曾梓孌

（桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院，廣西 桂林 541000）

水是生命的起源，在人類發(fā)展生活中居于至關重要的地位。隨著經(jīng)濟全球化的迅速發(fā)展，人類的用水需求不斷增加。如今，人類淡水資源的消耗量越來越多，許多廢水沒有經(jīng)過相關處理就隨意排放，對水體環(huán)境造成了污染，對生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、水資源的利用具有嚴重影響，以至于許多國家水資源短缺的現(xiàn)象[1]。

工業(yè)廢水排放，是導致水環(huán)境污染的重要因素，水質(zhì)由于工業(yè)生產(chǎn)的不同需要有所差異，許多與原料相關的物質(zhì)，其儲存形態(tài)也不相同，不同企業(yè)排除的廢水千差萬別，進入河流、湖泊的重金屬元素沉積，增加了水體自凈的負擔，造成了比較嚴重的水環(huán)境污染，對經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生不良影響，不利于人類的健康生活。

1 水環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀

湖泊、水庫、生活飲用水等水體資源統(tǒng)稱為水環(huán)境。水環(huán)境重金屬污染，是因為工業(yè)廢水的大量排放造成的，導致水質(zhì)環(huán)境發(fā)生嚴重改變。地球上的水資源比較豐富，但是人們開發(fā)利用的淡水資源比較少。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染、工業(yè)、生活用水污染等，造成水環(huán)境比較嚴峻[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中大量使用有機氯農(nóng)藥，在降水的作用下，殘留的藥物滲入地下水體中。

工業(yè)生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生大量廢水，有些廠家沒有根據(jù)嚴格要求對廢水進行處理，就將廢水排入河流，造成水環(huán)境污染加劇。

人類過度使用水資源、過度開采，不利于植被生物的生長，導致嚴重的水土流失等相關問題，還會加重水體環(huán)境的污染程度。農(nóng)藥成分大多是持久性的有機污染物，進入土層之后很難降解，會越積越多，加快了土壤的污染程度，降雨之后隨著雨水流入湖泊，加快水體污染的速度，這些都是息息相關的。水體環(huán)境的重金屬污染，是因為過度開采礦石、企業(yè)排放廢水造成的。

水體環(huán)境中的重金屬污染影響水體生物的生長，嚴重影響著人類的健康。隨著工業(yè)水平的不斷提升，水環(huán)境中即使農(nóng)戶污染現(xiàn)狀不斷加重，不利于人類的發(fā)展。飲用水主要來源有河流、湖泊等淡水，其中主要的污染物就是汞，其次就是鉻和鉛污染。

據(jù)研究顯示，長江上游因為工業(yè)廢水的排放，使水體環(huán)境污染程度不斷加重，有些重金屬污染物沒有得到科學處理就排放，嚴重影響生物的健康安全。太湖、松花湖的重金屬元素污染也呈現(xiàn)逐漸上升趨勢。

工業(yè)廢水的排放，由于空氣污染造成酸雨現(xiàn)象，河流中的沉積物匯入大海，造成重金屬元素污染的狀況不斷加重。水體環(huán)境的重金屬污染，不僅會對水中生物造成嚴重損害，還會間接影響人們的飲食生活安全。所以，水環(huán)境重金屬元素污染的處理迫在眉睫，如果不嚴加監(jiān)管，會造成更加嚴重的生態(tài)失衡。

2 水環(huán)境中重金屬元素檢測系統(tǒng)設計

2.1 整體結(jié)構(gòu)

水環(huán)境中重金屬元素檢測系統(tǒng)，包括水路系統(tǒng)、檢測電路、電極系統(tǒng)等內(nèi)容。檢測電路工作主要是合理控制工作流程，做好數(shù)據(jù)收集工作，實現(xiàn)水路系統(tǒng)控制、傳輸相關功能。水路系統(tǒng)是為了儀器的控制，在實際檢測過程中導入不同溶液，在檢測完成之后清洗管道。

由于單通筏多管道系統(tǒng)水路相對復雜、實際操作過程比較復雜，為了解決這一問題，系統(tǒng)實現(xiàn)注射泵配合多通筏設計代替原先的結(jié)構(gòu)。為了實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性功能，應用傳統(tǒng)三電極系統(tǒng)。

系統(tǒng)使用無線收發(fā)模塊與遠程PC端進行數(shù)據(jù)交換，通過微處理器對相關數(shù)據(jù)進行分析，對實驗結(jié)果進行及時記錄，并且記錄相關的工作數(shù)據(jù)，發(fā)送至PC端實施深度處理。傳輸實現(xiàn)后，微處理器借助泵閥控制水路，對管路進行清洗，接下來開展下一階段的檢測，見圖1。

圖1 系統(tǒng)檢測

2.2 系統(tǒng)誤差自動補償法的實現(xiàn)

要想使電路系統(tǒng)驗證自身功能滿足正常工作的需求，減少不必要的檢查步驟，添加可靠性檢查功能模塊，對其可靠性進行檢查。在實際微處理過程中開始多路模擬開關，增加可靠性檢查的相關內(nèi)容，實現(xiàn)自由狀態(tài)與工作狀態(tài)的簡單切換。使用微處理器輸出準確點位，及時記錄輸出結(jié)果，檢查其與預期結(jié)果是否存在誤差，檢查電路是否正常。如果結(jié)果顯示正常，就要對系統(tǒng)的可靠性進行測驗，使用水路系統(tǒng)將需要測驗的溶液置入測試腔內(nèi)，通過微處理器對恒電位儀實施輸出掃描，與此同時，詳細記錄實驗過程及結(jié)果。如果結(jié)果現(xiàn)實異常，就要認真檢查系統(tǒng)輸出過程中存在的問題，若結(jié)果無限接近于零，就說明三電極系統(tǒng)的確是在溶液中浸沒，如果結(jié)果曲線平穩(wěn)，就說明系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)異常。

綜上所述，地球上的海洋水資源比較豐富，但是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的是淡水資源，因為生活污染、工業(yè)污染等因素，加快了水體環(huán)境的污染進程。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中大量使用有機氯農(nóng)藥，在降水的作用下，殘留的藥物滲入地下水體中。

由于工業(yè)生產(chǎn)帶來的大量廢水，加重了水環(huán)境重金屬元素污染的現(xiàn)狀，這是不可逆的，嚴重影響人們的生活安全。本文針對實時監(jiān)測水環(huán)境重金屬的檢測系統(tǒng)設計，提出了系統(tǒng)可靠性檢測的方法，以供同行借鑒。