環(huán)境水質(zhì)檢測中重金屬檢測技術(shù)的探討

魯 憲

（棗莊市生態(tài)環(huán)境局滕州分局，山東 棗莊 277500）

引言

當(dāng)前，伴隨著工業(yè)的持續(xù)發(fā)展，行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，技術(shù)水平也在持續(xù)提升，然而工業(yè)生產(chǎn)過程中造成的環(huán)境污染問題也越來越明顯，在這之中重金屬污染是比較嚴(yán)重的。為了有效增強對環(huán)境水質(zhì)檢測工作的力度，必須明確污染程度與類型。現(xiàn)在使用的重金屬檢測技術(shù)種類豐富，且檢測精度高，可以滿足檢測基本需求。據(jù)此，下文針對環(huán)境水質(zhì)檢測中的重金屬檢測技術(shù)展開了研究與論述。

1 相關(guān)概念分析

所謂環(huán)境水質(zhì)檢測，實際上就是指定時檢測水體當(dāng)中的各種化學(xué)物質(zhì)、懸浮物等，從而觀察水體污染有無超標(biāo)，如果超標(biāo)需要及時處理，確保水體污染保持在可控范圍以內(nèi)。使用環(huán)境水質(zhì)檢測能夠進一步認(rèn)識與了解到水體基本情況，給有關(guān)水資源管理部門提供重要依據(jù)。環(huán)境水質(zhì)檢測目標(biāo)在于測試環(huán)境中相關(guān)水指標(biāo)有無滿足標(biāo)準(zhǔn)排放基本要求，水指標(biāo)就是指水質(zhì)量參數(shù)，該參數(shù)多用于表述水中的不同雜質(zhì)類型和含量。其指標(biāo)類型多，用途也存在差別，人們通過這一指標(biāo)能夠充分掌握當(dāng)前水體狀態(tài)。環(huán)境中的重金屬污染是以污水灌溉、廢氣排放、重金屬應(yīng)用超標(biāo)等導(dǎo)致的，而比較常見的重金屬元素就是鋅、汞、銅、銻、錫等，重金屬進入水里，無法降解，通過長期積累以后，會損壞水質(zhì)。倘若這些重金屬滲透到食物鏈，除了會給人體健康造成威脅以外，也會導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境受損[1]。故而在保護生態(tài)環(huán)境和水質(zhì)的時候，關(guān)注重金屬污染問題是必然的。為了確保飲水質(zhì)量與國家標(biāo)準(zhǔn)相符，我國設(shè)置了有關(guān)重金屬檢測項目，以保證人體健康不受威脅，生態(tài)環(huán)境健康發(fā)展。

2 重金屬的危害及其檢測的作用

2.1 重金屬的危害

通過環(huán)境水質(zhì)檢測，可從地表水，比如湖泊、河流，以及地下水、大氣降水等方面了解重金屬污染情況。重金屬污染問題處理不當(dāng)，就會帶來各種危害。比如：人體健康往往需要很多常量元素，類似于鉀、鈣等；微量元素，如硅、鐵等，如果人體缺少這些元素必然會影響到人體健康。再比如：給人體健康造成危害的重金屬元素是汞、鉛等，這些元素長時間存在于人體當(dāng)中，會導(dǎo)致人體越來越虛弱，可能會出現(xiàn)各種急慢性疾病、癌癥等，對人體的影響極為明顯。

判斷水體中的金屬成分有無危害，是根據(jù)其理化性質(zhì)、類型、濃度、形態(tài)等決定的，而非單方面就能判斷出來的，即便對人體有益的金屬元素濃度超標(biāo)也會有毒性，使動物、植物發(fā)生中毒的情況，嚴(yán)重的會導(dǎo)致死亡。在金屬化合物當(dāng)中，可溶性金屬相較于顆粒態(tài)金屬，前者毒性更大一些；六、三價鉻相較而言，后者毒性遠(yuǎn)低于前者。

重金屬于人體中可以與蛋白質(zhì)、酶相互作用，讓其喪失活性，也會在人體某些器官內(nèi)堆積，倘若超出人體可以耐受的限度，就會引發(fā)中毒，摧毀人體健康。

重金屬分布較廣，其會進入水體、大氣等當(dāng)中，而底泥是重金屬的儲存之地。在環(huán)境發(fā)展過程中，底泥當(dāng)中的重金屬形態(tài)會持續(xù)發(fā)生變化，這時就會帶來污染問題。由于該金屬無法被降解，長此以往積累下去，必然會威脅到人類生命安全。重金屬污染是無法逆轉(zhuǎn)的，故而底泥重金屬污染愈發(fā)受到更多人的關(guān)注[2]。

