关于海水中重金属监测方法研究及治理技术探索

张临

摘要：监测原理、研究现状进行分析，进一步探究测定与治理海水中重金属的有效技术与方法。

关键词：海水;重金属监测;方法;治理技术

中图分类号：X830.2    文献标识码：A

重金属在天然海水中含量很低，基本不会危害到海洋生物的正常生存。但是伴随重工业发展以及大量含有重金属的污染物被排放到大海中，就导致海水中的重金属含量不断提高，当这些重金属被浮游生物以及海洋植物吸收后，就会进入到生物链中，最终危害到人类自身的健康。所以在海洋事业的发展中，仍需采取有力的方法监测与治理海洋中的重金属污染物。

1.针对海水中重金属的常见监测方法

1.1 原子荧光法

原子荧光法现阶段在海洋重金属监测中已经得到了非常广泛的应用，原子荧光法发展到今天已经成为了技术最完善、监测灵敏度最高、监测抗干扰性能最佳的重金属监测方法之一。原子荧光法的原理主要是基态原子在吸收特定频率的辐射后被激发至高能态，而在其返回低能态的过程中会以光辐射的形式发射出特殊波长的荧光，工作人员就可以结合其这一特性，依据荧光的强度来判断监测样品中重金属的含量[1]。目前该监测技术主要用于汞、砷两种海洋中常见的重金属监测中，具有较好的监测效果。当然，该监测方法也存在一定的局限性，由于应用范围较窄，且对操作技术的要求比较高，就导致现阶段的原子荧光法通常只能用于局部地区的重金属监测中。

1.2 原子吸收光谱法

从原子吸收光谱法的工作原理上来看，其主要是利用蒸汽中待测元素的基态原子对共振辐射的吸收力度的差异，促使工作人员能够通过其吸收力度对监测样品中重金属的含量进行判断。在目前的海水重金属元素监测中，原子吸收光谱法主要用于监测定痕量以及超痕量的元素监测中。另外，原子吸收光谱法还具有较强的抗干扰能力，监测结果的准确性与操作方式的简洁性也都成为了该技术不可忽略的优势，這也就促使原子吸收光谱法在海水中重金属含量的监测中发挥了不可或缺的重要作用。不过在实际使用中，较高的成本价也在一定程度上限制了该技术的大范围推广。

1.3阳极溶出伏安法

从工作原理方面来看，阳极溶出伏安法主要是将还原电势施加于工作电极，从而在电极电势超过所需监测金属的离子析出电势时，促使海水中被监测的金属离子能够被还原到工作电极表面，如此一来就可以通过与相同条件下的海水作对比以及对电流峰高的计算得到海水中的重金属含量。该技术曾被广泛应用于对汞、砷、铅等重金属的监测，但随着近年来科技的不断更新发展，加上其检出限较低的限制，该技术目前已经较少应用了。

1.4在线稀释、预富集ICP-MS法

在线稀释、预富集ICP-MS法适用于大洋、近海、河口、咸淡水混合区域的海水水质监测，包括在线稀释和在线预浓缩两种模式，在线稀释模式适用于分析海水中的Cr，在线鳌合预浓缩模式适用于海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Ni，海水样品经过鳌合柱，将重金属直接富集在鳌合柱上，通过缓冲溶液和纯水冲洗鳌合柱去除海水中盐分基体干扰，通过在线稀释和在线预浓缩两种模式，快速测定海水中痕量重金属的含量。本方法可实现自动基体匹配、自动样品及标准系列稀释，自动化程度高，操作便捷，且方法准确度、灵敏度、精密度以及加标回收率等均能满足日常海水重金属分析要求。

