金屬檢測技術在環境水質分析中的應用

毛天瑛

（浙江誠德檢測研究有限公司，浙江寧波 315000）

隨著市場經濟的發展和企業現代化水平日益提升，工業行業對于國民經濟值的貢獻度也越來越大。但是工業生產必然伴隨著大量重金屬的投入使用，這也意味著重金屬污染是不可避免的。與此同時，工業生產帶來的環境污染會進一步對水資源、土地資源等造成一定的影響，久而久之，也勢必對我們的生產生活造成巨大的負面影響。對于環境水體檢測工作的相關內容來說，重金屬含量檢測具有較高的挑戰性，對相應的技術要求和工作人員的業務能力要求都比較高。

1 環境水質與重金屬檢測技術的相關概述

1.1 環境水質檢測的重要性

工業生產是一個連續的工作過程，造成的重金屬的排放量以及水體重金屬含量不斷提高。通過采取周期性的環境水質檢測工作可以讓水域管理部門及時地對水體情況有充分的了解，包括其中懸浮物的種類和數量以及各種化學物質的含量，從而對他們的管理工作起到有效的指導作用，及時對環境保護措施做出調整，避免對生態環境造成更大的威脅，從根本上保證水體質量的安全性。通過開展相關的環境監測活動，可以獲得水質的第一手信息，明確水質條件的各種基本數據信息，從而對水質的未來發展趨勢做出一定的預判，進而做出一定的應對措施。環境水質檢測工作存在的意義在于采取水質檢測的方法對環境情況做出充分的了解，進而采取可靠的措施對環境實施保護。通過對水質的檢測獲得一定的數據，然后將這些數據與國家規定的具體數值進行比較，從而判斷水質質量并劃分使用等級。在環境水質有望提高的前提下，可以利用采集所得的水體數據制定出相應的補救方案。水質純度的判定方法除了水指標以外，還有很多其他的方法可以使用。隨著國家經濟的發展，我國的工業生產也慢慢步入了一個新的發展階段。目前工業化進程正在不斷加快，在獲得巨大經濟效益的同時也面臨著更加艱巨的環境保護任務。工廠生產過程中大量重金屬的排放對周圍的水源造成了巨大的影響，導致水體質量大幅下降。

1.2 重金屬的來源

經過系統性的實地調查和深入研究，發現重金屬的污染來源主要有兩類，分別是外源性污染和內源性污染。

（1）外源性的污染指的是由水質本身條件和流域底泥所產生的環境影響，而內源性污染指的是由飼料、藥物等攝入類物品造成的水產品污染情況。

（2）在特殊地質條件下產生的重金屬污染情況就屬于內源性污染，地質中的重金屬元素會隨著時間的推移漸漸滲透到植物、動物以及水源中，進而進入到食物鏈最頂層——人類的體內。

1.3 水資源重金屬污染的現狀

經濟快速發展一方面極大地便利了我們的生產生活，而另一方面又嚴重危害了我們的生存環境。尤其是近年來隨著重金屬的使用量不斷增加，我們的飲食安全問題也越來越嚴重以及受到廣泛的關注。目前工業發展速度很快，相應的重金屬排放量也很大，但是水體的自我調節能力卻比較弱，不能及時地凈化水體環境。除此之外，水體凈化速度的高低還受到政府工業部門以及環境部門工作效率的影響。大量不同的原因共同促成了生態流域中的重金屬含量嚴重超標的現狀，并導致水質惡化的速度成指數式增長，對我們的正常生產生活造成嚴重的負面影響。

2 重金屬檢測技術在環境水質分析中的應用

2.1 生物化學法

在對重金屬進行相關的檢測工作時，一般有兩種生物檢測方法（酶分析法和免疫分析）可供選擇。酶分析法的工作原理是利用酶與相應重金屬之間的特殊反應來間接性判斷水環境中重金屬的含量。酶與重金屬進行反應時，酶的生物活性程度以及其溶液的pH 會有一定的變化，我們將測得pH 與規定pH 范圍做比較，然后判斷水質是否合格。而免疫分析法的工作原理是利用重金屬元素與生物體內的抗體反應來進行判斷。當然大多數情況下需要對水體中的重金屬元素進行一定的特殊處理，以確保兩者可以正常發生反應，之后再對相關的反應結果進行特殊的處理分析。免疫分析法相較于酶分析法而言，其檢測結果的準確度更高。對于水體檢測工作人員來說，免疫分析法的運用可以有效提高檢測效率，減少檢測所消耗的工作時間，而酶分析法可應用的檢測范圍更加廣泛，其具有更強大的適應性。利用免疫分析法，檢測人員可以通過重金屬與生物內抗體發生的抗原-抗體特殊反應來對水體中重金屬的含量有一個精確的數據檢測。

