探討水中重金屬監測質量的控制辦法

劉 舟

（四川省樂山生態環境監測中心站，四川 樂山 614000）

改善水體環境，是我國環境保護的重要組成部分。新時期背景下進行水中重金屬監測工作，能夠幫助相關監測部門準確獲取重金屬監測數據，進而實現水環境質量的有效控制。工作人員在水中重金屬監測質量控制實施過程中要嚴格地參照《環境水質監測質量保證手冊》《地表水和污水監測技術規范》等內容的要求，以期提高污染排放標準，持續改進水質監測質量控制體系，實現水質監測、質量控制的精準治理。在區域經濟的推動之下，水中重金屬污染事件屢禁不止，嚴重威脅人體健康以及周圍的生態環境。水環境重金屬監測工作也存在著極大的風險，重金屬監測成為相關部門水環境治理的重中之重。在開展水中重金屬監測工作時，相關工作人員要不斷地研究水中重金屬污染狀況，為國內相關水環境質量控制工作提供參考依據。因此，解決水中重金屬污染問題是實現環境治理的有效手段。

1 水中重金屬危害

在水環境中，如果某種金屬的密度每立方米大于4～5 g則該區域的水域可能會出現重金屬污染，常見的重金屬元素包括銅、鋅、鐵、錳、汞等各類化學物質。常見的汞、鉛等物質具有較大的毒性。然而，并不是所有的金屬物質對人體都有害，比如鐵。在工業生產過程中出現的重金屬廢水，會給周圍的自然生態環境造成極大的污染，相關人員如果不加處理，直接將其排放到地表，會在藻類、魚類等生物體內富集并通過食物鏈的作用，不斷地流入到人體，威脅人們的生命健康安全。在某種程度上，和有機污染物相比，重金屬污染較為復雜，比如：近年來在云南曲靖地區非法傾倒鉻渣，以及在廣東龍江出現的鎘污染等等，均屬于水體重金屬污染事件，嚴重的會引發人體基因突變，引發各種各樣的病癥。湖南區域以及陜西地區兒童血鉛超標事件等，各種水中重金屬污染事件引發人們深思。

一般情況下，重金屬污染主要是由于重金屬元素以及化合物形成的，常見的由采礦廢氣排放、污水灌溉、使用重金屬制品等等，可能是由于人類活動產生的，也可能是由于中國城市化進程日益加速，重金屬污染產業的規模逐漸擴大，礦山、金屬冶煉、石油化工、農藥、飼料、皮革、印染等，再加上部分企業非法采礦，會造成超標污染，使得我國重金屬污染朝著高發的趨勢發展[1]。

2 我國水中重金屬監測質量控制現狀

我國重金屬污染出現了區域性的差異，珠三角有大量的生產印刷線路板的企業，導致當地的河流、土壤以及近海區域產生了重金屬污染。在現階段，由于中國工業的不斷轉移，原有重金屬污染物很可能僅僅零星散布于西北地區，但是由于我國東部地區的高能耗、重污染工業項目不斷發展，慢慢地產生轉移，特別是重化工企業、太陽能光伏發電系統公司、生物制藥企業等。再加上該區域環境的監察力量嚴重不足，中西地區污染事故也頻頻出現，水中重金屬污染對生態環境的影響是極大的。主要是由于重金屬污染不可降解，在環境里日復一日的累積和循環過程中，會對人群產生莫大的威脅，會使人體內蛋白質與各種酶發生相互之間的化學反應，失去活性，在人類器官中富集，造成慢性中毒、急性中毒等等；血鉛可能引發貧血癥，導致神經機能失調和腎損傷；而鎘的毒性很大，在人體內長期積蓄，使泌尿系統發生病變。鎘也能在人體內能夠取代骨中的鈣，使骨骼嚴重軟化，嚴重影響生物體內鋅的酶系統。重金屬污染防治工作勢在必行，加大重金屬污染治理建設，嚴格地參照重金屬污染治理實施方案，明確水中重金屬污染重難點，解決重金屬污染的問題。

依據上述內容，在進行我國水中重金屬監測質量狀況分析時，要考慮到水體環境的現實狀況。雖然在科學信息技術的推動之下，我國對水體環境重金屬監測和質量控制工作的重視度有所提升，在各個區域也紛紛設置了相應的監測站點，對水中的重金屬指標有機監測。常見的重金屬監測方法主要有分光光度法、原子熒光光度法、石墨爐原子吸收法等等。以上在水中重金屬監測過程中都取得了不錯的成果，然而仍然缺乏完善的監測標準。雖然在水中重金屬監測過程中，可以使用電感耦合的方式監測中水體中富含的鋁、銅、鉛、鋅、鐵等重金屬元素，然而電感耦合法儀器因為價格昂貴，無法在大部分區域廣泛推行。

