王云鳳

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬污染日益嚴(yán)重，嚴(yán)重的威脅著人類的生存安全，阻礙了社會經(jīng)濟正常發(fā)展進程。眾所周知，水質(zhì)重金屬污染是難以治理的，主要體現(xiàn)在三個方面：一是重金屬元素以“惰性”為主，難以借助化學(xué)物質(zhì)之間化學(xué)反應(yīng)清除；二是水體流動速度較快，導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)未進行或者進行不徹底就已經(jīng)被水體沖散或稀釋掉；三是水體量龐大，在水體中加入與之對應(yīng)的反應(yīng)物時因水流過快等原因而無法確定加入量的多少，限制了重金屬元素與其他物質(zhì)之間的反應(yīng)[1]。因此，加強水質(zhì)污染源的監(jiān)控與管理至關(guān)重要，而進行準(zhǔn)確把控重金屬污染物質(zhì)來源的技術(shù)就是重金屬檢測技術(shù)。本文以X射線熒光光譜技術(shù)為研究對象，分析其在水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀中的應(yīng)用。

1 重金屬在線監(jiān)測儀發(fā)展現(xiàn)狀

水體是重金屬污染擴散的重要媒介，電力企業(yè)、電池企業(yè)以及冶金等行業(yè)是重金屬污染的主要源頭，在工業(yè)生產(chǎn)廢水中含有不同濃度的重金屬元素，因此，也是有效控制重金屬元素污染急需關(guān)注的重點對象。隨著國家以及社會群體對重金屬元素污染認(rèn)知的深入，逐步加大了重金屬排放標(biāo)準(zhǔn)的制定等力度，督促上述企業(yè)加強重金屬污染處理，只有重金屬含量達(dá)標(biāo)的企業(yè)才能排放工業(yè)廢水。此時，為了進行動態(tài)監(jiān)測廢水中重金屬含量變化，應(yīng)具有靈敏度高的在線監(jiān)測儀器，方便企業(yè)在線檢測。

通過市場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前常見的重金屬廢水在線監(jiān)測使用率最高的依然是傳統(tǒng)的化學(xué)比色法，該方法在現(xiàn)階段排水要求中存在如下不足：①該方法是在檢測前期加入反映藥劑、顯色藥劑、掩蔽藥劑等，使得被測水體的顏色顯示出來，再根據(jù)水體所呈現(xiàn)的顏色深淺變化來判斷水體中重金屬元素的含量以及濃度大小，該種方法雖然可以起到檢測的作用，但是檢測靈敏度較低，屬于間接檢測方法，并且檢測早期加入的各種添加藥劑隨著廢水排除，對水體進行二次污染；②該種方法在檢測過程中容易受到檢測環(huán)境的影響，如被檢測樣品中顆粒物的含量、被測水體色度以及其他元素的影響，通常要經(jīng)過預(yù)處理才能進行過濾式取樣，因此所獲得的數(shù)據(jù)是不準(zhǔn)確的，即所測樣品的代表性不足以反映被檢測水體的真實狀況；③添加藥劑的精準(zhǔn)控制較難，水體中重金屬元素含量的多少是無法準(zhǔn)確估計的，因此，所加入的反映藥劑、顯色藥劑、掩蔽藥劑等是無法準(zhǔn)確計算的，在檢測過程中常出現(xiàn)加入藥劑過量或不足的現(xiàn)象，因此最后所獲得的檢測數(shù)據(jù)是不可靠的[2]；④每次獲取樣品、檢測、得出數(shù)據(jù)的過程較長，所獲數(shù)據(jù)沒有代表性和實時性，因此，所獲數(shù)據(jù)是片面的。

綜上所述，傳統(tǒng)的化學(xué)比色法檢測方法存在較大的缺陷，已經(jīng)不足以滿足當(dāng)前社會市場的實際需求（表1），因此，探索一套符合實際需求的快速、準(zhǔn)確的在線檢測技術(shù)是亟待面對的問題?；诖?，本文嘗試分析X射線熒光光譜技術(shù)在水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀中的應(yīng)用效果。

2 X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀結(jié)構(gòu)分析

將X射線熒光光譜技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀中，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個幾個單元，即進樣單元、檢測單元、分析單元、控制單元、清洗單元。其中分析單元主要針對檢測單元發(fā)出的指令進行測試樣品的分析，而控制單元主要控制進樣單元、檢測單元、分析單元的運行狀況，清洗單元主要與檢測單元相互連通，主要是用于清晰檢測單元在檢測過程中的殘留物質(zhì)，防止影響下一組檢測結(jié)果。檢測單元主要由X射線源、檢測池、熒光信號檢測器等組成。X射線源照射至常溫物體表面受到光照時，使得物體內(nèi)部的微?；钚栽鰪?，促使微粒在物體表面的形態(tài)以及運動規(guī)律發(fā)生改變，在轉(zhuǎn)變過程中，微粒就會發(fā)出一種光線，即熒光，隨著重金屬元素含量的增加，熒光的亮度越強[3]。分析單元包括數(shù)據(jù)的采集以及運算電路板、信號處理器、輸入輸出接口等，其中輸入接口與熒光信號檢測器相互連接，在完成檢測分析后，處理后的檢測數(shù)據(jù)就通過輸出接口傳遞至控制單元中心。系統(tǒng)控制單元和通訊單元組成了控制單元，前者以接受分析單元傳遞數(shù)據(jù)后，借助通訊單元的遠(yuǎn)程通訊功能傳遞信息。此外，重金屬在線監(jiān)測儀中含包含了檢測數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程通訊、參數(shù)設(shè)置等基本功能。