2.2 液相色譜法

液相色譜法的水體檢測是依賴于一定的分離機制，讓相關溶質在固定相與流動相之間進行活動，在此過程中溶質會發生快速有效的分離，進而就可以知道其中的重金屬含量信息。由于它具有快速分離溶質的特點，所以可以說是所有檢測方法當中獲得結果最快，檢測效率相對最快的。但是這種檢測方法的靈敏度比較低，從而也就導致其檢測得到的結果不具備很高的可信度，也就是說該方法的實用性不是很強。因此一般不會單用這種方法展開對水體的檢測工作。隨著技術的發展和深入研究，發現高效液相色譜光度法可以彌補這一缺點，提高其檢測敏銳度，從而大幅度提高其檢測可信度和實用性。在利用高效液相色譜分析法對金屬進行相關的檢測時，可以把利用游離金屬與其他有色顯色劑的衍生反應來間接地對生成物質進行相關的檢測工作。目前大多數情況下，檢測人員會利用柱前、柱后以及柱上這三種檢測方式來展開對衍生物的分析工作，而其中柱后和柱上衍生分析法由于種種原因，使用頻率遠遠低于柱上分析法。如pH 為6的緩沖溶液當中，利用二甲酚橙作為顯色劑，利用二甲酚橙與鉛之間的特殊反應，形成紅色的配合物，在此基礎上，采用分光光度法測量吸光度，進而根據測量結果分析相關的重金屬含量。

2.3 光譜法

以光譜法為基本工作原理的水質檢測應用有很多，其中原子熒光光譜法主要是由于原子受到一定的激發后容易發射出特定的光輻射，依靠原子蒸汽來對光輻射進行一定的吸收。雖然這種方法的檢測結果相對有更高的靈敏性和選擇性，但是由于其實施的難度比較大，需要對多種產生熒光的物質進行一定的混合處理才可以投入檢測工作，所以一般情況下會采取更加簡便的檢測方法，即便那些方法的靈敏度不是最高的。原子發射光譜法主要與電、熱的特殊激發相結合，在依據其中原子與離子表現出的電磁輻射程度和具體情況對金屬元素進行定性和定量的分析。光譜法在對水體質量進行檢測分析時無論是檢測速度還是檢測準確度都相對比較可觀，只需要根據測試重金屬元素的不同含量來調整不同的輻射強度而已。該方法的缺點在于過度化的依賴高科技設備，與此同時，該方法所涉及使用設備價格比較高昂。除此之外，這種方法對于活動性較低的非金屬元素來說不能實現快速地分析，具有一定的局限性和針對性。原子吸收光譜法主要以待測重金屬元素的基態粒子為基礎，通過測量原子共振幅來對光譜吸收的強度和相關重金屬的含量進行檢測分析。這種方法的使用局限性在于不可以對非金屬元素進行檢測，同時當分析完畢某一元素后，需要檢測人員對元素燈進行更換才可以完成對其他元素的檢測工作，具有一定的繁瑣性。質譜法的應用原理是讓水環境中的重金屬物質進行轉化，按照質量大小將相關重金屬粒子進行排序和分離，從而得到其中的重金屬含量數據。

2.4 電化學發展

在保證電化學方法檢測數據足夠準確的前提下，才可以將其應用到重金屬檢測過程中。電化學檢測方法可以快速準確地把重金屬和游離物分開來，極大地減輕了檢測人員的工作負擔。與此同時，電化學檢測方法所使用到的設備儀器比較簡單，檢測成本相對比較低，可以實現重復檢測和數據檢驗工作。其中陽極溶出法作為一種有效的電化學檢測方法被廣泛應用，它以水體中重金屬元素的化學性質為研究原理，來記錄化學反應中的電流及電壓變化并根據元素濃度與電流、電壓之間的關系來設計函數表達式，畫出函數圖像。雖然陽極溶出法適合于伏安融化的氧化還原反應，但是由于金屬離子的濃度分析需要與氧化反應相結合，所以在實際的檢測工作當中往往會選擇陽極溶出法。除此之外，陽極溶出法相對于其他檢測方法而言，其自動化程度不僅更高。而且反應過程消耗掉的試劑量也很少，具備精度高，結果準確的特點。

3 結束語

水質污染放任不管不僅會對正常的生產生活造成巨大的負面影響，而且會對生態環境造成難以挽回的損害，違背國家的可持續發展戰略。正因如此，必須要提高對水體中重金屬含量的檢測工作，對水體質量進行有效的保護和改善。