金属检测技术在环境水质分析中的应用

毛天瑛

（浙江诚德检测研究有限公司，浙江宁波 315000）

随着市场经济的发展和企业现代化水平日益提升，工业行业对于国民经济值的贡献度也越来越大。但是工业生产必然伴随着大量重金属的投入使用，这也意味着重金属污染是不可避免的。与此同时，工业生产带来的环境污染会进一步对水资源、土地资源等造成一定的影响，久而久之，也势必对我们的生产生活造成巨大的负面影响。对于环境水体检测工作的相关内容来说，重金属含量检测具有较高的挑战性，对相应的技术要求和工作人员的业务能力要求都比较高。

1 环境水质与重金属检测技术的相关概述

1.1 环境水质检测的重要性

工业生产是一个连续的工作过程，造成的重金属的排放量以及水体重金属含量不断提高。通过采取周期性的环境水质检测工作可以让水域管理部门及时地对水体情况有充分的了解，包括其中悬浮物的种类和数量以及各种化学物质的含量，从而对他们的管理工作起到有效的指导作用，及时对环境保护措施做出调整，避免对生态环境造成更大的威胁，从根本上保证水体质量的安全性。通过开展相关的环境监测活动，可以获得水质的第一手信息，明确水质条件的各种基本数据信息，从而对水质的未来发展趋势做出一定的预判，进而做出一定的应对措施。环境水质检测工作存在的意义在于采取水质检测的方法对环境情况做出充分的了解，进而采取可靠的措施对环境实施保护。通过对水质的检测获得一定的数据，然后将这些数据与国家规定的具体数值进行比较，从而判断水质质量并划分使用等级。在环境水质有望提高的前提下，可以利用采集所得的水体数据制定出相应的补救方案。水质纯度的判定方法除了水指标以外，还有很多其他的方法可以使用。随着国家经济的发展，我国的工业生产也慢慢步入了一个新的发展阶段。目前工业化进程正在不断加快，在获得巨大经济效益的同时也面临着更加艰巨的环境保护任务。工厂生产过程中大量重金属的排放对周围的水源造成了巨大的影响，导致水体质量大幅下降。

1.2 重金属的来源

经过系统性的实地调查和深入研究，发现重金属的污染来源主要有两类，分别是外源性污染和内源性污染。

（1）外源性的污染指的是由水质本身条件和流域底泥所产生的环境影响，而内源性污染指的是由饲料、药物等摄入类物品造成的水产品污染情况。

（2）在特殊地质条件下产生的重金属污染情况就属于内源性污染，地质中的重金属元素会随着时间的推移渐渐渗透到植物、动物以及水源中，进而进入到食物链最顶层——人类的体内。

1.3 水资源重金属污染的现状

经济快速发展一方面极大地便利了我们的生产生活，而另一方面又严重危害了我们的生存环境。尤其是近年来随着重金属的使用量不断增加，我们的饮食安全问题也越来越严重以及受到广泛的关注。目前工业发展速度很快，相应的重金属排放量也很大，但是水体的自我调节能力却比较弱，不能及时地净化水体环境。除此之外，水体净化速度的高低还受到政府工业部门以及环境部门工作效率的影响。大量不同的原因共同促成了生态流域中的重金属含量严重超标的现状，并导致水质恶化的速度成指数式增长，对我们的正常生产生活造成严重的负面影响。

2 重金属检测技术在环境水质分析中的应用

2.1 生物化学法

在对重金属进行相关的检测工作时，一般有两种生物检测方法（酶分析法和免疫分析）可供选择。酶分析法的工作原理是利用酶与相应重金属之间的特殊反应来间接性判断水环境中重金属的含量。酶与重金属进行反应时，酶的生物活性程度以及其溶液的pH 会有一定的变化，我们将测得pH 与规定pH 范围做比较，然后判断水质是否合格。而免疫分析法的工作原理是利用重金属元素与生物体内的抗体反应来进行判断。当然大多数情况下需要对水体中的重金属元素进行一定的特殊处理，以确保两者可以正常发生反应，之后再对相关的反应结果进行特殊的处理分析。免疫分析法相较于酶分析法而言，其检测结果的准确度更高。对于水体检测工作人员来说，免疫分析法的运用可以有效提高检测效率，减少检测所消耗的工作时间，而酶分析法可应用的检测范围更加广泛，其具有更强大的适应性。利用免疫分析法，检测人员可以通过重金属与生物内抗体发生的抗原-抗体特殊反应来对水体中重金属的含量有一个精确的数据检测。

