環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測技術探究

王利榮

（廣州市賽特檢測有限公司 廣東廣州 510520）

引言

我國的水資源總量是世界水資源總量的6.9%，人均水資源占有量是2200 立方米，人口對于水資源的消耗也在逐漸上升，水利部研究資料表明，在2021 年10月，我國的耗水總量達到了3042.35 億立方米，處于嚴重缺水期，城市水資源不合理的開發(fā)和利用，會導致河流的水資源分布不合理。并且水資源的利用率比較低，工業(yè)的污水排放量每年都在增加，每年排放的污水量超出了587 億噸，工業(yè)生產(chǎn)排放的污水大都沒有經(jīng)過凈化處理，就排放到了河流中，造成了9.2%的河道污染，會導致水質(zhì)性的缺水，不利于人們的健康飲水。

1 環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測概述

1.1 環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測的含義

水是生命之源，人類的生存和發(fā)展離不開水資源，水和人們的生活息息相關，包括了日常的居民飲用水、生活用水、生產(chǎn)用水等，水在人類的生活中是不能或缺的。[1]水是人類生活中必不可缺的元素，根據(jù)研究資料表明，從事較輕體力活動的人群每天需要1200-1500ml 左右的水分，也就是平時常說的5-8 杯水。如果對于從事重工活動的人群來說，需要的水分就會加倍，并且快速運動超出2 個小時以后，身體需要的水分還要含有電解質(zhì)，人的身體離不開水分，水的質(zhì)量好壞會直接影響到人類的身體健康。通過科學技術去檢測環(huán)境水質(zhì)，可以了解水的成分，水中是否有不利于人體健康的元素，水中是否有潛在的細菌等，通過相關檢測的數(shù)據(jù)，去了解環(huán)境水質(zhì)中的重金屬物質(zhì)，及時的對于被污染的水源進行處理，優(yōu)化生活用水，提高人們的用水品質(zhì)。

1.2 環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測的作用

隨著城市化的建設加快，工業(yè)生產(chǎn)的過程中會排放大量的廢水，有些廢水的排放并沒有按照相關標準，而是直接排放到附近的河流和農(nóng)田中，污染了當?shù)氐暮拥馈１热缰聘镄袠I(yè)排放的廢水pH 值高，SS、硫化物、油脂和氨氮的含量也偏高，COD 濃度較高，懸浮物含量高，并且含有多種重金屬以及動植物油，廢水的組成成分復雜，處理難度比較大，這些都會影響到人們的用水質(zhì)量，不利于身體健康，所以要對于環(huán)境水質(zhì)進行重金屬的定期檢測，分析環(huán)境水質(zhì)中的成分，明確廢水中的污染物是否按照相關標準進行處理，廢水是否按照相關排放量的標準進行排放，以此來確保水源的安全性。只有通過重金屬檢測技術，才能對于工廠排放的廢水進行嚴格的檢查和控制，配合當?shù)氐恼h(huán)保部門，加強對于工廠生產(chǎn)廢水的管理。考慮到區(qū)域性質(zhì)，不同的生態(tài)環(huán)境、區(qū)域、地貌下使用的重金屬檢測技術也不相同，在實際的環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測中，會根據(jù)當?shù)氐那闆r，科學的選取適宜的重金屬檢測技術進行水質(zhì)成分分析，重金屬檢測技術的應用可以直觀地看到環(huán)境水質(zhì)的檢測結果，通過水質(zhì)的分析報告，幫助治理人員去了解環(huán)境水質(zhì)的具體成分和污染情況，根據(jù)重金屬檢測技術出具的水質(zhì)檢測報告，去保障人們的生活用水，確保水源符合飲用水的標準。

