关于水环境重金属检测技术探讨

李军华，吴智慧*，谢 芳

（1.新疆维吾尔自治区环境保护科学研究院，新疆 乌鲁木齐 830011；2.新疆环境污染监控与风险预警重点实验室，新疆 乌鲁木齐 830011；3.新疆清洁生产工程技术研究中心，新疆 乌鲁木齐 830011；4.国家环境保护准噶尔荒漠绿洲交错区科学观测研究站，新疆 乌鲁木齐 830011）

众所周知，重金属对自然环境、水资源都有着极为严重的危害，即便水体拥有自我净化能力，但如果污水排放量严重超标，或其中的重金属含量超过一定范围，水体的净化功能也无法发挥作用。自然界中的水是循环流动的，被重金属污染的水源很有可能会在循环系统中流向人们的日常生活，稍有不慎就会被引用，或是成为农业用水，最终的受害者还是人类自己。因此，为了尽可能减少对生态环境、人类身体健康的危害，加强水环境重金属检测技术的研究具有重要意义。

1 水体中重金属污染源

（1）重金属的工业污染源。机械制造、化工中产生的重金属废水（含有铬、铜、锌等重金属离子）是对水土污染最严重的和对人类危害最大的工业废水之一。

（2）废旧电池的污染。每年报废的数百亿节废电池绝大部分都没有回收，泄漏到环境中，造成了极大的污染和危害。根据有关调查显示，一节电池埋在土壤中，就能够让该区域的土壤永久失去活性，其肥沃程度大大降低，无法当成耕地或种植树木。如果将电池丢弃在水中，会让600吨水受到严重污染，必须要经过特殊加工才能够被人们使用。

（3）城市化建设产生的影响。当前我国经济发展迅速，城镇化建设脚步进程加快，在基础设施不断完善的背景下，会带来更多的环境污染问题，尤其是水资源污染。很多建筑材料都会和生活垃圾、工业废水混合进入到江河中，对淡水资源造成巨大破坏。除此之外，人们生活水平不断提升，工业化进程加快，各种机械设备的蓄电池、含铅汽油以及其他重金属物质也会随意排放到自然水中。

2 水环境中重金属的检测技术方法

2.1 原子吸收光谱法

不同含量的原子对光谱的吸收程度存在差异，正好利用这一原理来对水环境中的重金属进行检测。该方法在应用过程中并没有看上去那么简单，因为被检测的重金属类型不同，其分布、所在区域等都存在较大差异，部分金属只适合在水环境周围检测，部分重金属的检测并没有场地要求，而是要利用到特定的光谱。

2.2 激光诱导击穿光谱法

该方法主要是应用到了激光，使物质中的原子变成离子，这样一来就更方便检测工作的顺利开展，也能够确保检测数据的真实性，在对水环境中重金属进行定量、定性分析时具有重要作用。但该方法在国内的发展仍然处于起步阶段，和发达国家相比仍然具有较大进步空间。

2.3 酶抑制法

主要原理在于，在重金属的水样中加入某种生物酶添加剂，用于检测重金属的含量是否超标；还可以加入检测剂，判断是否存在重金属污染的标志就在于，检测剂的颜色变化。

2.4 生物传感器法

当前我国科学技术发展迅速，越来越多先进技术都被广泛应用到水环境的重金属检测中。生物传感器法就是要利用到特定的监测设备，该方法的直观性比较强，操作简单，唯一的缺陷在于设备携带不够方便。

2.5 溶出伏安法

利用该方法来监测水环境中的重金属含量，主要依靠电解质原理，而且要求检测人员了解并掌握金属活动行顺序表。在使用该方法之前，有关人员就要假设水环境中含有某种重金属，再通过该方法对其猜想进行验证。该方法在应用过程中的主要流程如下。首先，配置电解质溶液，根据现场情况选用合理的正负极材料，组装设备；其次，将组装好的设备通电，在设备运行过程中，水体中的重金属离子就会吸附在电解质的两极；最后，对两极材料上的重金属离子进行计算，从而判断水环境中的重金属是否超标。

2.6 生活传感法

水具有较强的流动性，在人们把污水、含有重金属的废水排放到自然河流中时，很有可能在循环作用下，这些废水又流向人们的生活。如果应用了重金属含量超标的水体，就会对人们身体健康造成严重危害。为了解决这一问题，技术人员可以应用相应的设备，对人们生活用水中的重金属进行检测。

