陳會明　劉敏　肖南嬌　羅勇

【摘要】論文對當前國內(nèi)水環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀加以闡述，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)的許多海灣、河流都已受到重金屬污染，且多為復(fù)合污染為主。此外，還對檢測重金屬的相關(guān)方法進行介紹，如電化學分析法、光譜法等。為水環(huán)境中重金屬的監(jiān)測及生態(tài)環(huán)境保護提供了技術(shù)支持。

【關(guān)鍵詞】水環(huán)境；重金屬污染；檢測

Study on the status and detection technology of heavy metal pollution in water environment

CHEN Huiming， LIU Min， XIAO Nanjiao， LUO Yong

（Jiangxi Environmental Monitoring Center， 330039， Nanchang， PRC）

Abstract： this paper summarizes the current situation of heavy metal pollution in water environment in China .It has been found that many bays and rivers have been polluted by heavy metals in China， and they are mostly compound pollution. The author also introduces some detective methods， such as electrochemical analytical methods and spectral methods and etc. The research results can be used for providing technological support for detection of heavy metal and protection of ecological environment.

Key words： water environment； heavy mental pollution； detection

前言

若金屬元素的原子密度超過每立方厘米五克，即可認為其是重金屬。如銅、鉛、鋅、鎘鐵、錳等，均屬于重金屬，共有四十五種。若水體內(nèi)排入的重金屬物質(zhì)，無法結(jié)合自凈能力將其凈化，而最終導(dǎo)致水體的性質(zhì)、組成等發(fā)生改變，影響水體內(nèi)生物生長，并對人的健康、生活產(chǎn)生不良影響的，即屬于水環(huán)境重金屬污染。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時，許多污染物被排入河流內(nèi)，其中也包含重金屬，最終導(dǎo)致水質(zhì)惡化，也由此產(chǎn)生了一系列嚴重后果。不論是在何種環(huán)境中，重金屬污染物的降解都極為困難，并且能夠積累在植物、動物體內(nèi)，并結(jié)合食物鏈不斷富集，最終進入人體，對人體健康產(chǎn)生危害，這類污染物也是對人體產(chǎn)生最大危害的一種污染物[1]。

1、目前我國水環(huán)境中重金屬污染的現(xiàn)狀

1.1我國水環(huán)境重金屬污染的范圍比較廣

不論是海南的三亞灣、還是廣東地區(qū)的北江、亦或是武漢的東湖、連云港的排淡河、山東地區(qū)的膠州灣、長春的松花江等，都體現(xiàn)出了極為顯著的重金屬污染特征。

1.2我國水環(huán)境中重金屬污染大多為復(fù)合污染

對比國家相關(guān)的水質(zhì)標準來看，山東曲阜的大沂河、包頭段黃河內(nèi)，均出現(xiàn)了極為嚴重的Cu等重金屬的污染。Cd污染，則主要出現(xiàn)在香港的四大重點河流之中；就黃浦江上游的飲用水源來看，不論是支流、還是干流，Hg的平均濃度均超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002）的Ⅲ類水標準，而對比Ⅲ類水標準后可以發(fā)現(xiàn)，不論是干流、還是支流的As濃度相對較低[2]。

1.3重金屬的含量與水環(huán)境的鹽度及pH值等有關(guān)

若鹽度偏高，則重金屬元素在水中的含量相對較高、水底沉積物內(nèi)則不會出現(xiàn)較高的金屬含量；若鹽度偏低，則恰好相反。當pH值相對偏高時，重金屬元素含量偏低的為水體，而偏高的則為水底沉積物；若pH值較低時，則正好相反[3]。

1.4重金屬含量一般表現(xiàn)為近岸高，中部低；沉積物中高，水相中較低

第二松花江中下游河段，水中重金屬平均含量都不高，且遠未達到國家制定的相關(guān)地表水水質(zhì)標準；對比河段水中的重金屬含量來看，沉積物內(nèi)的重金屬含量則明顯偏高。在巢湖湖區(qū)、支流沉積物內(nèi)重金屬含量的對比方面來看，支流的Cd、Zn等含量更高。