2.2 重金屬檢測的作用

2.2.1 是水體污染監(jiān)督治理的前提

工業(yè)經(jīng)濟快速發(fā)展，環(huán)境水質(zhì)重金屬污染超標(biāo)，如果不能及時處理重金屬問題，必然會污染環(huán)境，導(dǎo)致周圍生態(tài)環(huán)境備受影響。全面發(fā)揮重金屬水質(zhì)檢測在環(huán)境水質(zhì)檢測中的作用，有利于工作者尋找到重金屬污染的源頭，從而對其嚴(yán)加把控，保證工業(yè)廢水達標(biāo)排放，從而減少重金屬污染，確保生態(tài)環(huán)境平衡。

2.2.2 能夠保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性

運用傳統(tǒng)技術(shù)開展環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測，很難完全了解環(huán)境水質(zhì)中的重金屬物質(zhì)，無法真正確保檢測結(jié)果無誤，對下一步開展環(huán)保工作無益。反之，把重金屬檢測技術(shù)運用在其中，可以提供數(shù)據(jù)上的支持，確保環(huán)境水質(zhì)檢測精準(zhǔn)度，嚴(yán)格把控環(huán)境水質(zhì)。

2.2.3 確保用水安全性

現(xiàn)階段，湖泊、河流等是人們平時用水的主要來源，把重金屬水質(zhì)檢測技術(shù)運用在環(huán)境水質(zhì)檢測當(dāng)中，有利于工作者及時發(fā)現(xiàn)其中的重金屬污染問題，明晰污染是否超標(biāo)，從而使用科學(xué)的舉措加以處理，在提升環(huán)境水質(zhì)檢測工作效率的過程中，確保人民用水安全。

3 重金屬檢測技術(shù)概述

3.1 原子發(fā)射光譜法

這種檢測方法是基于電感耦合原子發(fā)射器設(shè)計的重金屬檢測技術(shù)，這種技術(shù)的特征是檢測時不會被別的因素所影響或干擾，檢測精度較高。原子發(fā)射光譜法是經(jīng)過電耦合設(shè)備刺激重金屬原子發(fā)射紫外或者其他輻射，通過測定其光譜范圍，繼而按照特征譜線的特點，明晰檢驗樣品內(nèi)有無某一種元素，以及元素的實際含量。現(xiàn)如今這一技術(shù)能夠?qū)σ阎钠呤喾N金屬加以檢測，不過該項技術(shù)也有不足，盡管其識別過程不會被別的因素影響，可是后續(xù)分析時，因為對譜線強度有影響的因素很多，造成其后期分析過程中，對標(biāo)準(zhǔn)參比組分要求更高。再者，這一技術(shù)針對重金屬含量高的液體檢測中結(jié)果缺乏精準(zhǔn)度，最終這一技術(shù)僅有用在元素含量的分析和確定當(dāng)中，對元素形態(tài)結(jié)構(gòu)分析有所不足[3]。

3.2 電化學(xué)分析方法

電化學(xué)法檢測重金屬含量，是以物質(zhì)的電化學(xué)性質(zhì)及其變化規(guī)律為依據(jù)，利用電位、電導(dǎo)、電流和電量等參數(shù)，測量電信號的改變來分析待測物中的重金屬含量，相關(guān)檢測工作人員通過科學(xué)使用電壓曲線，主動參考數(shù)量對接，可以實現(xiàn)電位分析、極譜等方法的正確運算，從而獲取到相應(yīng)的數(shù)據(jù)比例。運用電化學(xué)分析方法，能盡快實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)劃分，對內(nèi)容進行差異化的評定。通過了解參數(shù)，可以在水質(zhì)原色以及濃度上開展有關(guān)實驗。在使用這個方法時，會發(fā)生電源工件等配置的預(yù)應(yīng)問題，必須根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。比如，使用玻璃電極，將其當(dāng)成指示電極，飽和甘汞電極SCE設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)是參比電極，構(gòu)成電池。在這當(dāng)中，Ag/AgCl，0.1 mol·L-1HC1/玻璃膜/試液/氯化鉀飽和，Hg2V12/Hg電池中，可以實現(xiàn)玻璃電極為負(fù)極，對于甘汞電極設(shè)置成正極，可以實現(xiàn)電池電動勢為E。檢測工作人員經(jīng)過對電化學(xué)分析法的有效運用，可以快速檢測到水質(zhì)內(nèi)的重金屬含量。通過有關(guān)理論研究與電器化學(xué)元素對比可以證實，在環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測中運用電化學(xué)方法，是科學(xué)檢測中的主要技術(shù)與應(yīng)用環(huán)節(jié)[4]。

