探讨水中重金属监测质量的控制办法

刘 舟

（四川省乐山生态环境监测中心站，四川 乐山 614000）

改善水体环境，是我国环境保护的重要组成部分。新时期背景下进行水中重金属监测工作，能够帮助相关监测部门准确获取重金属监测数据，进而实现水环境质量的有效控制。工作人员在水中重金属监测质量控制实施过程中要严格地参照《环境水质监测质量保证手册》《地表水和污水监测技术规范》等内容的要求，以期提高污染排放标准，持续改进水质监测质量控制体系，实现水质监测、质量控制的精准治理。在区域经济的推动之下，水中重金属污染事件屡禁不止，严重威胁人体健康以及周围的生态环境。水环境重金属监测工作也存在着极大的风险，重金属监测成为相关部门水环境治理的重中之重。在开展水中重金属监测工作时，相关工作人员要不断地研究水中重金属污染状况，为国内相关水环境质量控制工作提供参考依据。因此，解决水中重金属污染问题是实现环境治理的有效手段。

1 水中重金属危害

在水环境中，如果某种金属的密度每立方米大于4～5 g则该区域的水域可能会出现重金属污染，常见的重金属元素包括铜、锌、铁、锰、汞等各类化学物质。常见的汞、铅等物质具有较大的毒性。然而，并不是所有的金属物质对人体都有害，比如铁。在工业生产过程中出现的重金属废水，会给周围的自然生态环境造成极大的污染，相关人员如果不加处理，直接将其排放到地表，会在藻类、鱼类等生物体内富集并通过食物链的作用，不断地流入到人体，威胁人们的生命健康安全。在某种程度上，和有机污染物相比，重金属污染较为复杂，比如：近年来在云南曲靖地区非法倾倒铬渣，以及在广东龙江出现的镉污染等等，均属于水体重金属污染事件，严重的会引发人体基因突变，引发各种各样的病症。湖南区域以及陕西地区儿童血铅超标事件等，各种水中重金属污染事件引发人们深思。

一般情况下，重金属污染主要是由于重金属元素以及化合物形成的，常见的由采矿废气排放、污水灌溉、使用重金属制品等等，可能是由于人类活动产生的，也可能是由于中国城市化进程日益加速，重金属污染产业的规模逐渐扩大，矿山、金属冶炼、石油化工、农药、饲料、皮革、印染等，再加上部分企业非法采矿，会造成超标污染，使得我国重金属污染朝着高发的趋势发展[1]。

2 我国水中重金属监测质量控制现状

我国重金属污染出现了区域性的差异，珠三角有大量的生产印刷线路板的企业，导致当地的河流、土壤以及近海区域产生了重金属污染。在现阶段，由于中国工业的不断转移，原有重金属污染物很可能仅仅零星散布于西北地区，但是由于我国东部地区的高能耗、重污染工业项目不断发展，慢慢地产生转移，特别是重化工企业、太阳能光伏发电系统公司、生物制药企业等。再加上该区域环境的监察力量严重不足，中西地区污染事故也频频出现，水中重金属污染对生态环境的影响是极大的。主要是由于重金属污染不可降解，在环境里日复一日的累积和循环过程中，会对人群产生莫大的威胁，会使人体内蛋白质与各种酶发生相互之间的化学反应，失去活性，在人类器官中富集，造成慢性中毒、急性中毒等等；血铅可能引发贫血症，导致神经机能失调和肾损伤；而镉的毒性很大，在人体内长期积蓄，使泌尿系统发生病变。镉也能在人体内能够取代骨中的钙，使骨骼严重软化，严重影响生物体内锌的酶系统。重金属污染防治工作势在必行，加大重金属污染治理建设，严格地参照重金属污染治理实施方案，明确水中重金属污染重难点，解决重金属污染的问题。

依据上述内容，在进行我国水中重金属监测质量状况分析时，要考虑到水体环境的现实状况。虽然在科学信息技术的推动之下，我国对水体环境重金属监测和质量控制工作的重视度有所提升，在各个区域也纷纷设置了相应的监测站点，对水中的重金属指标有机监测。常见的重金属监测方法主要有分光光度法、原子荧光光度法、石墨炉原子吸收法等等。以上在水中重金属监测过程中都取得了不错的成果，然而仍然缺乏完善的监测标准。虽然在水中重金属监测过程中，可以使用电感耦合的方式监测中水体中富含的铝、铜、铅、锌、铁等重金属元素，然而电感耦合法仪器因为价格昂贵，无法在大部分区域广泛推行。