2 水體中重金屬的危害

2.1 地質(zhì)侵蝕、風化等天然源的形式危害

重金屬污染會由地質(zhì)侵蝕、風化等天然源的形式進入到自然環(huán)境中，能夠威脅到人類的生存和發(fā)展。重金屬具有不容易代謝的特點，并且毒性較大，還能夠通過生物富集產(chǎn)生放大效應，不僅會對環(huán)境造成破壞，還會對于生物造成嚴重的影響，在重金屬污染中汞的化合物毒性最大，一直是環(huán)境水質(zhì)重金屬污染治理的重要問題。汞一般在常溫下是以液態(tài)的形式存在的，但是氣化以后的貢可以跟隨大氣循環(huán)到任何地方，汞的化合物污染是一種全球性的污染，受到生物富集的放大作用，會嚴重危害到人的身體健康，高濃度的汞蒸氣會對人的呼吸系統(tǒng)以及肺組織造成損傷，嚴重情況下會導致呼吸衰竭并且死亡。[2]重金屬物質(zhì)具有遷徙性特征，會隨著地質(zhì)的侵蝕作用以及風化作用循環(huán)到自然系統(tǒng)中，由于重金屬無法在水中被分解，所以會隨著地質(zhì)活動進入到水中，并且在一些水下微生物的作用下，部分重金屬物質(zhì)會產(chǎn)生強毒性，如果人類或者動物飲用了這種重金屬超標的水，就會嚴重危害到自身的健康，甚至是危害到生命安全。

2.2 人為污染的形式

在我國的環(huán)境污染問題中，重金屬污染是一種危害性極大的問題之一，重金屬污染指的是對于自然資源的開采以及化石的燃燒、金屬的加工、化工生產(chǎn)或者是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、化肥以及生活垃圾等為污染源。重金屬物質(zhì)具有生物富集性的特點，所以重金屬污染會有一段時間的隱匿期，水中的重金屬無法被降解，并且可能會在微生物的作用下，一些重金屬元素會轉化成毒性更強的重金屬化合物，重金屬化合物經(jīng)過生物富集的放大效應，其中的毒性會被放大千倍百倍，嚴重危害到水中的生物環(huán)境，如果人類吃了轉化后的水生生物，會嚴重影響到人的身體健康。目前對于人體危害最大的重金屬物質(zhì)有鉛、汞、砷、鎘、鉻，這些重金屬物質(zhì)無法在水中分解，如果人食用或者飲用以后，毒性就會放大，不同化學形態(tài)存在的重金屬物質(zhì)會在生態(tài)系統(tǒng)中停留的形態(tài)也不相同，會對人類造成不同程度的傷害。在人類的生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的油漆、蓄電池、五金機械、染發(fā)劑、膨化食品等都會產(chǎn)生鉛污染，鉛污染的主要毒性反應是貧血癥和腎損傷，如果是免疫力相對較低的人群，或者是兒童和老人，就比較容易受到鉛金屬污染的損害。

3 環(huán)境水質(zhì)分析中重金屬檢測技術探究

3.1 原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法指的是利用光學的原理，電子在躍遷的時候，可以針對不同的光譜進行吸收，根據(jù)不同光譜的光度，形成紫外光，然后吸收光譜，可以根據(jù)光譜的差異，分析環(huán)境水質(zhì)中的其他物質(zhì)，以此檢測環(huán)境水質(zhì)中的重金屬。現(xiàn)階段我國進行水源重金屬檢測的時候，使用最多的方法就是原子分光光度法，原子分光光度法能夠有效地檢測出水質(zhì)中有沒有其他介質(zhì)，通過光譜的差異分析，去檢測水質(zhì)中的重金屬元素，并且原子吸收分光光度法的檢測靈敏度很高，能夠迅速的進行水質(zhì)重金屬檢測。檢測的時候，電子會對紫外線中的原子進行分光光度吸收，利用光譜進行重金屬檢測。當前原子吸收分光光度法一般有兩種檢測手法，包括了石墨爐原子吸收分光光度檢測法和火焰原子吸收分光光度檢測法，兩種檢測方法都具有高靈敏度的優(yōu)點，其主要的分別在于原子裝置，在進行環(huán)境水質(zhì)檢測的時候，會根據(jù)實際情況來選擇使用的檢測方法。

