水質(zhì)污染重金屬指標(biāo)與常用檢測方法淺述

涂欣欣 董福全

摘 要 重金屬污染目前已相當(dāng)嚴(yán)重，其對環(huán)境和生物的危害極大。本文對水質(zhì)重金屬污染的類型和來源等進(jìn)行分析，對常用的比色法與陽極溶出伏安法的基本檢測原理及優(yōu)劣勢及適用領(lǐng)域進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞 水質(zhì);重金屬;比色法;陽極溶出伏安法

近些年來，社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，工業(yè)水平也邁向高速發(fā)展的時代，而在制造一些工業(yè)產(chǎn)品的過程中需要消耗金屬物質(zhì)，當(dāng)原材料中的金屬物質(zhì)沒有完全消耗在工業(yè)品中時，其剩余部分就會通過廢水或者固廢的形式進(jìn)入到外界環(huán)境中，以環(huán)境水質(zhì)中重金屬超標(biāo)為顯著特征。因此，科學(xué)準(zhǔn)確地對水體中的重金屬元素進(jìn)行檢測是一項十分必要的工作，同時采取行動保護(hù)水質(zhì)也刻不容緩。重金屬大多是難溶于水的，可以在水中長期處于游離態(tài)且不易分解，經(jīng)過較長時間的積累以后，會嚴(yán)重破壞水質(zhì)[1-2]。本文將闡述重金屬的主要種類及常用到的兩種檢測技術(shù)，并對二者的適用狀態(tài)進(jìn)行論述。

1水中重金屬的種類及來源

1.1 重金屬種類

按照溶解狀態(tài)來分的話，重金屬在水中可以分為溶解態(tài)與顆粒態(tài)。溶解態(tài)的重金屬又有穩(wěn)定態(tài)和不穩(wěn)定態(tài)兩種情況;重金屬的顆粒態(tài)可以細(xì)分為鐵錳氧化物態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、可換態(tài)、成硫化合物、結(jié)合態(tài)以及殘渣態(tài)等6種形態(tài)。

1.2 水體重金屬來源

重金屬廢水主要是指水中富含重金屬以及重金屬化合物。主要是由礦山開采、電鍍、鋼鐵及有色冶金和一些化工企業(yè)排放的含重金屬廢水所引起的。此外，生活污水、垃圾滲濾液等也是水體重金屬污染的因素。其來源主要包括如下幾個方面：電鍍過程中產(chǎn)生的廢水，其主要來自于對鍍件的漂洗，同時也有可能是少量工藝廢棄液的排放。電鍍廢水的水質(zhì)因鍍件和電鍍工藝的不同而存在區(qū)別。電鍍廢水中的重金屬濃度往往都比較高，主要含有銅、鉻、鋅、鎘等其他金屬離子，其對環(huán)境的危害也非常大。采礦過程中排放的重金屬廢水，開采金屬礦時產(chǎn)生的廢水主要是懸浮物和無機(jī)酸，這是因為金屬礦石中含有無機(jī)硫化物，這些物質(zhì)經(jīng)過風(fēng)化、水浸以及微生物等的作用，形成酸性廢水。其酸性廢水含有一種或幾種金屬離子、非金屬離子等。

金屬加工過程中產(chǎn)生的廢水，主要是對金屬表面除銹時產(chǎn)生的重金屬廢液。現(xiàn)在的金屬加工過程中，大多使用硫酸或鹽酸清洗普通的金屬材料，不銹鋼一般都是用硝酸或者氫氟酸混合酸清洗表面。經(jīng)過酸洗后的金屬材料還得用清水漂洗，這些過程中將產(chǎn)生大量的酸性廢水。一般情況下，漂洗后剩余的廢液含酸量為7%左右，溶解性鐵的含量很高，pH為1～2左右。這些含金屬離子高的廢水若不經(jīng)過處理就排放到環(huán)境中，必將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。煉鐵過程中產(chǎn)生的廢水，其中高爐煤氣產(chǎn)生的洗滌水是煉鐵工藝的主要廢水。其廢水中主要含量是鐵、鋁、鋅和硅及其他氧化物。鋼鐵企業(yè)的酸洗廢水，尤其是對不銹鋼表面酸洗除垢，也能產(chǎn)生大量的含鐵、鋅、鉛等重金屬廢水。

