水环境重金属元素污染现状及检测系统设计

曾梓娈

（桂林理工大学环境科学与工程学院，广西 桂林 541000）

水是生命的起源，在人类发展生活中居于至关重要的地位。随着经济全球化的迅速发展，人类的用水需求不断增加。如今，人类淡水资源的消耗量越来越多，许多废水没有经过相关处理就随意排放，对水体环境造成了污染，对生态系统的结构、功能、水资源的利用具有严重影响，以至于许多国家水资源短缺的现象[1]。

工业废水排放，是导致水环境污染的重要因素，水质由于工业生产的不同需要有所差异，许多与原料相关的物质，其储存形态也不相同，不同企业排除的废水千差万别，进入河流、湖泊的重金属元素沉积，增加了水体自净的负担，造成了比较严重的水环境污染，对经济发展产生不良影响，不利于人类的健康生活。

1 水环境重金属污染现状

湖泊、水库、生活饮用水等水体资源统称为水环境。水环境重金属污染，是因为工业废水的大量排放造成的，导致水质环境发生严重改变。地球上的水资源比较丰富，但是人们开发利用的淡水资源比较少。由于农业生产污染、工业、生活用水污染等，造成水环境比较严峻[2]。在农业生产生活中大量使用有机氯农药，在降水的作用下，残留的药物渗入地下水体中。

工业生产过程中，产生大量废水，有些厂家没有根据严格要求对废水进行处理，就将废水排入河流，造成水环境污染加剧。

人类过度使用水资源、过度开采，不利于植被生物的生长，导致严重的水土流失等相关问题，还会加重水体环境的污染程度。农药成分大多是持久性的有机污染物，进入土层之后很难降解，会越积越多，加快了土壤的污染程度，降雨之后随着雨水流入湖泊，加快水体污染的速度，这些都是息息相关的。水体环境的重金属污染，是因为过度开采矿石、企业排放废水造成的。

水体环境中的重金属污染影响水体生物的生长，严重影响着人类的健康。随着工业水平的不断提升，水环境中即使农户污染现状不断加重，不利于人类的发展。饮用水主要来源有河流、湖泊等淡水，其中主要的污染物就是汞，其次就是铬和铅污染。

据研究显示，长江上游因为工业废水的排放，使水体环境污染程度不断加重，有些重金属污染物没有得到科学处理就排放，严重影响生物的健康安全。太湖、松花湖的重金属元素污染也呈现逐渐上升趋势。

工业废水的排放，由于空气污染造成酸雨现象，河流中的沉积物汇入大海，造成重金属元素污染的状况不断加重。水体环境的重金属污染，不仅会对水中生物造成严重损害，还会间接影响人们的饮食生活安全。所以，水环境重金属元素污染的处理迫在眉睫，如果不严加监管，会造成更加严重的生态失衡。

2 水环境中重金属元素检测系统设计

2.1 整体结构

水环境中重金属元素检测系统，包括水路系统、检测电路、电极系统等内容。检测电路工作主要是合理控制工作流程，做好数据收集工作，实现水路系统控制、传输相关功能。水路系统是为了仪器的控制，在实际检测过程中导入不同溶液，在检测完成之后清洗管道。

由于单通筏多管道系统水路相对复杂、实际操作过程比较复杂，为了解决这一问题，系统实现注射泵配合多通筏设计代替原先的结构。为了实现系统的稳定性功能，应用传统三电极系统。

系统使用无线收发模块与远程PC端进行数据交换，通过微处理器对相关数据进行分析，对实验结果进行及时记录，并且记录相关的工作数据，发送至PC端实施深度处理。传输实现后，微处理器借助泵阀控制水路，对管路进行清洗，接下来开展下一阶段的检测，见图1。

图1 系统检测

2.2 系统误差自动补偿法的实现

要想使电路系统验证自身功能满足正常工作的需求，减少不必要的检查步骤，添加可靠性检查功能模块，对其可靠性进行检查。在实际微处理过程中开始多路模拟开关，增加可靠性检查的相关内容，实现自由状态与工作状态的简单切换。使用微处理器输出准确点位，及时记录输出结果，检查其与预期结果是否存在误差，检查电路是否正常。如果结果显示正常，就要对系统的可靠性进行测验，使用水路系统将需要测验的溶液置入测试腔内，通过微处理器对恒电位仪实施输出扫描，与此同时，详细记录实验过程及结果。如果结果现实异常，就要认真检查系统输出过程中存在的问题，若结果无限接近于零，就说明三电极系统的确是在溶液中浸没，如果结果曲线平稳，就说明系统运行过程中出现异常。

综上所述，地球上的海洋水资源比较丰富，但是人们日常生活中经常用到的是淡水资源，因为生活污染、工业污染等因素，加快了水体环境的污染进程。在农业生产生活中大量使用有机氯农药，在降水的作用下，残留的药物渗入地下水体中。

由于工业生产带来的大量废水，加重了水环境重金属元素污染的现状，这是不可逆的，严重影响人们的生活安全。本文针对实时监测水环境重金属的检测系统设计，提出了系统可靠性检测的方法，以供同行借鉴。