現階段在水中重金屬監測指標體系落實過程中，尤其是在實施階段，絕大部分的監測部門可能過度地依賴地表水環境質量監測標準，并沒有和當地的重金屬污染源進行融合，這就導致監測效果大打折扣。尤其是在進行地表水斷面監測時，相關技術人員為了圖便捷只是將監測站點設置在江河湖泊的目標范圍以內，目標區域范圍狹窄，導致監測效果明顯不足[2]。

3 水中重金屬監測質量的控制方法

3.1 應用在線監測技術

目前，在進行水中重金屬監測質量控制過程中，絕大多數的區域只是停留在實驗階段，最常用的是電感耦合等離子質譜儀法、原子吸收分光光度法等等，甚至有些區域使用化學比色法、離子色譜法等等。在應用過程中，原子吸收光譜法一般一次只能分析一種金屬元素，而電感耦合等離子質譜儀法在應用過程中能夠同時分析多種元素。常用的電感耦合等離子發射光譜法、電感耦合等離子質譜法，在應用過程中，不管是運營維護還是設備采購費用較高，無法真正地投入到重金屬在線監測領域。為了有效地解決上述監測方法在水中重金屬監測過程中存在的不足在線監測技術應運而生。水中重金屬在線分析主要使用電化學分析法（別稱：分光光度法）以及比色法，和國外發達國家相比，我國重金屬在線監測起步相對較晚。

3.1.1 分光光度法

分光光度法在應用過程中能有效地監測錳、六價鉻、銻等等重金屬物質。實質上，每種重金屬在監測過程中對應的方法可能略有不同。因此，在應用過程中，技術人員要保障每個在線儀器設備對應一種重金屬。在線監測技術的應用也有一定的范圍，它主要使用在重金屬濃度較高的水體監測中。而對于電化學法在應用過程中，能夠有效地監測水體中的汞、銅、鋅、錳、鐵等重金屬元素物質[3]。

分光光度法在應用過程中它具有一定的優點，它是水中重金屬元素監測最常用的化學分析方法之一。在使用過程中，重金屬元素離子能夠和某一特定的化學試劑發生化學反應。不同的金屬物質一般具有特定的吸收波長光，可以通過吸光光度與被測組分之間的濃度關系，確定重金屬元素的組成。一方面，分光光度法在使用過程中操作較為便捷，使用可視化的顯色劑能有效地消除其他金屬組分的干擾，同時還能夠提高系統的準確性和穩定性。該技術在應用過程中，儀器設備運營維護費用較低，且體積小，這是水中重金屬監測的重要參考指標之一。另一方面，分光光度法在應用過程中需要使用不同的顯色劑，使用特殊的方式進行分析過程的處理，比如氫化物發生劑、掩蔽劑等等。

除了上述內容，分光光度法在應用過程中也有一定的缺點，主要是由于該方法在重金屬在線分析過程中靈敏度較低。比如：技術人員在進行飲用水、地表水甚至是污水處理設備排放口重金屬監測時，該技術的準確度不高[4]。

3.1.2 電化學法

電化學法在應用過程中，為了有效地實現不同模塊之間的協同作業，需要根據重金屬監測的實際內容，將使用到的儀器劃分為不同的模塊，幫助監測人員進行水體中重金屬的全面監測，同時也能夠避免有機物產生的干擾，電化學法能夠有效地將化學變化和電的現象緊密連接。電化學法在應用過程中離不開工作電極以及適宜的工作環境，在分析時不會產生對人體危害性較大的副產物，然而該方法在應用過程中卻容易受到水中有機物的干擾。因此，電化學法在進行水中重金屬在線監測時，需要進行預處理。現階段，市面上也出現了大量的無汞電化學溶出重金屬分析儀，在使用過程中，它能夠有效地對同一水樣加標連續對比分析。主要是由于電化學法在使用過程中，它主要的分析對象是某種金屬離子的總量，例如：總鉛、總鎘等。在化學分析時，不可避免會引入汞，我國出現了首例HMA—2000（Pb），圖1、圖2是其與國外某鉛分析儀器對比（注：量程0—100 μg/L）。

圖1 國內HMA—2000（Pb）分析儀連續運行試驗結果

圖2 國外某分析儀連續運行試驗結果

通過上述對比分析，在水中重金屬電化學在線監測技術應用過程中，國內HMA—2000（Pb）分析儀器的應用效果，不管是在重現還是準確性層面均具有明顯優勢[5]。

3.2 應用生物監測技術

水中重金屬監測過程中也可以使用生物監測技術，主要是考慮到生物體和生存環境之間的影響。如果水環境出現污染，那么魚類或者是藻類會在最短時間內做出響應，魚類可能會出現明顯的呼吸局促。如果濃度超標，甚至會誘發死亡，傳統生物監測技術耗費時間長。為了有效地縮短監測時間，目前常用發光細菌法，根據細菌呼吸以及生理反應分析細菌發光強度，進而測試重金屬含量。微生物群落監測技術應用時間較長，目前，隨著重金屬污染物不斷變化，微生物監測技術也在不斷優化。除了上述內容，在水環境重金屬監測時也可以使用生物行為反應監測技術，主要是基于各種水生生物在遭受污染物時產生的趨利避害行為。基于此，幫助人員采取有效措施，制止重金屬污染的進一步擴散。水生態環境是重要的自然資源，保護水資源是整個社會為之奮斗的共同目標，強化水環境保護工作，加大重金屬元素的監測，靈活運用生物監測技術，準確地判斷水中重金屬毒性狀況[6]。