2水質(zhì)重金屬指標(biāo)的檢測方法

2.1 比色法

比色法又叫作分光光度法，是水質(zhì)檢測中最為常見的分析方法之一。這種檢測方法基于朗伯-比爾定律，在特定的狀態(tài)下，采用的某種試劑與重金屬離子發(fā)生特定的化學(xué)反應(yīng)，在溶液中產(chǎn)生的物質(zhì)能夠吸收固定波長的光;如果一束能夠匹配上新物質(zhì)的單色光照射通過溶液的過程中，此種溶液對光的吸收程度與溶液中的待測物質(zhì)的溶度密切相關(guān)，這樣就可以按照被測組分濃度和吸光度之間建立起聯(lián)系[3]。

2.2 陽極溶出伏安法

陽極溶出伏安法是一種結(jié)合了電化學(xué)富集和測定方法的重金屬檢測方法。通過陰極還原作用，在一個固定的微電極上還原富集被測物質(zhì)，在通過負(fù)電位向正電位方向掃描溶出，依照電極物質(zhì)溶出的極化曲線來完成分析測定過程。陽極溶出伏安法能夠檢測水體中濃度很低的重金屬組分，同時還能夠保證足夠高的檢測精度。

2.3 檢測方法對比

整體來說，比色法和陽極溶出伏安法各有優(yōu)缺點(diǎn)，比色法的理論較為簡單，方法的穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高，儀器結(jié)構(gòu)也較為簡單、價格便宜，易于維護(hù)。比色法的缺點(diǎn)是檢測下限一般在0.01ppm數(shù)量級，高于陽極溶出伏安法。另外，比色法受樣品的濁度和色度的干擾較大，但是這個可以通過加參比光來扣除，增強(qiáng)比色法的適用性。比色法測實(shí)際樣品時，重復(fù)性一般可達(dá)到≦5%，準(zhǔn)確度誤差可達(dá)到≦10%。

陽極溶出伏安法的理論較為復(fù)雜，所測的電流信號容易受很多因素的影響。理論上講，絕大多數(shù)物質(zhì)都會產(chǎn)生電流信號，包括樣品中的有機(jī)物、可溶性物質(zhì)、氣體均可產(chǎn)生電流信號。所以目前市場上現(xiàn)有的陽極溶出伏安儀器，均存在一個問題：測標(biāo)樣可以測到較低濃度，尤其是單指標(biāo)標(biāo)液時，可以得到非常好的結(jié)果，但是在測多指標(biāo)的標(biāo)液時，各元素之間會產(chǎn)生干擾，準(zhǔn)確度變差，測實(shí)際樣品時，更是會產(chǎn)生很大的偏差。所以，陽極溶出伏安儀，在測實(shí)際樣品時，不如比色法適用。比色法遇到某些指標(biāo)檢測下限達(dá)不到的情況，可以通過增加光程來檢測，遇到存在干擾物質(zhì)的情況，通過加掩蔽劑來解決，而陽極溶出伏安法測實(shí)際樣品不準(zhǔn)的情況，則很 難解決。陽極溶出伏安法測實(shí)際樣品時，準(zhǔn)確度很難達(dá)到誤差≦10%，誤差較大時可能會達(dá)到≧50%。

3結(jié)束語

水體重金屬污染問題已經(jīng)引起了我國的高度重視，不斷完善重金屬污染的防控策略也是未來要一直加強(qiáng)的工作，快速準(zhǔn)確的分析水體重金屬濃度和科學(xué)評價重金屬污染水平得到越來越廣泛的關(guān)注。本文介紹的比色法和陽極溶出伏安法是最為常見的兩種檢測水體重金屬的方法，相較于陽極溶出伏安法，比色法相對傳統(tǒng)，測試成本低于電化學(xué)分析儀，適用于重金屬濃度較高的分析工作。在檢測較低濃度的水體重金屬時，比如飲用水和水處理設(shè)施排放口的水質(zhì)監(jiān)測，采用陽極溶出伏安法可以達(dá)到μg/L數(shù)量級的重金屬進(jìn)行定量分析。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳永厚，蒙寬宏，劉際洲.水體中常見重金屬污染物及其檢測方法和排放標(biāo)準(zhǔn)[J].黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2008（4）：11-12.

[2] 吳巧妮.生活飲用水中重金屬鉛的檢測方法研究[J].農(nóng)家參謀，2018（8X）：238.

[3] 管鵬.水中重金屬檢測前處理方法及汞的快速檢測技術(shù)研究[D].蘭州：蘭州理工大學(xué)，2019.