3.2 電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法

在光譜分析法中，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法也是比較常見的分析方法之一，這種檢測方法能夠將電感耦合等離子炬當作檢測的光源，然后從中分析水中金屬元素的含量。電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法具有便捷性和準確性，能夠快速高效的分析采集的水質(zhì)樣本，在電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法檢測下，可以精準的檢測出水中的重金屬元素含量和種類，靈敏程度非常高，適用于當前的環(huán)境水質(zhì)檢測工作中，并且受周圍環(huán)境影響的程度較小。即使是水中的微量重金屬元素，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法也可以進行精準的檢測，還能夠在同一時間內(nèi)檢測很多種元素。雖然電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜靈敏度比較高，但是如果環(huán)境水質(zhì)中的重金屬元素含量較低，就需要借助分離富集技術來提高微量生物的聚集程度，以此來確保檢測的準確度。

3.3 電化學方法

電化學方法指的是通過電化學性質(zhì)的檢測物質(zhì)，輔佐科學實驗進行重金屬物質(zhì)的檢測，能夠通過結果看到電化學性質(zhì)的差異，根據(jù)這種差異情況來分析環(huán)境水質(zhì)中的成分和各種組成成分的含量，電化學方法在檢測的過程中，需要在電化學池里進行，先把實驗液加入到電化學池中，記錄下電化學池中的參數(shù)，以此作為檢測的標準，然后會根據(jù)參數(shù)的變化和物質(zhì)之間的濃度關系來分析物質(zhì)內(nèi)部的組成成分。電化學方法包括了伏安滴定法和溶出伏安法，通常還會使用電位分析法去進行重金屬物質(zhì)的檢測，電化學法具有分離的作用，能夠將重金屬物質(zhì)和游離物進行區(qū)分，從而降低檢測工作的難度，提高工作效率，當前的電化學法檢測中所投入的儀器和設備較少，在實際的檢測工作中非常實用。

3.4 高效液相色譜分析法

高效液相色譜分析法是現(xiàn)階段我國環(huán)境水質(zhì)檢測中使用比較廣泛的一種重金屬檢測方法，并且可以取得顯著的效果，能夠對環(huán)境水質(zhì)中的重金屬物質(zhì)進行高效分離，然后利用液相色譜分析法分析水質(zhì)中的重金屬元素，能夠分別出重金屬元素的種類、含量，還能夠分析出重金屬的分布范圍，但是高效液相色譜分析法有一定的弊端，在檢測的時候靈敏度相較其他方法比較差，所以在運用液相色譜分析法的時候，檢測人員還需要結合其他的方法進行輔助檢測。既可以利用液相色譜分析法的高效分離的優(yōu)勢，還能夠利用輔助方法，提高檢測的靈敏度，在檢測的時候可以先用離子色譜法，測定環(huán)境水質(zhì)中的物質(zhì)，然后再用陽離子交換柱抑制電導檢測去快速的獲取環(huán)境水質(zhì)中重金屬物質(zhì)的相關數(shù)據(jù)。

3.5 原子熒光分光光度法

原子熒光分光光度法。具有一定的特殊性，主要是針對含有熒光物質(zhì)的環(huán)境、水質(zhì)進行重金屬物質(zhì)的分析，所以原子熒光分光光度法具有局限性，需要根據(jù)實際檢測的環(huán)境特征來使用原子熒光分光光度法，熒光分光光度法可以將光線照射在環(huán)境水質(zhì)中，通過環(huán)境水質(zhì)里邊的物質(zhì)對于光射線的反射情況，以此來分析環(huán)境水質(zhì)中重金屬的范圍。熒光分析法包括了原子熒光普法和分子熒光光譜法，這種檢測方法的操作非常簡單，并且靈敏程度較高，但是也有一定的弊端。熒光分析法是要發(fā)出光射線，然后通過物質(zhì)反射才能去分析重金屬物質(zhì)，但是光射線照射的范圍非常有限，適合在小規(guī)模的水域里面使用，由于光射線的范圍問題，所以大規(guī)模的水域環(huán)境檢測不適合使用熒光分析法。

