水環境重金屬污染現狀及其評價

張哲輝

（楊凌職業技術學院，陜西 咸陽 712100）

水作為生命之源，是自然和人類生命不可或缺的組成部分。但隨著全球經濟和社會的快速發展，對水資源的需求不斷增加。近年來，由于人類對淡水的消耗成倍增加，導致水資源短缺的現象越來越嚴重。最嚴重的是廢水大規模地不經處理直接排放，污染了干凈的水資源，以上這些問題都嚴重影響了水資源的結構、功能和使用。其中，重金屬水污染不僅阻礙了經濟的進一步發展，還嚴重威脅著人類的健康和生存。

1 水環境重金屬污染現狀

水資源主要是指河流、湖泊、水庫和海洋。水環境重金屬污染是指重金屬排入水中產生了污染的現象，且這些重金屬污染超出了水環境本身的可洗性。這樣就會改變水的成分和性質，既影響了水中的生物生長，嚴重時還會危及人類的生命和健康。而通過對水源的分析發現，主要污染來自汞，其中，地表水中的汞含量較高，鉻和鉛的濃度也相對較高；其他重金屬，如鎳、鉈、鈹和銅，也非常嚴重。眾所周知，長江流域是我國最大的河流之一，但根據相關研究和報告，三峽庫區江段沉積物中重金屬含量主要來源于上游沉積物，以及沿河排放的城市和工業廢水[1]。

1.1 我國水環境污染

當前，水污染問題普遍存在：不同地區的河流和湖泊污染已不同程度地出現了污染情況，其中，重金屬污染相對較高。如在山東省的黃浦江及以上地區都存在嚴重的重金屬污染，即相關飲用水源的汞平均濃度比現行標準要嚴重。就金屬含量而言，原生元素與水鹽含量、pH值等密切相關。如果水資源具有相對較高的鹽濃度，水下沉積物中就會出現相對較低的金屬含量，從而會降低影響和重力含量。此外，水生環境中重金屬污染的分布通常具有高海岸擴散和低海岸擴散以及相對較高的沉積物含量的特點。

同時，水環境中的重金屬可能會產生嚴重的環境影響，例如，松花江下游河道，在風險等級評估期間，該河流沉積物中的重金屬含量相對較高，再加上水環境中的重金屬污染問題受到水位季節變化的影響，所以，需要相關檢查機構予以關注。因此，為了提高水環境中重金屬檢測的效率，應提前進行相對全面的分析，從而制定污染水環境的金屬排放標準。

1.2 國外水環境重金屬污染的狀況

經實踐調查表明，國外水環境受到重金屬的污染相對較重，如美國約有15 000家公司從事電氣工程和金屬加工，因此直接或間接排放的廢水污染了正常水環境。

1.3 不發達國家水環境的污染狀況

現在，印度是一個有著大多數農民和以家庭居住為單位的發展中國家。因此，農業污染源污染也比較嚴重，造成這種情況的主要原因是洪水造成的沖刷，以及與水環境有關的問題。納塞爾湖是埃及南部世界上最大的人工湖，到目前為止，只發現畜牧業是水污染的主要原因，主要是因為該地區的農場廣泛使用化肥和殺蟲劑。通過調查研究表明，在魚的各個器官中，都有一定比例的銅和鋅存在魚的肝臟中[2]。

1.4 國內外水環境重金屬污染的來源

在國內外的水環境發現，重金屬污染主要為銅、鋅、鉛、汞等污染。而金屬污染的主要原因是化學品、采礦、金屬冶煉、加工、金屬、船帆生產、一些農藥和廢水等。通常，水環境中的重金屬也因地區而異，如果進行整體分析，相對先進的國家會受到較高的工業排放的影響，例如：美國的金屬電鍍，英國的金屬熔煉，以及波蘭的采礦；還有印度和一些非洲國家農業污染方面的影響，這些國家的主要污染根源是化肥和農藥的使用。因此，必須高度重視這些行業，并有針對性地進行監督管理和全面控制。

2 水環境重金屬污染的評價方法

若水環境中存在較高的重金屬含量，不僅會危及水資源的平衡，也會危及人類健康。因此，要從水的保護、從重金屬效應上進行優化，以確保人類與生態和諧發展[3]。

水環境重金屬污染評價方法主要包括：一是水質直接評價方法，二是沉積物評價方法。到目前為止，水資源評估通常采用指數法、綜合分級法、概率統計法、模糊數學法，以此對主要河流的水質進行整體評估。許多科學家認為，沉積物是水生環境中重金屬污染的指標。因此，通常會通過沉積物分析來評估水體中的重金屬污染。