1.5重金屬的潛在生態(tài)風險較高

處于第二松花江中下游區(qū)域的沉積物，其重金屬含量目前已達到中等偏強的生態(tài)風險等級，且主要為Cd以及Hg。長江口表層水體內(nèi)存在的類金屬以及重金屬，就采樣點位來看，重金屬含量相對較低，但仍有潛在風險存在。香港重點河流，基本都面臨生態(tài)危害，有個別區(qū)域目前的生態(tài)危害已相對較強。此外，水量、季節(jié)的變化等，也都會導(dǎo)致水環(huán)境內(nèi)重金屬含量產(chǎn)生變化。

2、水環(huán)境中重金屬的檢測技術(shù)方法研究與發(fā)展

因為不論是人體、還是環(huán)境，都將因重金屬元素受到影響，所以檢測重金屬工作就顯得極為關(guān)鍵。當前，對重金屬進行檢測的方法主要有：電化學法、光譜法等。

2.1電化學分析法

結(jié)合電極上、溶液內(nèi)物質(zhì)的化學性質(zhì)，由此形成的一種分析方法，即為電化學分析法。結(jié)構(gòu)簡單、小巧、操作便捷，都是該方法的主要優(yōu)點，能夠進行連續(xù)、自動化分析，分析方法較為準確、便捷[4]。具體方法包括如下：

2.1.1伏安法和極譜法

結(jié)合電解過程，不論是極譜法、還是伏安法，都可對流-電位、電位-時間曲線進行分析，其區(qū)別在于：前者運用的是表面可周期更新的滴汞電極、后者則為表面無法更新、固體電極等液體電極。伏安法內(nèi)還包括了吸附溶出、陰極溶出伏安法等，其檢測下限極低，這也是伏安法的主要優(yōu)勢，能夠在現(xiàn)場、在線運用，同時也可實現(xiàn)多元素識別[5]。

2.1.2電位分析法

若此時的電流為零，電位分析法可對電池的電極電位、電動勢等進行測定，由此結(jié)合濃度以及電極電位的關(guān)系，實現(xiàn)物質(zhì)濃度的測定。該方法的優(yōu)點較多，如試樣需求較少、較好的選擇性，同時不會破壞試液，因此在分析珍貴試樣時，較為適用。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速測定、操作相對簡單，因此連續(xù)化、自動化也可實現(xiàn)。

2.1.3電導(dǎo)分析法

結(jié)合對溶液電導(dǎo)值的測量，獲得其中離子濃度的方法，即被認為是電導(dǎo)分析法，大致可分為兩種，分別是電導(dǎo)滴定法以及直接電導(dǎo)法。其優(yōu)勢在于便捷、快速，后者的靈敏度相對較高，缺點則是電導(dǎo)值的測定，為所有電導(dǎo)的總和，而不能對其中具體離子的含量進行測定和區(qū)分，由此影響選擇性。

2.2光譜法

2.2.1原子熒光光譜法

其原理在于，原子蒸氣對特定波長的光輻射進行吸收，由此得以激發(fā)，當原子被激發(fā)以后，結(jié)合該過程發(fā)射出特定波長的光輻射，即原子熒光。在相應(yīng)的實驗條件下，不論熒光類型是什么，其輻射強度均與被分析物質(zhì)的原子濃度為正比關(guān)系，按照波長分布可開展定性分析。這種方法的選擇性較強、靈敏度相對較高，方法相對簡單。其欠缺之處在于，應(yīng)用范圍并不廣泛，因為許多物質(zhì)的熒光產(chǎn)生，需要結(jié)合試劑加入才能實現(xiàn)[6]。另外，還需要深入的對化合物結(jié)構(gòu)、熒光產(chǎn)生過程的關(guān)系進行探究。

2.2.2原子發(fā)射光譜法

結(jié)合電激發(fā)、熱激發(fā)之下，試樣內(nèi)的不同離子、原子發(fā)射特征的電磁輻射，而開展的針對元素的定量、定性分析的方法，即為原子發(fā)射光譜法。其優(yōu)勢在于，有較好的選擇性、分析速度相對較快，隨待測元素的多少，會對準確度存在影響。其缺陷在于，設(shè)備相對昂貴，而如硫等非金屬元素，則無法較為靈敏的加以分析。一般以元素分析為主，但就樣品內(nèi)上述元素的化合物狀態(tài)，則無法確定。