2.2 液相色谱法

液相色谱法的水体检测是依赖于一定的分离机制，让相关溶质在固定相与流动相之间进行活动，在此过程中溶质会发生快速有效的分离，进而就可以知道其中的重金属含量信息。由于它具有快速分离溶质的特点，所以可以说是所有检测方法当中获得结果最快，检测效率相对最快的。但是这种检测方法的灵敏度比较低，从而也就导致其检测得到的结果不具备很高的可信度，也就是说该方法的实用性不是很强。因此一般不会单用这种方法展开对水体的检测工作。随着技术的发展和深入研究，发现高效液相色谱光度法可以弥补这一缺点，提高其检测敏锐度，从而大幅度提高其检测可信度和实用性。在利用高效液相色谱分析法对金属进行相关的检测时，可以把利用游离金属与其他有色显色剂的衍生反应来间接地对生成物质进行相关的检测工作。目前大多数情况下，检测人员会利用柱前、柱后以及柱上这三种检测方式来展开对衍生物的分析工作，而其中柱后和柱上衍生分析法由于种种原因，使用频率远远低于柱上分析法。如pH 为6的缓冲溶液当中，利用二甲酚橙作为显色剂，利用二甲酚橙与铅之间的特殊反应，形成红色的配合物，在此基础上，采用分光光度法测量吸光度，进而根据测量结果分析相关的重金属含量。

2.3 光谱法

以光谱法为基本工作原理的水质检测应用有很多，其中原子荧光光谱法主要是由于原子受到一定的激发后容易发射出特定的光辐射，依靠原子蒸汽来对光辐射进行一定的吸收。虽然这种方法的检测结果相对有更高的灵敏性和选择性，但是由于其实施的难度比较大，需要对多种产生荧光的物质进行一定的混合处理才可以投入检测工作，所以一般情况下会采取更加简便的检测方法，即便那些方法的灵敏度不是最高的。原子发射光谱法主要与电、热的特殊激发相结合，在依据其中原子与离子表现出的电磁辐射程度和具体情况对金属元素进行定性和定量的分析。光谱法在对水体质量进行检测分析时无论是检测速度还是检测准确度都相对比较可观，只需要根据测试重金属元素的不同含量来调整不同的辐射强度而已。该方法的缺点在于过度化的依赖高科技设备，与此同时，该方法所涉及使用设备价格比较高昂。除此之外，这种方法对于活动性较低的非金属元素来说不能实现快速地分析，具有一定的局限性和针对性。原子吸收光谱法主要以待测重金属元素的基态粒子为基础，通过测量原子共振幅来对光谱吸收的强度和相关重金属的含量进行检测分析。这种方法的使用局限性在于不可以对非金属元素进行检测，同时当分析完毕某一元素后，需要检测人员对元素灯进行更换才可以完成对其他元素的检测工作，具有一定的繁琐性。质谱法的应用原理是让水环境中的重金属物质进行转化，按照质量大小将相关重金属粒子进行排序和分离，从而得到其中的重金属含量数据。

2.4 电化学发展

在保证电化学方法检测数据足够准确的前提下，才可以将其应用到重金属检测过程中。电化学检测方法可以快速准确地把重金属和游离物分开来，极大地减轻了检测人员的工作负担。与此同时，电化学检测方法所使用到的设备仪器比较简单，检测成本相对比较低，可以实现重复检测和数据检验工作。其中阳极溶出法作为一种有效的电化学检测方法被广泛应用，它以水体中重金属元素的化学性质为研究原理，来记录化学反应中的电流及电压变化并根据元素浓度与电流、电压之间的关系来设计函数表达式，画出函数图像。虽然阳极溶出法适合于伏安融化的氧化还原反应，但是由于金属离子的浓度分析需要与氧化反应相结合，所以在实际的检测工作当中往往会选择阳极溶出法。除此之外，阳极溶出法相对于其他检测方法而言，其自动化程度不仅更高。而且反应过程消耗掉的试剂量也很少，具备精度高，结果准确的特点。

3 结束语

水质污染放任不管不仅会对正常的生产生活造成巨大的负面影响，而且会对生态环境造成难以挽回的损害，违背国家的可持续发展战略。正因如此，必须要提高对水体中重金属含量的检测工作，对水体质量进行有效的保护和改善。