现阶段在水中重金属监测指标体系落实过程中，尤其是在实施阶段，绝大部分的监测部门可能过度地依赖地表水环境质量监测标准，并没有和当地的重金属污染源进行融合，这就导致监测效果大打折扣。尤其是在进行地表水断面监测时，相关技术人员为了图便捷只是将监测站点设置在江河湖泊的目标范围以内，目标区域范围狭窄，导致监测效果明显不足[2]。

3 水中重金属监测质量的控制方法

3.1 应用在线监测技术

目前，在进行水中重金属监测质量控制过程中，绝大多数的区域只是停留在实验阶段，最常用的是电感耦合等离子质谱仪法、原子吸收分光光度法等等，甚至有些区域使用化学比色法、离子色谱法等等。在应用过程中，原子吸收光谱法一般一次只能分析一种金属元素，而电感耦合等离子质谱仪法在应用过程中能够同时分析多种元素。常用的电感耦合等离子发射光谱法、电感耦合等离子质谱法，在应用过程中，不管是运营维护还是设备采购费用较高，无法真正地投入到重金属在线监测领域。为了有效地解决上述监测方法在水中重金属监测过程中存在的不足在线监测技术应运而生。水中重金属在线分析主要使用电化学分析法（别称：分光光度法）以及比色法，和国外发达国家相比，我国重金属在线监测起步相对较晚。

3.1.1 分光光度法

分光光度法在应用过程中能有效地监测锰、六价铬、锑等等重金属物质。实质上，每种重金属在监测过程中对应的方法可能略有不同。因此，在应用过程中，技术人员要保障每个在线仪器设备对应一种重金属。在线监测技术的应用也有一定的范围，它主要使用在重金属浓度较高的水体监测中。而对于电化学法在应用过程中，能够有效地监测水体中的汞、铜、锌、锰、铁等重金属元素物质[3]。

分光光度法在应用过程中它具有一定的优点，它是水中重金属元素监测最常用的化学分析方法之一。在使用过程中，重金属元素离子能够和某一特定的化学试剂发生化学反应。不同的金属物质一般具有特定的吸收波长光，可以通过吸光光度与被测组分之间的浓度关系，确定重金属元素的组成。一方面，分光光度法在使用过程中操作较为便捷，使用可视化的显色剂能有效地消除其他金属组分的干扰，同时还能够提高系统的准确性和稳定性。该技术在应用过程中，仪器设备运营维护费用较低，且体积小，这是水中重金属监测的重要参考指标之一。另一方面，分光光度法在应用过程中需要使用不同的显色剂，使用特殊的方式进行分析过程的处理，比如氢化物发生剂、掩蔽剂等等。

除了上述内容，分光光度法在应用过程中也有一定的缺点，主要是由于该方法在重金属在线分析过程中灵敏度较低。比如：技术人员在进行饮用水、地表水甚至是污水处理设备排放口重金属监测时，该技术的准确度不高[4]。

3.1.2 电化学法

电化学法在应用过程中，为了有效地实现不同模块之间的协同作业，需要根据重金属监测的实际内容，将使用到的仪器划分为不同的模块，帮助监测人员进行水体中重金属的全面监测，同时也能够避免有机物产生的干扰，电化学法能够有效地将化学变化和电的现象紧密连接。电化学法在应用过程中离不开工作电极以及适宜的工作环境，在分析时不会产生对人体危害性较大的副产物，然而该方法在应用过程中却容易受到水中有机物的干扰。因此，电化学法在进行水中重金属在线监测时，需要进行预处理。现阶段，市面上也出现了大量的无汞电化学溶出重金属分析仪，在使用过程中，它能够有效地对同一水样加标连续对比分析。主要是由于电化学法在使用过程中，它主要的分析对象是某种金属离子的总量，例如：总铅、总镉等。在化学分析时，不可避免会引入汞，我国出现了首例HMA—2000（Pb），图1、图2是其与国外某铅分析仪器对比（注：量程0—100 μg/L）。

图1 国内HMA—2000（Pb）分析仪连续运行试验结果

图2 国外某分析仪连续运行试验结果

通过上述对比分析，在水中重金属电化学在线监测技术应用过程中，国内HMA—2000（Pb）分析仪器的应用效果，不管是在重现还是准确性层面均具有明显优势[5]。

3.2 应用生物监测技术

水中重金属监测过程中也可以使用生物监测技术，主要是考虑到生物体和生存环境之间的影响。如果水环境出现污染，那么鱼类或者是藻类会在最短时间内做出响应，鱼类可能会出现明显的呼吸局促。如果浓度超标，甚至会诱发死亡，传统生物监测技术耗费时间长。为了有效地缩短监测时间，目前常用发光细菌法，根据细菌呼吸以及生理反应分析细菌发光强度，进而测试重金属含量。微生物群落监测技术应用时间较长，目前，随着重金属污染物不断变化，微生物监测技术也在不断优化。除了上述内容，在水环境重金属监测时也可以使用生物行为反应监测技术，主要是基于各种水生生物在遭受污染物时产生的趋利避害行为。基于此，帮助人员采取有效措施，制止重金属污染的进一步扩散。水生态环境是重要的自然资源，保护水资源是整个社会为之奋斗的共同目标，强化水环境保护工作，加大重金属元素的监测，灵活运用生物监测技术，准确地判断水中重金属毒性状况[6]。