3.6 其他生物分析法

其他生物分析法包括了酶分析法和免疫分析法兩種。酶分析法，主要是利用重金屬對酶活性的反應變化，元素結構的破壞程度會讓酶的活力產(chǎn)生一定的變化，基質(zhì)中的反應速度會不斷減慢，然后檢測人員可以根據(jù)顯色劑的顏色變化和電導率的變化情況檢測重金屬的含量，酶分析法中運用最多的酶是過氧化物酶和葡萄糖氧化酶。免疫分析法主要是利用了抗原體和抗體二者的特異性，對于重金屬物質(zhì)進行檢測，免疫分析法的選擇性很強，靈敏程度也比較高，非常實用，工作人員會把重金屬和絡合物進行匹配結合，形成一個特定的空間結構，這個結構和抗原體或者是和抗體之間融合以后會產(chǎn)生特異性反應，檢測人員會根據(jù)這種反應做出定量分析。

4 提高重金屬檢測技術在環(huán)境水質(zhì)分析中的應用策略

4.1 科學選取合適的檢測技術，優(yōu)化檢測工作

通過上面概述的內(nèi)容我們可以了解到，當前有多種針對環(huán)境水質(zhì)的重金屬檢測技術，包括了其他生物分析法、原子熒光分光光度法、高效液相色譜分析法、電化學方法，電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法、原子吸收分光光度法等。每一種重金屬檢測技術都有各自的優(yōu)勢和弊端，也有使用的范圍大小和檢測效果的區(qū)分，雖然重金屬檢測技術的種類較多，但是為了確保環(huán)境水質(zhì)檢測結果的精準程度，檢測人員要根據(jù)環(huán)境水質(zhì)的實際情況，科學地選擇適合的檢測技術來開展重金屬物質(zhì)檢測工作。[3]不同區(qū)域的環(huán)境水質(zhì)里面的物質(zhì)情況都是不同的，每個區(qū)域都有各自的環(huán)境特性，并且，水資源環(huán)境污染的破壞程度也不相同，所以檢測人員一定要對于檢測的范圍進行實地考察，了解周圍的水質(zhì)環(huán)境，調(diào)查河道的源頭和分流走向，考察附近居民的生活環(huán)境，全面考慮綜合因素，在保證重金屬檢測結果和檢測效率上，擇優(yōu)選取最適合的重金屬檢測技術。要確保重金屬物質(zhì)檢測的準確度，所以要從不同的檢測技術中選取最適合的方法，重金屬檢測技術會受到外界因素的干擾，在這些不利因素的干擾下，會在一定程度上影響重金屬檢測技術的準確程度，檢測人員要充分考慮到所有的干擾因素。在投入的經(jīng)濟預算內(nèi)，選取精準度最高的檢測技術來進行環(huán)境水質(zhì)的重金屬物質(zhì)檢測，檢測人員要協(xié)調(diào)好檢測技術和經(jīng)濟效益之間的關系，確保發(fā)揮出重金屬物質(zhì)檢測技術的實用性和合理性。人類的生存和發(fā)展離不開水資源，沒有水資源，人類將寸步難行。但是，重金屬物質(zhì)會嚴重危害到水質(zhì)環(huán)境，不利于人體的健康。所以檢測人員要充分認知到重金屬物質(zhì)檢測技術的重要性，在環(huán)境水質(zhì)檢測的過程中，不同檢測技術檢測的結果也不相同，而這種結果會產(chǎn)生很多問題，檢測的數(shù)據(jù)對于生態(tài)環(huán)境的治理非常重要。因此，檢測人員首先要確保環(huán)境水質(zhì)重金屬物質(zhì)檢測技術的合理應用。

