便攜式金屬測定儀在環境水質檢測中的應用

嚴偉胡偉徐光會梁遠飛朱淑蘭

（1.中國石油華北油田技術監督檢驗處；2.中國石油華北油田華港燃氣有限公司；3.中國石油管道局第五工程公司）

便攜式金屬測定儀在環境水質檢測中的應用

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（1.中國石油華北油田技術監督檢驗處；2.中國石油華北油田華港燃氣有限公司；3.中國石油管道局第五工程公司）

使用METALYSERHM1000HeavyMetalsAnalyser（簡稱HMA）便攜式金屬測定儀測定環境水質銅、鉛、鋅、鎘，試驗結果表明：HMA便攜式金屬測定儀檢測限滿足GB3838—2002《地表水環境質量標準》除Ⅰ類地表水以外對檢測限的要求，準確度和穩定性滿足環境水質重金屬檢測工作的要求，加標回收率符合國標規定，可以在環境水質重金屬檢測及應急監測工作中推廣使用。

便攜式金屬測定儀；環境水質；檢測；銅；鉛；鋅；鎘

0 引 言

隨著經濟社會飛速發展，以環境換取經濟效益帶來的負面影響逐漸突顯，重金屬對環境和人類的影響極為突出。水體重金屬污染是最嚴重、最難控制，也是對環境和人體危害最大的一種重金屬污染［1］。隨著《重金屬污染綜合防治“十二五”規劃》的實施，環保部門對重金屬的檢測已是環境監測工作的一項重要內容。環境水質銅、鉛、鋅、鎘的常規分析方法為GB／T7475—1987《水質銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法》，該方法使用的原子吸收分光光度計價格昂貴、體積大，配套設備多，且不適合環境水質的現場檢測及突發環境污染事件的應急監測。本文通過HMA便攜式金屬測定儀在環境水質銅、鉛、鋅、鎘檢測中的應用試驗，探索克服國標不足之處的的檢測方法。

1 HMA便攜式金屬測定儀的原理

HMA便攜式金屬測定儀的工作原理是陽極溶出伏安法，其基本過程分為兩步：先將待測金屬離子在比其峰電位更負一些的恒電位下，在工作電極上預電解一定時間使之富集；然后，將電位由負向正的方向掃描，使富集在電極上的物質氧化溶出，并記錄其氧化波。根據溶出峰電位確定被測物質的成分，根據氧化波的高度確定被測物質的含量［2-4］。其全過程可表示為：式中，M為金屬；n為金屬離子的價數；e為電子數；Hg為汞膜電極上的汞。

2 HMA便攜式金屬測定儀檢測環境水質銅、鉛、鋅、鎘

2.1 準備工作

儀器安裝：把探頭安裝到儀器主機電纜上，正確插入電極，取下參比電極保護套。

儀器調節：用打磨筆打磨工作電極WE1的表面直到電極表面有像鏡面一樣的明亮光澤，用蒸餾水清洗電極頭后將其浸入標準溶液中；將探頭安裝到分析燒杯上，儀器主機導航鍵選擇ConditionElectrode程序，攪拌棒開始攪拌數分鐘。調節結束后，電極頭應呈灰白色，儀器準備工作完成。

2.2 水樣分析

將探頭安裝到盛有M1a和M1b緩沖試劑的分析燒杯上，然后一同浸入水樣至有氣泡冒出且杯中水面平穩后，取出分析燒杯。儀器主機選擇“Test Methods”程序，分別選擇“Cu，Pb，Zn，Cd”參數，選擇“ConditionElectrode”儀器自動對電極進行調節，設定沉積時間為60s，當屏幕出現提示后，用微量移液器加入標液280μL，等待幾分鐘后顯示監測結果，保存數據，完成水樣檢測。

3 HMA便攜式金屬測定儀的優點

3.1 檢測技術進步

從目前的檢測技術看，新型電化學傳感器在陽極溶出伏安法中的應用降低了儀器的檢測限，滿足GB 3838—2002《地表水環境質量標準》除Ⅰ類地表水以外對檢測限的要求［5］，美國EPA將其列為標準檢測方法。HMA便攜式金屬測定儀檢測限與GB／T 7475—1987檢測限比較見表1［6］。

表1 便攜式金屬測定儀與國標法檢測限 μg／L

3.2 操作簡便、安全

采用GB／T7475—1987《水質銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法》檢測重金屬的實驗室工作較為繁瑣，使用試劑品種多，且大部分試劑含劇毒成分；原子吸收分光光度計價格昂貴，配套設備多，對操作人員專業技能要求較高；使用乙炔氣體存在安全隱患，重金屬廢液產生量較大［6］。

采用HMA便攜式金屬測定儀，操作簡單，試劑使用量僅為幾百微升；儀器體積小，質量輕，高度便攜同時兼具成本優勢；自行更換電極，參數測量種類可隨之擴展，不需升級儀器。

4 結果與討論

4.1 精密度與準確度

用HMA便攜式金屬測定儀和GB／T7475—1987分別測定環境保護部標準樣品研究所有證標準樣品，結果見表2。

表2 便攜式金屬測定儀與國標法測定結果（n＝5）

由表2可見，采用以上兩種檢測方法對有證標準樣品的檢測結果全部合格，且這兩種方法測定結果基本一致。表明HMA便攜式金屬測定儀的檢測結果準確可靠，準確度和穩定性滿足環境水質重金屬檢測工作的要求。

4.2 水樣測定與加標回收試驗

使用HMA便攜式金屬測定儀檢測自備水樣并做加標回收試驗，結果見表3。

由表3可知，自備水樣銅回收率68.0%～103%、鉛回收率69.4%～77.0%、鋅回收率81.0%～91.1%、鎘回收率70.5%～78.5%，比對國標法對回收率的相關規定，使用HMA便攜式金屬測定儀進行加標回收試驗，其回收率符合方法規定的要求。

表3 水樣測定與加標回收試驗結果

5 結 論

HMA便攜式金屬測定儀應用于環境水質銅、鉛、鋅、鎘的檢測，從儀器開機準備到完成樣品測定，所需時間約40min，1個樣品檢測時間約2～5min，具有靈敏度高、測定結果準確、分析周期短、高度便攜、可自行更換電極、測量參數種類可隨之擴展、不需升級、使用場所廣泛及成本相對較低等優點，可以在環境水質重金屬檢測及應急監測工作中推廣使用。

［1］ 李振.淺談重金屬水污染現狀及監測進展［J］.可編程控制器與工廠自動化，2012（7）：21-22.

［2］ 賀鵬，孫海林，左航，等.鎘水質自動在線監測系統的安裝和建設［J］.環境科學與管理，2013，38（4）：120-126.

［3］ 彭銳，黃妍，黃鐘霆.重金屬鎘排放連續監測技術綜述［J］.環境研究與監測，2012，25（9）：62-65.

［4］ 韓玲玲，曹惠晶，代淑娟，等.重金屬污染現狀及治理技術研究進展［J］.有色礦冶，2001，27（3）：94-97.

［5］ GB3838—2002地表水環境質量標準［S］.

［6］ GB／T7475—1987水質銅、鋅、鉛、鎘的測定原子吸收分光光度法［S］.

（編輯 石津銘）

j.issn.1005-3158.2015.02.013

1005-3158（2015）02-0043-02

2014-08-06）

嚴偉，1990年畢業于西南石油學院環境工程專業，高級工程師，現任中國石油華北油田技術監督檢驗處環境監測中心站質量負責人。通信地址：河北省任丘市華北油田采油一廠，062552