3.3 强化重金属的科学监管

为了精准的计算出水中重金属含量，需要不断地引进先进的监测技术，在重金属监测时建立完善的监测体系，根据水中重金属污染状况，加大预警应急体系的实施，深入调查区域的重金属水质状况，采取有效的重金属监测方法，提高人员的综合水平。尤其是在进行地表水大量重金属元素物质监测时，要选择恰当的方式。采用科学的质量控制方法，维护水质安全。实际上，水环境污染并不是某一种元素引发的，它是多种污染物共同作用产生的符合性污染，不管是化学监测、物理监测还是生物监测，在应用过程中要融合各个技术的应用优势，第一时间内探测到水体中重金属的浓度，建立完善的环境质量标准，形成健全的污染物排放指标[7]。

一方面，有关地方政府要加强对水中重金属监测断面的设置管理工作。考虑到国控、省控、市控等，首先，在重要地段设定监控断面，并全面分析具有重大重金属污染物以及潜在重金属特征的江河和湖库。同时，有关人员还必须加强对监控指标的监管工作，并定时进行水体重金属分析监测工作，以甄别重金属特征污染物，将其纳入监控指标体系。常见的监控指标，包括铅、镉、汞、砷、铜、锌。另一方面，开展地区重金属专项监测工作，落实三级审核制度，参照地表水和污水监测技术规范，及时地进行水中重金属污染数据的报送以及报表的编制。值得注意的是，相关人员在水中重金属监测质量管理过程中，需要做好前期的样品处理工作。在样品采集完成以后，需要进行后续的样品制备工作。在水中重金属监测时，要参照《水和废水监测分析方法》进行样品制备[8]。在水中重金属监测方法选择过程中，要结合实际情况，在监测能力允许的条件之下，优先选择电感耦合等离子体发射光谱法以及电感耦合等离子体质谱法，全面提高系统的监测效果。在水中重金属监测落实过程中，还要考虑到实验室的仪器条件，更好地推动水中重金属监测顺利实施，为污染源环境保护提供大量的数据支持。

4 水中重金属监测发展趋势

水是生命之源，饮水安全是国家公共卫生安全体系的重中之重。重金属监测质量控制办法在落实过程中，要重点围绕水温环境保护内容，积极地响应国家在水中重金属监测号召。例如：在线监测技术应用时要提供足够的技术支撑，融入绿色环保、可持续发展理念，而分光光度法在使用过程中虽然不会对周围环境产生危害，然而在应用时离不开人员的维护，为了尽可能地降低设备一级技术在监测过程中的成本，避免监测产生的污染。相关研究人员也要致力于各项监测技术的升级工作，尤其在目前的水中重金属监测评估工作开展过程中，可以结合先进的信息技术不断完善和改进，使得重金属污染监测操作朝着快速、可行的现场监测方向发展，并采取有针对性的防范措施，做好水中重金属监测机理以及影响因素的评估工作，提高监测精度[9]。

5 结论

目前，在水中重金属监测质量控制过程中，绿色监测理念深入人心，分光光度法在应用过程中较为传统，更容易被监测人员接受，它和电化学相比成本较低。而技术人员在进行中的浓度水中重金属元素在线监测过程中，电化学分析技术是首选。然而，相关人员在应用过程中要考虑到电化学技术对环境以及设备运营维护产生的影响。现阶段水中重金属监测存在各种各样的问题，随着各项制度不断完善，重金属在线监测市场也日趋成熟。虽然在现阶段，市场上的重金属在线分析产品良莠不齐，但是在实际应用过程中，随着当下水中重金属污染问题受到业界的广泛重视，不管是重金属在线监测，还是生物监测法的应用最主要的目标是为了改善水体的生态环境。值得注意的是，在各项监测方式应用过程中，要配合绿色监测理念，尽可能地改善人们赖以生存的居住环境。在水中重金属监测质量控制办法落实过程中，要严格地参照重金属污染防治“十三五”规划，结合区域重金属排放状况以全面、准确、客观，反映目标区域水中重金属污染，开展水中重金属专项预测工作，发现区域地表水重金属污染状况以及潜在的风险。采取行之有效的方法，优化水中重金属监测质量，使用在线监测技术、生物监测技术等等，开展全面而又具体的水中重金属监测工作，保障人们用水安全。