环境水质检测中重金属检测技术的探讨

鲁 宪

（枣庄市生态环境局滕州分局，山东 枣庄 277500）

引言

当前，伴随着工业的持续发展，行业生产规模不断扩大，技术水平也在持续提升，然而工业生产过程中造成的环境污染问题也越来越明显，在这之中重金属污染是比较严重的。为了有效增强对环境水质检测工作的力度，必须明确污染程度与类型。现在使用的重金属检测技术种类丰富，且检测精度高，可以满足检测基本需求。据此，下文针对环境水质检测中的重金属检测技术展开了研究与论述。

1 相关概念分析

所谓环境水质检测，实际上就是指定时检测水体当中的各种化学物质、悬浮物等，从而观察水体污染有无超标，如果超标需要及时处理，确保水体污染保持在可控范围以内。使用环境水质检测能够进一步认识与了解到水体基本情况，给有关水资源管理部门提供重要依据。环境水质检测目标在于测试环境中相关水指标有无满足标准排放基本要求，水指标就是指水质量参数，该参数多用于表述水中的不同杂质类型和含量。其指标类型多，用途也存在差别，人们通过这一指标能够充分掌握当前水体状态。环境中的重金属污染是以污水灌溉、废气排放、重金属应用超标等导致的，而比较常见的重金属元素就是锌、汞、铜、锑、锡等，重金属进入水里，无法降解，通过长期积累以后，会损坏水质。倘若这些重金属渗透到食物链，除了会给人体健康造成威胁以外，也会导致生态环境受损[1]。故而在保护生态环境和水质的时候，关注重金属污染问题是必然的。为了确保饮水质量与国家标准相符，我国设置了有关重金属检测项目，以保证人体健康不受威胁，生态环境健康发展。

2 重金属的危害及其检测的作用

2.1 重金属的危害

通过环境水质检测，可从地表水，比如湖泊、河流，以及地下水、大气降水等方面了解重金属污染情况。重金属污染问题处理不当，就会带来各种危害。比如：人体健康往往需要很多常量元素，类似于钾、钙等；微量元素，如硅、铁等，如果人体缺少这些元素必然会影响到人体健康。再比如：给人体健康造成危害的重金属元素是汞、铅等，这些元素长时间存在于人体当中，会导致人体越来越虚弱，可能会出现各种急慢性疾病、癌症等，对人体的影响极为明显。

判断水体中的金属成分有无危害，是根据其理化性质、类型、浓度、形态等决定的，而非单方面就能判断出来的，即便对人体有益的金属元素浓度超标也会有毒性，使动物、植物发生中毒的情况，严重的会导致死亡。在金属化合物当中，可溶性金属相较于颗粒态金属，前者毒性更大一些；六、三价铬相较而言，后者毒性远低于前者。

重金属于人体中可以与蛋白质、酶相互作用，让其丧失活性，也会在人体某些器官内堆积，倘若超出人体可以耐受的限度，就会引发中毒，摧毁人体健康。

重金属分布较广，其会进入水体、大气等当中，而底泥是重金属的储存之地。在环境发展过程中，底泥当中的重金属形态会持续发生变化，这时就会带来污染问题。由于该金属无法被降解，长此以往积累下去，必然会威胁到人类生命安全。重金属污染是无法逆转的，故而底泥重金属污染愈发受到更多人的关注[2]。

2.2 重金属检测的作用

2.2.1 是水体污染监督治理的前提

工业经济快速发展，环境水质重金属污染超标，如果不能及时处理重金属问题，必然会污染环境，导致周围生态环境备受影响。全面发挥重金属水质检测在环境水质检测中的作用，有利于工作者寻找到重金属污染的源头，从而对其严加把控，保证工业废水达标排放，从而减少重金属污染，确保生态环境平衡。

2.2.2 能够保证检测结果的准确性

运用传统技术开展环境水质监测，很难完全了解环境水质中的重金属物质，无法真正确保检测结果无误，对下一步开展环保工作无益。反之，把重金属检测技术运用在其中，可以提供数据上的支持，确保环境水质检测精准度，严格把控环境水质。

2.2.3 确保用水安全性

现阶段，湖泊、河流等是人们平时用水的主要来源，把重金属水质检测技术运用在环境水质检测当中，有利于工作者及时发现其中的重金属污染问题，明晰污染是否超标，从而使用科学的举措加以处理，在提升环境水质检测工作效率的过程中，确保人民用水安全。

3 重金属检测技术概述

3.1 原子发射光谱法

这种检测方法是基于电感耦合原子发射器设计的重金属检测技术，这种技术的特征是检测时不会被别的因素所影响或干扰，检测精度较高。原子发射光谱法是经过电耦合设备刺激重金属原子发射紫外或者其他辐射，通过测定其光谱范围，继而按照特征谱线的特点，明晰检验样品内有无某一种元素，以及元素的实际含量。现如今这一技术能够对已知的七十多种金属加以检测，不过该项技术也有不足，尽管其识别过程不会被别的因素影响，可是后续分析时，因为对谱线强度有影响的因素很多，造成其后期分析过程中，对标准参比组分要求更高。再者，这一技术针对重金属含量高的液体检测中结果缺乏精准度，最终这一技术仅有用在元素含量的分析和确定当中，对元素形态结构分析有所不足[3]。