3.3 生物化學(xué)分析法

這是我國環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測技術(shù)之一，是相當(dāng)環(huán)保的一種技術(shù)，對環(huán)境污染小。現(xiàn)階段，國內(nèi)環(huán)境水質(zhì)檢測有關(guān)生物化學(xué)檢測技術(shù)當(dāng)中，關(guān)鍵技術(shù)就是酶抑制、免疫分析這兩種。首先，以酶抑制來說，該檢測技術(shù)基本原理就是，經(jīng)過轉(zhuǎn)變環(huán)境水質(zhì)重金屬元素酶的活性，促使重金屬元素導(dǎo)電率改變、pH值改變，就能做好環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測工作了。其次，免疫分析技術(shù)運用的生物化學(xué)技術(shù)關(guān)鍵是抗體層面，先于被檢測水質(zhì)里面添加合適的抗體，讓其可以和水里面的重金屬元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，為檢測工作順利開展奠定基礎(chǔ)。生物化學(xué)檢測法和別的檢測技術(shù)比較，前者優(yōu)勢更加明顯，其性能好，對環(huán)境水質(zhì)無污染，檢測效率高，應(yīng)用便捷。

3.4 原子吸收方法

這種方法的優(yōu)勢較為明顯，其檢測時間較短，具備相當(dāng)好的靈敏度，檢測操作方法簡單，具備很強的抗干擾能力，總體檢測結(jié)果精度高。所以，原子吸收方法在實際開展環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測過程中有相當(dāng)大的發(fā)展和應(yīng)用空間，是值得廣泛推廣與應(yīng)用的重金屬檢測技術(shù)。原子吸收法應(yīng)用頻率最高的當(dāng)屬于火焰原子吸收分光光度法，不過，檢測工作人員在實際運用的過程中，要想防止出現(xiàn)不良影響，造成檢測工作效果不佳的問題，就需要在原子吸收法應(yīng)用過程中關(guān)注到這些方面：第一，處理水樣品時，假設(shè)樣品差異性大，選擇檢測方法的時候需要關(guān)注到其合理性以及適用性。水樣品中假設(shè)無沉淀、懸浮物，就能直接實驗檢測樣品。水樣品里面出現(xiàn)雜質(zhì)時，理應(yīng)及時使用離心沉淀加以過濾，以免發(fā)生檢測有誤的問題，與此同時還可以避免出現(xiàn)儀器設(shè)備受損。第二，提高火焰吸光度的穩(wěn)定性[5]。對于水樣品里面一些十分活潑的金屬元素，檢測人員進行檢測的時候，和火焰吸收光度儀設(shè)備穩(wěn)定性進行比較，要求更加嚴(yán)格，必須確保預(yù)熱時間。保證燃?xì)庥诜匣疽蟮耐瑫r，進行定期檢測，防止發(fā)生測量誤差，出現(xiàn)危險情況。第三，需要提高測量靈敏度，在重金屬檢測過程中，要確保儀器性能與有關(guān)要求相符，需要正確測量元素特征穩(wěn)定性，選擇科學(xué)的測量條件。例如，燃燒頭的高度、寬度等，讓儀器設(shè)備處在最佳狀態(tài)。

3.5 熒光法

所謂熒光就是物質(zhì)通過一些光的照射以后，到達激發(fā)態(tài)，但是該種狀態(tài)缺乏穩(wěn)定性，伴隨外部環(huán)境的干擾和影響，基態(tài)躍遷，并且在此過程中會隨著光波的輻射，射出的長度相較于射光波的長度而言，前者較長一些，而其中產(chǎn)生的射光就是人們常說的熒光。熒光方式分成原子、分子熒光方法，操作簡單，不過在實際應(yīng)用過程中，有諸多缺陷和不足，比方說可應(yīng)用范圍小、所測金屬限度低等，在運用的時候要添加一部分物質(zhì)，此為限制其使用范圍的因素之一。熒光法是國內(nèi)開展環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測工作時檢測重金屬的主要方式，和分光光度法原理大體相同。該種檢測技術(shù)的原理就是以常溫下的環(huán)境水質(zhì)重金屬檢測工作而言，環(huán)境水質(zhì)檢測要先在被檢測環(huán)境水質(zhì)里面射入特定光線，這樣一來其中的重金屬會在光線下變得愈發(fā)活躍，增強元素活性，使原本靜態(tài)的元素，變成動態(tài)化的，當(dāng)重金屬元素因子越來越活躍，那么其穩(wěn)定性就很難得到有效提升，當(dāng)恢復(fù)基本狀態(tài)時，就會產(chǎn)生熒光。獲取到檢測所需熒光后，有關(guān)工作人員可以進一步分析熒光光譜，這樣做可以獲得被檢測環(huán)境水質(zhì)里面重金屬元素涵蓋的量子點、納米材質(zhì)，當(dāng)熒光發(fā)射物發(fā)生反應(yīng)，重金屬元素含量高，熒光效果會隨之而增強，檢測人員在重金屬檢測過程中的工作也會變得更加順暢。