沉積物水質量評價方法主要包括：化學分析指數法、生物監測法和化學與生物學相結合的方法。其中，化學分析指數法包括累積法、元素富集指數法、對比度和閾值法、潛在生態危害指數法等。而生物方法包括研究全球沉積物毒性和底棲生物評估。而采用地質累積指數法、元素富集閾值指數法、潛在生態損害指數法等方法，可以對沉積物中重金屬的污染狀況和分布進行綜合評價。當前，化學方法和生物方法被廣泛地應用于水環境中重金屬污染的評估。然而，不同的方法各有利弊。如物理方法或化學方法相對繁瑣、耗時且投入成本較高，而且，所獲得的結果無法直接反映特定水生環境的潛在毒性；生物方法更敏感、更簡單、更經濟，但對環境的影響也更大[4]。

在實際研究和工作中，很難用單一的評估方法解決復雜的環境問題。因此，化學方法和生物方法是有效的評估方法。C-B-T質量三合一方法是一種化學和生物學的綜合實踐方法。在綜合數據庫CERP DBMS的框架內，可使用三合一儀器對水沉積物的質量進行評估和評估，該儀器將化學分析（C）、毒性鑒定（T）和底棲生物群落的結構變化（B）整合到三軸地圖和相關信息中。同時，C-B-T質量三合一方法評估了河流沉積物中重金屬污染質量控制基準，以及重金屬污染物的化學、毒理學和生態學。此外，相平衡分布法也是一種化學和生物相結合的方法。該方法是一種用于河流沉積物重金屬污染質量控制的相位平衡分配方法的系統研究，而且，還使用EQP方法對水環境中重金屬污染狀態進行綜合評估和研究。

3 重金屬廢水的危害

通常，重金屬廢水中主要含有鎘、鎳、鋅、錳、銅、鉛和砷等金屬。經研究發現，重金屬廢水的污染程度不同，對人類和環境的影響也不同。

如當鎘進入到胃、肝、胰腺和甲狀腺時，會損害腎臟；銅是人體的重要組成部分，會影響細胞生長、某些酶的活性和內分泌腺的功能。人缺少銅會導致貧血、脫發、骨骼和動脈損傷，甚至腦部疾病。然而，過多的銅會刺激消化系統，導致腹痛、嘔吐，并可能導致運動障礙、知覺受損以及肝臟損傷[5]；鉛在低濃度環境中是穩定的，但在高濃度下是危險的。鉛及其化學物質主要是通過呼吸、消化過程中的灰塵或煙霧進入人體，主要會對神經系統和相應的行為模式造成傷害；由于鋅是人體必需的微量元素，且在人體中，正常的鋅含量在2～3 g之間。由此可以看出，鋅也是人體某些細胞類型的基本成分，但是過多的鋅會導致急性腹痛。

此外，汞及其化合物具有劇毒性，很容易從皮膚、呼吸和消化系統疾病中被吸收，該物質會攻擊中樞神經系統，并造成人們的身體、鼻子、腎臟和肝臟的損傷。其中，甲基汞極易降解，尤其會在大腦中積累，毒性最大；鎳和它的化學物質的毒性主要存在于酸性磷酸酶等酶中，會刺激人體黏膜和呼吸道，并引起皮炎、支氣管炎甚至肺炎。其中，羰基鎳的毒性更大，是一種有毒的混合物；砷及其化學物質被歸類為致癌物質，因此，砷的劑量增加可能會導致嚴重的健康問題。經研究表明，飲用水中砷含量超標會顯著增加肺癌發病率以及皮膚癌和膀胱癌，且若人們長期處在砷暴露的環境下，會造成皮膚病變、心血管疾病、精神病和糖尿病等疾病。

4 水環境重金屬污染檢測技術進展分析

為了有效解決水污染中的重金屬污染，可將幾種修復技術一起應用，并不斷創新技術和方法，以確保檢測結果的準確性，提高重金屬污染防控的有效性，同時，充分發揮出多種檢測技術的作用。