表1 常見重金屬檢測方法特征對比統(tǒng)計表

3 重金屬在線監(jiān)測儀的工作流程

在使用重金屬在線監(jiān)測儀過程中要嚴(yán)格按照儀器的操作步驟進行，不僅可以獲得相對穩(wěn)定的檢測數(shù)據(jù)，更能延長監(jiān)測儀的使用壽命。重金屬在線監(jiān)測儀的工作流程主要包含以下幾個方面的內(nèi)容：①啟動在線監(jiān)測儀的水泵，等待被測水樣進入流通管路到達(dá)送樣單元內(nèi)部，并經(jīng)過粗過濾初步處理水樣，清除水體中大顆粒的泥沙等雜質(zhì)；②采樣泵一將粗過濾后的被測水樣輸送至調(diào)壓閥一和切換閥中，在輸送至檢測池中，等檢測流程進行完成后，將檢測后的水樣從排放口排除；③X射線源照射通過的被測樣品，熒光接收器就可以獲得水樣中重金屬物質(zhì)激發(fā)的熒光光譜；④當(dāng)熒光信號檢測器接收到金屬物質(zhì)激發(fā)出來的熒光信號后，通過信號處理運算單元，將熒光光譜變化轉(zhuǎn)化為重金屬元素的含量，并返回至控制單元，通過輸出接口輸出檢測數(shù)據(jù)[3]；⑤控制單元在接受運算單元反饋回來的數(shù)據(jù)后，將其上傳至通訊顯示平臺中，便于相關(guān)部門對檢測狀況的動態(tài)監(jiān)管；⑥在檢測完成后，啟動清洗單元，清洗水樣經(jīng)過的所有設(shè)備。

4 X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的應(yīng)用效果分析

與傳統(tǒng)的化學(xué)比色法在線檢測方法以及其他檢測方法相比，X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的應(yīng)用效果較好，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的自動化程度明顯高于傳統(tǒng)的化學(xué)比色法，被檢測樣品經(jīng)過進樣單元依次輸送至檢測單元和分析單元，而控制單元分別對分析單元、檢測單元以及進樣單元進行管控，因此，該技術(shù)具有較為先進的自動化技術(shù)，能夠獲得實時動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)。此外，在重金屬污染檢測過程中無需添加反映藥劑、顯色藥劑、掩蔽藥劑等，可以直接通過檢測而獲得動態(tài)數(shù)據(jù)，能夠更為精確的反映出被測水樣中重金屬元素的含量變化規(guī)律。

（2）X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀所獲得檢測數(shù)據(jù)具有較好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，被測水樣經(jīng)過檢測池時，僅清除了大顆粒的砂石等雜質(zhì)，基本未改變廢水中顆粒污染物的含量，因此所獲數(shù)據(jù)具有較好的代表性和準(zhǔn)確性。此外，檢測過程中無需添加任何添加藥劑，所以所獲數(shù)據(jù)具有較高的穩(wěn)定性。

（3）X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的原理是借助X射線源照射被測水樣，激發(fā)水樣中的重金屬元素發(fā)生出相應(yīng)的熒光，再通過熒光信號檢測器接收并分析轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的含量，因此，該設(shè)計系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性能，基本不受被測水樣中漂浮物質(zhì)、水體渾濁度等的影響，進而確保了所測數(shù)據(jù)的可靠性。

（4）基本實現(xiàn)了測試數(shù)據(jù)實時動態(tài)監(jiān)測和數(shù)據(jù)共享平臺，檢測完成后，檢測單元將所獲數(shù)據(jù)反饋至控制中心，控制中心在接收數(shù)據(jù)后將其上傳至遠(yuǎn)程通訊顯示平臺中，不僅便于所測企業(yè)單位及時查看，更方便于上級主管單位的動態(tài)監(jiān)控，為促進廢水凈化處理提供保障。

（5）與傳統(tǒng)的化學(xué)比色法相比，X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的應(yīng)用過程中未加入任何添加藥劑，不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。

5 結(jié)語

綜上所述，隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，重金屬污染問題日益突出，如何加強重金屬排放企業(yè)廢水中重金屬含量監(jiān)測工作是當(dāng)前亟待解決的問題。傳統(tǒng)的化學(xué)比色法已逐漸不適用于現(xiàn)代社會發(fā)展的基本需求，且所獲檢測數(shù)據(jù)不足以代表被測水樣的真實狀況，因此，本文嘗試探索X射線熒光光譜的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的應(yīng)用，為推動水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測儀的發(fā)展提供幫助。