3.6 紫外可見分光光度法

運用200 nm到800 nm的光譜區(qū)輻射可以由某一部分物質(zhì)中價電子能級躍遷吸收力原理，也就是可以通過產(chǎn)生分子的紫外可見吸收光譜全面分析重金屬。這種檢測技術(shù)事實上是一種基于物質(zhì)對光加以選擇性吸收的方法，在正式應(yīng)用時理應(yīng)與對應(yīng)的物質(zhì)和重金屬離子融合在一起，而特定光吸收就會讓物質(zhì)發(fā)生變化，該種變化會伴隨重金屬濃度增加而變大，鑒于朗伯-比爾定律，就可以合理開展重金屬檢測工作。在這種檢測技術(shù)運用過程中，以鉛作為離子，使用二甲酚橙和pH 6.1的緩沖溶液測定水體內(nèi)的鉛，鉛可以和二甲酚橙結(jié)合，繼而組成紅色絡(luò)合物，配比是1∶1，于580 mm波長位置使用分光光度法檢測吸光度，可以結(jié)合鉛的添加量和吸光度增強值存在的線性關(guān)系，對水體中鉛含量加以實時檢測。通過實踐分析，該種檢測技術(shù)在重金屬檢測過程中優(yōu)勢甚多，不過有譜線重疊和選擇性不夠等問題也應(yīng)加以關(guān)注。

3.7 液相色譜法

這種檢測技術(shù)在現(xiàn)今環(huán)境水質(zhì)檢測過程中具有非常好的效果，該技術(shù)最大的特征就在于可以進行高效分離，不過這一技術(shù)在運用過程中有著諸多缺陷和不足，比較大的問題就在于靈敏度不足。故而在實際運用過程中，必須要與其他檢測技術(shù)一并應(yīng)用，從而有效彌補液相色譜技術(shù)存在的缺陷。相當(dāng)多的專家改進了液相色譜法，大大提高了重金屬檢測質(zhì)量。比如廢水重金屬濃度高，必須要檢測其中有無堿金屬離子，第一步需要使用離子色譜測定，第二步使用對其改良后的陽離子交換柱可以對電導(dǎo)抑制進行檢測，這樣能夠在短期內(nèi)獲取相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)，可以檢測到水體內(nèi)的各種離子，比如鎂離子、鈉離子等，與此同時能夠判斷出多種重金屬含量。這一技術(shù)優(yōu)化運用能夠檢測出有機廢水里面有無重金屬元素。

3.8 電感耦合等離子體質(zhì)譜法

這種檢測技術(shù)是ICP與質(zhì)譜聯(lián)合使用的方式，是將ICP當(dāng)作離子源傳遞至質(zhì)譜儀，經(jīng)過挑選差異化的質(zhì)荷比的離子檢測某一離子強度，繼而分析計算某一種元素的強度。電感耦合等離子體質(zhì)譜方法的優(yōu)勢較多，比較常見的就是檢測線性范圍較大，可以一同測定多種痕量無機元素，可以展開單元素、多元素分析，檢測限低等，在環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測重金屬檢測過程中，該種檢測技術(shù)可以用在除汞之外的一切重金屬元素檢測當(dāng)中。不過，這種技術(shù)也有局限性，例如價格較高、樣品介質(zhì)影響大等，而且因為儀器復(fù)雜，對操作人員的專業(yè)能力也提出了嚴(yán)格的要求。這部分局限性阻礙了電感耦合等離子質(zhì)譜法有效運用，現(xiàn)如今仍在普及過程中。

3.9 流動注射分析法

這種檢測技術(shù)起初出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代，并于80年代大規(guī)模推廣應(yīng)用。這一技術(shù)是把需要檢測的水體樣品，注射在密閉的空間內(nèi)，空間當(dāng)中有穩(wěn)定、高速流動的檢驗用液體，促使水體隨著液體流動構(gòu)成流動帶，接著經(jīng)過對應(yīng)的設(shè)備檢測水體樣本于流動過程中光度的吸收能力和電極電位，繼而明晰水體樣本內(nèi)重金屬類型、含量。這種技術(shù)是現(xiàn)階段檢測效率相當(dāng)高的一種檢測手段，而且設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定耐用，在大規(guī)模環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測中具備較大的應(yīng)用空間，不但用在水質(zhì)重金屬檢測當(dāng)中，在其他領(lǐng)域同樣運用甚廣。除此以外，流動注射分析法能夠大大降低檢測時各種人為因素帶來的影響，增加檢測精度，所以這一項檢測技術(shù)通常使用在化學(xué)試劑高的環(huán)境水質(zhì)的檢測中。