3.3 強化重金屬的科學監管

為了精準的計算出水中重金屬含量，需要不斷地引進先進的監測技術，在重金屬監測時建立完善的監測體系，根據水中重金屬污染狀況，加大預警應急體系的實施，深入調查區域的重金屬水質狀況，采取有效的重金屬監測方法，提高人員的綜合水平。尤其是在進行地表水大量重金屬元素物質監測時，要選擇恰當的方式。采用科學的質量控制方法，維護水質安全。實際上，水環境污染并不是某一種元素引發的，它是多種污染物共同作用產生的符合性污染，不管是化學監測、物理監測還是生物監測，在應用過程中要融合各個技術的應用優勢，第一時間內探測到水體中重金屬的濃度，建立完善的環境質量標準，形成健全的污染物排放指標[7]。

一方面，有關地方政府要加強對水中重金屬監測斷面的設置管理工作。考慮到國控、省控、市控等，首先，在重要地段設定監控斷面，并全面分析具有重大重金屬污染物以及潛在重金屬特征的江河和湖庫。同時，有關人員還必須加強對監控指標的監管工作，并定時進行水體重金屬分析監測工作，以甄別重金屬特征污染物，將其納入監控指標體系。常見的監控指標，包括鉛、鎘、汞、砷、銅、鋅。另一方面，開展地區重金屬專項監測工作，落實三級審核制度，參照地表水和污水監測技術規范，及時地進行水中重金屬污染數據的報送以及報表的編制。值得注意的是，相關人員在水中重金屬監測質量管理過程中，需要做好前期的樣品處理工作。在樣品采集完成以后，需要進行后續的樣品制備工作。在水中重金屬監測時，要參照《水和廢水監測分析方法》進行樣品制備[8]。在水中重金屬監測方法選擇過程中，要結合實際情況，在監測能力允許的條件之下，優先選擇電感耦合等離子體發射光譜法以及電感耦合等離子體質譜法，全面提高系統的監測效果。在水中重金屬監測落實過程中，還要考慮到實驗室的儀器條件，更好地推動水中重金屬監測順利實施，為污染源環境保護提供大量的數據支持。

4 水中重金屬監測發展趨勢

水是生命之源，飲水安全是國家公共衛生安全體系的重中之重。重金屬監測質量控制辦法在落實過程中，要重點圍繞水溫環境保護內容，積極地響應國家在水中重金屬監測號召。例如：在線監測技術應用時要提供足夠的技術支撐，融入綠色環保、可持續發展理念，而分光光度法在使用過程中雖然不會對周圍環境產生危害，然而在應用時離不開人員的維護，為了盡可能地降低設備一級技術在監測過程中的成本，避免監測產生的污染。相關研究人員也要致力于各項監測技術的升級工作，尤其在目前的水中重金屬監測評估工作開展過程中，可以結合先進的信息技術不斷完善和改進，使得重金屬污染監測操作朝著快速、可行的現場監測方向發展，并采取有針對性的防范措施，做好水中重金屬監測機理以及影響因素的評估工作，提高監測精度[9]。

5 結論

目前，在水中重金屬監測質量控制過程中，綠色監測理念深入人心，分光光度法在應用過程中較為傳統，更容易被監測人員接受，它和電化學相比成本較低。而技術人員在進行中的濃度水中重金屬元素在線監測過程中，電化學分析技術是首選。然而，相關人員在應用過程中要考慮到電化學技術對環境以及設備運營維護產生的影響。現階段水中重金屬監測存在各種各樣的問題，隨著各項制度不斷完善，重金屬在線監測市場也日趨成熟。雖然在現階段，市場上的重金屬在線分析產品良莠不齊，但是在實際應用過程中，隨著當下水中重金屬污染問題受到業界的廣泛重視，不管是重金屬在線監測，還是生物監測法的應用最主要的目標是為了改善水體的生態環境。值得注意的是，在各項監測方式應用過程中，要配合綠色監測理念，盡可能地改善人們賴以生存的居住環境。在水中重金屬監測質量控制辦法落實過程中，要嚴格地參照重金屬污染防治“十三五”規劃，結合區域重金屬排放狀況以全面、準確、客觀，反映目標區域水中重金屬污染，開展水中重金屬專項預測工作，發現區域地表水重金屬污染狀況以及潛在的風險。采取行之有效的方法，優化水中重金屬監測質量，使用在線監測技術、生物監測技術等等，開展全面而又具體的水中重金屬監測工作，保障人們用水安全。