4.1 電化學分析法

電化學分析法作為水環境中重金屬污染檢測的重點，可在實際應用過程中充分發揮出其優勢，以保證檢測工作的順利進行。

首先，對于電位檢測，測定必須在電流為零的情況下進行，利用電位，分析檢測功能，在分析明確后，收集和濃縮檢測濃度。因此，在電位分析的實際應用中，必須要提前充分了解其優勢所在，以便更好地開展后續工作。

其次，在應用伏安法與極譜法時，可將電氣和化學分析作為電解工作，形成電流、電位與實踐曲線圖，允許優化測試，以提高其有效性，同時改進測試順序[6]。但在應用這兩種檢測方法時，要了解其中的差異性。如伏安法不同于極譜法使用的電極，但伏安法檢測的下限相對較低，可在現場或在線進行測試，所以能發揮出其優勢和作用，從而為以后的測試提供更多幫助。

最后，電導率的測定，即在實際使用電導率溶液時必須提前測量，這樣才能測定濃度。如可用滴定法進行電導率測定，也可以用直接電導率進行具體分析，因此，可以很好地發揮其優勢。但由于使用這種方法很繁瑣，甚至會受到多種因素的影響，因此，檢測效率無法得到有效提高。

4.2 光譜法

首先，原子熒光輻射與分子的顏色濃度成正比，與相應測量值的反應為正。然而，原子擴散和與之相關的光譜，是由于這種材料的相對應用，以及通過電和熱來保存。但隨著元件數量的增加，其檢測精度會降低。

其次，原子吸收光譜法主要測量原子輻射強度與元素含量之比，是在相對較高的水平上測量的，通常是用火焰或石墨進行測試。然而，由于各種因素，測試相當復雜，設備相對昂貴。因此，還以可以使用ASE光源進行測量和分析，相對快速，干擾因素相對較少，允許檢測多個元素，并可以充分保證測試結果的準確性。但由于在運行過程中投入的總設備成本相對較高，因此，有必要在運行過程中進行實時測試，以確保設備的質量，同時防止不良因素對設備造成損壞。

5 提高水環境重金屬污染檢測質量的方式

5.1 重點做好準備工作

對于水生環境的測試，即使有多種檢測技術的支持，也有必要在現場對水生環境進行采樣，以及應用先進的設備和材料，以確保校準質量。同時，在開始工作之前，還要對溶液樣品實施捕集和卸壓裝置，以確保后續試驗的順利進行，并充分利用各種技術應用的優勢。關于資源儲備應進行資源需求和設備的預分析，并選擇適當的方案，要以適當的方式測量水質，提升檢測結果的準確性。由以上內容可以看出，準備工作是監測工作的重點。

5.2 取樣和測試應以合理的方式進行

在進行水生環境重金屬污染的采樣時，應進行相對廣泛的分析，并進行預優化和調整，以確保測試質量，使其符合所有測試標準。因此，在實際測試中，應選擇抽樣，這樣實用性和認可度都相對較高。同時，責任部門還應承擔自己的責任，確保試驗取樣順利進行。

5.3 標準采樣方案的運用

采樣是水環境重金屬污染檢測的重要組成部分。因此，為了提高總體抽樣的準確性，應使用標準抽樣方案進行分析和調整，以確保符合國家標準。此外，在施工現場開展工作之前，必須要優化和更新各個流程，調整每個環節，確保采樣方案順利實施。在采樣期間，相關人員不得離開現場，必須遵守采樣標準。而在取樣完成后，必須及時進行儲存，并提供標識和相應的取樣記錄[7]。

5.4 采樣測量點的選擇

在開展環境保護工程時，要合理選擇采樣測量點（水環境現場采樣），這對于提升測量結果有很大幫助，即不僅可以確保樣品的準確性，還能提高整個樣品的整體質量。在實際工作中，工作人員還應確定采樣方法、時間和樣本數量，便于快速進行測試，以及全面了解被測對象的濃度和變化模式，并在以后的內部分析中提供一定幫助。此外，為了能夠確保采樣的準確性，還應進行比較廣泛的分析和分布式工作，并根據方案對策建立檢測，以改進重金屬污染水環境的檢測技術，提升樣品的檢測質量，實現改善水環境質量的目的[8]。

6 結語

綜上所述，在實踐中存在著化學和生物等不同學科的融合，而對于水環境重金屬污染的檢測方法評估標準眾多，因此，必須要選擇科學合理的檢測方法，從而加強對水資源的保護和利用。