對(duì)生物監(jiān)測(cè)的界定為“生物監(jiān)測(cè)是利用生物的組分、個(gè)體、種群或群落對(duì)環(huán)境污染或變化所產(chǎn)生的生理生化反應(yīng)為環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)提供依據(jù)。”生物監(jiān)測(cè)對(duì)水環(huán)境中的重金屬監(jiān)測(cè)在我國(guó)還處在探索階段，但是這項(xiàng)技術(shù)的前景卻被廣泛看好。生物監(jiān)測(cè)有著許多的優(yōu)點(diǎn)：

首先，能對(duì)水環(huán)境中的各種重金屬污染因子做出綜合反應(yīng)。我們知道，重金屬的污染物品進(jìn)入水體后，會(huì)發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，而生物監(jiān)測(cè)的方法能對(duì)這些污染物有一個(gè)綜合的反應(yīng)。其次，反應(yīng)比較靈敏。我們知道，水生物對(duì)水體的變化反映比較敏感。一旦重金屬引起了水質(zhì)的微小變化，這些水生物就會(huì)馬上有反應(yīng)。最后，監(jiān)測(cè)的成本比較低。水生物在水中是天然生長(zhǎng)的，對(duì)這些水生物的監(jiān)測(cè)能節(jié)約不少的成本。這些成本的節(jié)約，在一個(gè)地區(qū)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)中效果更明顯。

在進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)的過程中，指示生物的選擇是首要解決的問題。目前，反應(yīng)比較好的有藻類植物、浮游動(dòng)物、魚蝦類和大型底棲無脊椎動(dòng)物。在選擇這些指示生物的時(shí)候，可以根據(jù)當(dāng)?shù)厮w的具體水生物來進(jìn)行選擇。其次，我們可以根據(jù)要監(jiān)測(cè)的具體幾項(xiàng)重金屬來選擇相對(duì)應(yīng)的水生物，因?yàn)椴煌乃飳?duì)不同的重金屬敏感程度不同。正確的指示生物的選擇，是水環(huán)境中的重金屬監(jiān)測(cè)成功與否的重要依據(jù)。

4 結(jié)語

我國(guó)的水資源環(huán)境豐富，其污染程度不同和地緣分布廣泛，也給我國(guó)的水環(huán)境中的重金屬監(jiān)測(cè)工作帶來了很大的困難。水環(huán)境中重金屬監(jiān)測(cè)的方法隨著科技的發(fā)展也變得越來越豐富，給我們的監(jiān)測(cè)工作帶來了更多的可能性。根據(jù)不同地區(qū)水資源和污染物選擇適應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法，同時(shí)又有技術(shù)和相關(guān)政策的支持，我國(guó)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)和保護(hù)工作前景可觀。

[1]曾麗鏇.河艦對(duì)水環(huán)境中重金屬污染的監(jiān)測(cè)研究[D].廣州，中山人學(xué)，2004.

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