3 水环境重金属污染的防治对策

3.1 控制污染源头

人们的日常生活离不开水资源，如果水资源遭受污染，也会对整个生态系统造成严重后果，在水环境重金属污染防治过程中，重点要从源头进行治理。如果依然采用传统事后控制的方法，在污染治理时会耗费大量人力物力和资金，得不偿失。首先，要采取针对性的策略，对污染源头进行控制，避免将重金属污染物直接排放到自然水体中。其次，国家和政府要充分发挥引导职能，从法律法规层面，对破坏生态环境的个人、单位进行严厉处罚。第三，要查明污染源头，大多数重金属污染源都为工厂、矿铁单位，要对这些部门进行严格管理。可以加大技术研发力度，简化工业流程，减少向自然环境中的重金属排放。最后，要合理控制废水排放，将水污染治理工作划分为多个不同的阶段，对不同地区进行差异化管理，在污染较为严重的地区，加大资金、人力投入。

3.2 采用不同的重金属水污染治理方法

常见的方法如下：①化学法。可利用化学沉淀反应加入一些阴离子使金属离子沉淀，具体又可以分为中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法等。在采用化学沉淀法处理重金属废水时，会产生大量的重金属污泥，需要妥善处理；②物理法。离子交换法是物理治理方法中的一种，主要是通过离子之间的交换，尽可能降低自然水体中重金属的浓度，以实现净化水体的效果。该方法具有较大的开发潜力，和化学法相比，对水资源的破坏程度较轻，可以实现广泛应用；③气浮法。该方法充分利用到了气泡的吸附作用，将水和重金属分离开来。在实际应用过程中，通过特殊手段，在水中产生气泡，并将气泡粘附在固体颗粒上，通过气压、密度和重力作用，实现固液分离。在水处理中应用的较多的是压力式浮气法。

3.3 对水体重金属污染的修复

3.3.1 稀释法

稀释法的主要原理就是增加水比重，将纯净的水资源和受到重金属污染的水体相融合，从而达到稀释的目的，重金属含量不变，增加水资源含量，从而降低该水域中重金属的含量，就目前情况来看，该方法在污染程度不高的水体中得到了广泛应用。但是其缺陷在于，不能从源头上减少水域中重金属的含量，而且由于重金属一直都存在并会发生累加，当污染物积累到一定程度时，会需要利用到更多的水资源进行稀释，因此这种方式逐渐被否认。换水法主要就是将被重金属污染的水体移出，换上新鲜水，而减轻水体污染的方法，适用于鱼塘等水量较小的情况。

3.3.2 物理化学吸附法

吸附法作为重要的重金属治理手段，在实际治理过程中得到了广泛应用。在应用之前，需要对该片区水资源重金属污染情况进行全面调查，分析其受污染的严重程度，通过化学物质或物理材料，对水中的重金属进行吸附，从而减少水域中重金属的含量，实现净化水体的目的。通常来说应用到的材料种类多样，包括活性炭、膨润土、工农业废料等，其中活性炭是较为理想的选择，其吸附能力强，成本低，是很多水污染治理部门的首选。但活性炭并非在所有场合都适用，因为其不具备再生能力，不能重复进行使用。膨润土是以蒙脱石为主要材质的黏土岩，和活性炭一样具有很强的污染物吸附能力，这主要是因为该材料具有较大表面积，能够在面积较大的水域中使用。

3.3.3 混凝法

混凝法和化学处理法的应用原理类似，都是在水体中加入某种特殊的化学物质，例如絮凝剂，将水中的污染物、固态颗粒、混凝剂等吸附起来。在吸附完毕后，较大的絮凝体颗粒密度比水大，就会沉降，该方法在废水处理中的应用十分广泛，尤其是在治理较为浑浊的水体时，有显著效果。但是混凝法在应用过程中具有较强的局限性，一般需要和其他方法结合起来进行使用。

4 结语

总而言之，当前我国城镇化发展、工业化发展迅速，也有很多污水、重金属含量超标的废水被排放到自然水域中，严重影响了生态环境和人们身体健康，加强对重金属排放的控制，以及利用相应的检测技术对水环境中的重金属进行检测十分有必要。只有这样才能够从源头上解决重金属污染问题，改善水体环境，推动我国生态环境保护工作的顺利开展。