4 提升重金屬檢測技術(shù)應(yīng)用效果的策略

4.1 根據(jù)水質(zhì)的實際情況選擇檢測技術(shù)

我國地域遼闊，各地區(qū)地理環(huán)境差異較大，水質(zhì)也是不同的，因而挑選適于本地的檢測技術(shù)開展水質(zhì)重金屬檢測工作十分重要。重金屬檢測技術(shù)都有各自的優(yōu)勢和劣勢，比如，液相色譜特征在于能夠使用液體作為流動相，固定相能有不同的類型，其優(yōu)點在于技術(shù)簡單，操作方便，檢測效果中等。然而，該檢測精度低，無法正確反映出本地水質(zhì)情況。生物化學(xué)分析方式的特征在于涵蓋免疫分析、酶分析法，能夠準(zhǔn)確檢測重金屬，效果佳。電化學(xué)方式可以排除水質(zhì)里面的鹽分，防止對檢測造成不良影響，優(yōu)點在于使用的設(shè)備儀器占用空間小，檢測成本低，檢測效果中等。這些檢測技術(shù)在選擇過程中，需要因地制宜，具體問題具體分析，展開科學(xué)的檢測，才能獲得最佳檢測效果。

4.2 完善相關(guān)制度

檢測重金屬的時候，相關(guān)檢測機構(gòu)需要構(gòu)建完善的管理體系，并確保貫徹落實在檢測工作的各個環(huán)節(jié)當(dāng)中。在設(shè)計體系的時候，應(yīng)結(jié)合檢測流程操作情況，避免照搬理論，或套用其他管理體系。科學(xué)的監(jiān)督機制能夠讓相關(guān)責(zé)任方都嚴(yán)格遵循協(xié)議，展開科學(xué)有效的工作。與此同時在開展實際工作的過程中，必須要求工作人員認(rèn)真記錄，對工作進行總結(jié)和反饋，這樣有利于上級了解檢測情況，繼而進行有效調(diào)整[5]。

4.3 加強資源管理

檢測工作者本身的能力和重金屬檢測過程中的精準(zhǔn)度緊密相關(guān)，故而檢測工作者需要提高自身能力素養(yǎng)。檢測機構(gòu)需要對檢測工作者進行經(jīng)常性的業(yè)務(wù)培訓(xùn)，強調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化與統(tǒng)一化的工作要求，從而獲得良好的培訓(xùn)效果，讓檢測工作者提升理論與專業(yè)素養(yǎng)。如：在疫情防控過程中，相關(guān)部門為確保社會復(fù)工、復(fù)學(xué)以及復(fù)產(chǎn)，在市民飲用水衛(wèi)生方面及時檢測水質(zhì)，掌握飲用水水質(zhì)變化與衛(wèi)生情況，相關(guān)部門開展供水水質(zhì)抽樣檢測。在檢測過程中，疾控中心專業(yè)技術(shù)工作人員要對供水單位、人員疫情期間的飲用水安全知識、消毒處理等工作加以宣傳指導(dǎo)。與此同時也需要增強居民用戶對水質(zhì)的關(guān)注，反饋出水質(zhì)問題。在疫情防控過程中，按照實際情況選取水質(zhì)檢測方法，合理開展水質(zhì)檢測，避免疫情復(fù)發(fā)，確保人們正常生活。

5 結(jié)語

總而言之，環(huán)境水質(zhì)檢測中重金屬檢測是一項系統(tǒng)性的工作，需要花費一定的時間和精力，步入二十一世紀(jì)以后，我國處于高速發(fā)展階段，城市垃圾和工業(yè)廢水等不斷增加，破壞了環(huán)境水質(zhì)，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境失衡，威脅到了人體健康。面對當(dāng)前現(xiàn)狀，我們需要從各方面思考，科學(xué)使用重金屬檢測技術(shù)。由于相關(guān)技術(shù)分別有各自的優(yōu)劣勢，所以在實際檢測當(dāng)中，需要結(jié)合不同的檢測技術(shù)合理使用，從而保證檢測結(jié)果的精準(zhǔn)。