4.2 建立健全監(jiān)測管理制度，提高檢測人員專業(yè)水準

提高環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測工作質(zhì)量的前提是要發(fā)揮出檢測人員的主觀能動性，只有人的意識轉化為行動，才能更好地投入檢測工作中，檢測技術的使用也是要通過人來掌握和控制，所以檢測人員本身的專業(yè)水平對于環(huán)境水質(zhì)重金屬物質(zhì)檢測的工作來說非常重要。檢測人員專業(yè)水平的高低，對于重金屬檢測工作的結果有重要的影響，如果檢測人員在檢測的過程中出現(xiàn)人為操作不當?shù)默F(xiàn)象，或者沒有根據(jù)實際情況科學的選取重金屬物質(zhì)的檢測技術，那么重金屬物質(zhì)的檢測結果的精準度就有待商榷。為了確保重金屬檢測工作的質(zhì)量和效率，要定期對于檢測人員開展專業(yè)能力培訓，提高檢測人員的實踐水平，安排檢測人員定期參與到培訓活動中，并且可以落實到實踐的環(huán)境水質(zhì)檢測中，通過實踐活動去考察檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)，針對檢測人員在實踐活動中檢測的結果進行評比和判斷，分析檢測人員在工作中存在的問題，及時加以改正，拓展檢測人員的相關知識，不斷的提升工作人員的專業(yè)水平。為了提高重金屬物質(zhì)檢測人員的工作效率，就要建立健全檢測管理制度，沒有規(guī)矩，不成方圓。在重視檢測人才的同時，要根據(jù)檢測人員組織進行結構調(diào)整，確保建立的檢測管理制度能夠推進重金屬檢測工作的穩(wěn)定運行，建立工作責任制，對于每個檢測部門負責的范圍以及職能進行劃分，確保每個環(huán)節(jié)中的負責人，提高檢測人員的操作規(guī)范性，嚴格的按照相關標準進行檢測，并且針對檢測的結果、數(shù)據(jù)要進行反復斟酌和核實。

在進行環(huán)境水質(zhì)重金屬物質(zhì)檢測時，不光要安排檢測人員進行檢測工作，還要有監(jiān)管人員對于檢測過程進行記錄，記錄下檢測的所有數(shù)據(jù)，檢測的范圍、水源、成分、含量、結果、生物影響、周圍情況等信息都要進行上傳和登記，為環(huán)保部門對于生態(tài)環(huán)境的整改提供數(shù)據(jù)支撐。

4.3 樹立生態(tài)環(huán)保意識，環(huán)保部門借助檢測數(shù)據(jù)督查治理

國家越來越重視生態(tài)環(huán)境保護的問題，這就說明生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)是人類生存和發(fā)展過程中急需解決的問題。生態(tài)環(huán)境與人類的生活息息相關，人類離不開對于自然資源的依賴和利用，在追求經(jīng)濟效益提升的同時，如果不注重對于生態(tài)環(huán)境的保護，就會引發(fā)一系列的自然災害，反作用于人類自身。因此要樹立生態(tài)環(huán)境保護的意識，加強對于生態(tài)平衡的認知，重金屬的污染來源主要和人類的生產(chǎn)活動相關，有許多是工業(yè)生產(chǎn)中造成的污染，還有交通帶來的污染和生活垃圾污染，工業(yè)生產(chǎn)活動中會排出大量的廢水和廢渣，如果廢水在河道中通過動物的富集作用，就會嚴重危害到人的身體健康。所以檢測部門可以將重金屬檢測數(shù)據(jù)提供給政府的環(huán)保部門，加強工程治理、生物治理、農(nóng)業(yè)治理，通過科學的技術方法，利用穩(wěn)定固化法降低工廠排放的污染物，對于工廠排放的廢水進行集中處理，達到污染物排放標準以后，才允許排放到附近河源中。還可以限制汽車尾氣的排放，可以使用乙醇汽油或者是尾氣凈化器，減少汽車尾氣的排放，嚴格控制居民的生活垃圾造成的環(huán)境污染，對于廢舊電池、廢棄的化妝品、染發(fā)劑、碗碟等，從根源上加強控制。

結語

水體中重金屬會對于人們的生活和生產(chǎn)活動造成嚴重的危害，重金屬中含有各種對人體產(chǎn)生直接或者間接危害的物質(zhì)，如果環(huán)境水質(zhì)中存在大量重金屬，可能會通過飲用水的使用，影響到人們的身體健康。其蔓延程度和污染情況已經(jīng)不容小覷，重金屬污染的控制和治理是一項長期工程，只有合理的利用重金屬檢測技術，擴大檢測的水體范圍，利用科學技術去優(yōu)化水質(zhì)，才能改善人們的用水環(huán)境，全面降低環(huán)境水質(zhì)的污染情況。