2.针对海水中重金属污染的治理技术分析

2.1 物理技术

物理方法在海水中重金属污染的治理中比较常见，应用物理技术手段能够在不改变海水中重金属化学形态的条件下通过吸附、分离、浓缩等形式加以治理，常用到的方法主要包含吸附法、离子交换法、萃取法等。首先是吸附法，吸附法是去除重金属离子最为经济的技术手段，同时也是效果最为显著的技术手段之一。关于吸附材料的选取，在实际操作中有很多天然材料都能够作为吸附材料使用，但是一些容易获得的天然吸附材料在实际应用中会存在吸附性能以及可再生性欠缺的问题。因而现阶段吸附海水中重金属离子的过程中通常会采用合成高分子进行吸附，极大的提升了吸附效率。

其次是萃取法，这是净化分离物质最常见的技术手段之一。在传统的萃取过程中，通常会用到具有毒性的有机溶剂，容易出现溶剂残余或反萃处理等问题，

其三是离子交换法，这是治理重金属废水最主要的方法之一，在以往的使用中，该方法存在不易再生且价格昂贵等缺点，而在科技的不断发展中，研究人员将对pH非常敏感的聚合物作为离子交换材料，借助电解作用改变pH，从而实现了离子交换材料的再生，进一步优化了离子交换技术[3]。在实际使用中，萃取法存在大量溶剂流失并不适合大范围应用于海水中重金属的治理;吸附法与离子交换法虽然适用，但成本较高，也有一定的局限性。

2.2 化学技术

借助化学反应的形式去除海水中的重金属也是目前非常常见的治理技术手段之一。在现阶段的治理中，化学沉淀法、电解法、氧化还原法等化学技术都是应用比较广泛的技术手段。其中沉淀法在重金属污染治理中的应用最为普遍，但在实际应用中，沉淀法处理周期比较长，存在沉渣，目前来说更适合应用于应急处理的海域。另外氧化还原法比较容易出现二次污染;电解法耗电量比较大，适用于小量高浓度废水处理中。综合来说，化学处理法还存在一定的缺陷，需要进一步探索更为高效、高质的处理技术。

2.3生物技术

利用生物技术治理重金属污染的主要机理就是借助海水中微生物（或海洋植物）通过自身的吸收、积累，从而达到去除重金属的目的。与化学技术、物理技术相比，生物技术在处理海水中重金属的过程中成本相对更低、易于管理，且效率也比较高，出现二次污染的可能性非常小。虽然目前我国关于生物治理海水的技术研究还处于初级阶段，但显著的优势已经决定了其广阔的发展前景，相信在未来的应用中，生物处理技术将能够发挥重要的作用。

2.4 膜分离技术

膜分离技术主要是借助一种特殊的半透膜，通过在外界施加压力以达到在不改变溶液中化学形态的前提下分离溶剂和溶质的技术手段。在运用这一技术手段对含有重金属离子的废水进行处理的过程中，操作手法相对简便、成本较低，同时也具有节能、高效的优点，唯一的缺点就是会受到膜的寿命与膜污染影响。但是伴随近年来对膜材料性能的不断改善与加强，在现阶段的应用中工艺相对来说已经逐步趋于成熟，通过科学的运用膜分离技术在海水重金属的治理过程中，将能够发挥非常重要的作用。

总结

综上，随着近年来科学技术手段的不断发展，在监测海水中重金属含量以及治理重金属等方面都取得了一定的成果，但是海水治理并不是朝夕的工作，面对几种监测、治理方法中存在的缺陷与漏洞，还需要相关研究人员不断加以优化和完善，从而探索更为有效的监测与治理海水中重金属的方法。

参考文献

[1]张婷， 刘爽， 宋玉梅，等. 柘林湾海水养殖区底泥中重金属生物有效性及生态风险评价[J]. 环境科学学报， 2019， 39（03）：60-69.

[2]谢文琦， 杨玉峰， 梁浩亮，等. 惠州海水重金属污染特征及生态风险评估[J]. 海洋开发与管理， 2018， 035（007）：83-87.

[3]崔文文， 王习著， 王小飞，等. 水中重金属砷监测方法的等效的判定[J]. 绿色科技， 2018（20）：99-100.