2.2.3原子吸收光譜法

以蒸汽相內(nèi)被測元素的基態(tài)粒子為基礎(chǔ)，測定原子共振輻射的吸收強度、被測元素含量的一種方式，即為原子吸收光譜法。火焰原子吸收光譜法的檢測限可達到10-9g/L，石墨爐原子吸收光譜法的檢測限可達到10-10～10-14g/L[7]。此種方式的優(yōu)勢在于：良好的選擇性、較高的準確性、易于消除、干擾相對較少；缺陷則在于：無法直接對許多非金屬元素加以測定，對一種元素分析之后，就需要對元素燈進行更換，對不同元素的測定，則需要對不同的元素燈進行更換，無法完成同時對各類元素的測定，若試樣相對復(fù)雜，則會產(chǎn)生嚴重干擾，儀器較為昂貴。

2.2.4電感耦合等離子體光譜法

在當前應(yīng)用的AES光源中，應(yīng)用最為廣泛的當屬電感耦合等離子體光源。對比上述方法來看，這種方法具備如下優(yōu)勢，干擾相對較少、分析速度相對較快、較寬的線性范圍，能實現(xiàn)多種被測元素特征光譜的同時讀取，此外還可以對多種元素同時進行定量、定性分析。其缺陷在于，操作以及設(shè)備費用相對較高，就部分元素而言，也不存在顯著優(yōu)勢。

2.2.5質(zhì)譜法

通過對待測物質(zhì)進行分子到帶電粒子的轉(zhuǎn)化，結(jié)合交變電場、穩(wěn)定磁場的利用，讓上述粒子可結(jié)合質(zhì)量大小的順序排序，并對此進行分離，形成具備一定規(guī)則，同時能夠檢測的質(zhì)量譜，即為質(zhì)譜法。和其他方式對比來看，這種方法具有如下優(yōu)勢：動態(tài)范圍相對寬泛、分析精密度相對較高、可同時對多種元素進行測定，其能夠精確的對同位素信息進行提供[8]。但是，這類儀器的造價相對過高，就目前而言，本方法的應(yīng)用依然以研究領(lǐng)域為主，并且，在預(yù)處理檢測樣品方面，步驟相對較多，對儀器自動化帶來了諸多困難。

此外，包括生物傳感器、酶抑制法等相關(guān)檢測方法，伴隨著檢測技術(shù)的逐漸發(fā)展，也在檢測水環(huán)境重金屬方面，發(fā)揮了越來越關(guān)鍵的作用。

3、結(jié)論

重金屬污染能夠不斷富集，并最終對動植物、人體以及環(huán)境產(chǎn)生一定負面影響，具備潛在的危險性，因此這也是一個不容忽視的問題。工業(yè)污染是重金屬污染的主要來源，企業(yè)的排放要達標，管理要嚴格，最為關(guān)鍵的是當前國家的管理機制尚未健全，仍需繼續(xù)完善。在水環(huán)境監(jiān)測工作方面，重金屬檢測工作能夠為此提供一定依據(jù)。近年來，伴隨著多種分析儀器的開發(fā)，重金屬檢測也逐步體現(xiàn)出準確性、靈敏度高等優(yōu)勢。各類檢測方法都具備各自的特點以及適用的范圍，如電感耦合等方法，具有較高的靈敏度，能夠在幾乎所有重金屬檢測方面運用，但就處理樣品以及檢測進程來看，相對復(fù)雜，因此若想實現(xiàn)在線、現(xiàn)場檢測，則相對困難，不論是使用儀器、還是安裝設(shè)備，都具有較高要求。

參考文獻

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[4]方惠群，于俊生，史堅.儀器分析[M].北京：科學出版社，2002，66.

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[8]韓梅，賈娜.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定水中鈾、釷[J].廣東化工，2009，36（199）.

作者簡介

陳會明（1986-），女，江西人，工程師，主要研究方向環(huán)境監(jiān)測。