3.2 电化学分析方法

电化学法检测重金属含量，是以物质的电化学性质及其变化规律为依据，利用电位、电导、电流和电量等参数，测量电信号的改变来分析待测物中的重金属含量，相关检测工作人员通过科学使用电压曲线，主动参考数量对接，可以实现电位分析、极谱等方法的正确运算，从而获取到相应的数据比例。运用电化学分析方法，能尽快实现标准技术划分，对内容进行差异化的评定。通过了解参数，可以在水质原色以及浓度上开展有关实验。在使用这个方法时，会发生电源工件等配置的预应问题，必须根据有关标准执行。比如，使用玻璃电极，将其当成指示电极，饱和甘汞电极SCE设置标准是参比电极，构成电池。在这当中，Ag/AgCl，0.1 mol·L-1HC1/玻璃膜/试液/氯化钾饱和，Hg2V12/Hg电池中，可以实现玻璃电极为负极，对于甘汞电极设置成正极，可以实现电池电动势为E。检测工作人员经过对电化学分析法的有效运用，可以快速检测到水质内的重金属含量。通过有关理论研究与电器化学元素对比可以证实，在环境水质重金属检测中运用电化学方法，是科学检测中的主要技术与应用环节[4]。

3.3 生物化学分析法

这是我国环境水质重金属检测技术之一，是相当环保的一种技术，对环境污染小。现阶段，国内环境水质检测有关生物化学检测技术当中，关键技术就是酶抑制、免疫分析这两种。首先，以酶抑制来说，该检测技术基本原理就是，经过转变环境水质重金属元素酶的活性，促使重金属元素导电率改变、pH值改变，就能做好环境水质重金属检测工作了。其次，免疫分析技术运用的生物化学技术关键是抗体层面，先于被检测水质里面添加合适的抗体，让其可以和水里面的重金属元素发生化学反应，为检测工作顺利开展奠定基础。生物化学检测法和别的检测技术比较，前者优势更加明显，其性能好，对环境水质无污染，检测效率高，应用便捷。

3.4 原子吸收方法

这种方法的优势较为明显，其检测时间较短，具备相当好的灵敏度，检测操作方法简单，具备很强的抗干扰能力，总体检测结果精度高。所以，原子吸收方法在实际开展环境水质重金属检测过程中有相当大的发展和应用空间，是值得广泛推广与应用的重金属检测技术。原子吸收法应用频率最高的当属于火焰原子吸收分光光度法，不过，检测工作人员在实际运用的过程中，要想防止出现不良影响，造成检测工作效果不佳的问题，就需要在原子吸收法应用过程中关注到这些方面：第一，处理水样品时，假设样品差异性大，选择检测方法的时候需要关注到其合理性以及适用性。水样品中假设无沉淀、悬浮物，就能直接实验检测样品。水样品里面出现杂质时，理应及时使用离心沉淀加以过滤，以免发生检测有误的问题，与此同时还可以避免出现仪器设备受损。第二，提高火焰吸光度的稳定性[5]。对于水样品里面一些十分活泼的金属元素，检测人员进行检测的时候，和火焰吸收光度仪设备稳定性进行比较，要求更加严格，必须确保预热时间。保证燃气于符合基本要求的同时，进行定期检测，防止发生测量误差，出现危险情况。第三，需要提高测量灵敏度，在重金属检测过程中，要确保仪器性能与有关要求相符，需要正确测量元素特征稳定性，选择科学的测量条件。例如，燃烧头的高度、宽度等，让仪器设备处在最佳状态。

3.5 荧光法

所谓荧光就是物质通过一些光的照射以后，到达激发态，但是该种状态缺乏稳定性，伴随外部环境的干扰和影响，基态跃迁，并且在此过程中会随着光波的辐射，射出的长度相较于射光波的长度而言，前者较长一些，而其中产生的射光就是人们常说的荧光。荧光方式分成原子、分子荧光方法，操作简单，不过在实际应用过程中，有诸多缺陷和不足，比方说可应用范围小、所测金属限度低等，在运用的时候要添加一部分物质，此为限制其使用范围的因素之一。荧光法是国内开展环境水质监测工作时检测重金属的主要方式，和分光光度法原理大体相同。该种检测技术的原理就是以常温下的环境水质重金属检测工作而言，环境水质检测要先在被检测环境水质里面射入特定光线，这样一来其中的重金属会在光线下变得愈发活跃，增强元素活性，使原本静态的元素，变成动态化的，当重金属元素因子越来越活跃，那么其稳定性就很难得到有效提升，当恢复基本状态时，就会产生荧光。获取到检测所需荧光后，有关工作人员可以进一步分析荧光光谱，这样做可以获得被检测环境水质里面重金属元素涵盖的量子点、纳米材质，当荧光发射物发生反应，重金属元素含量高，荧光效果会随之而增强，检测人员在重金属检测过程中的工作也会变得更加顺畅。

3.6 紫外可见分光光度法

运用200 nm到800 nm的光谱区辐射可以由某一部分物质中价电子能级跃迁吸收力原理，也就是可以通过产生分子的紫外可见吸收光谱全面分析重金属。这种检测技术事实上是一种基于物质对光加以选择性吸收的方法，在正式应用时理应与对应的物质和重金属离子融合在一起，而特定光吸收就会让物质发生变化，该种变化会伴随重金属浓度增加而变大，鉴于朗伯-比尔定律，就可以合理开展重金属检测工作。在这种检测技术运用过程中，以铅作为离子，使用二甲酚橙和pH 6.1的缓冲溶液测定水体内的铅，铅可以和二甲酚橙结合，继而组成红色络合物，配比是1∶1，于580 mm波长位置使用分光光度法检测吸光度，可以结合铅的添加量和吸光度增强值存在的线性关系，对水体中铅含量加以实时检测。通过实践分析，该种检测技术在重金属检测过程中优势甚多，不过有谱线重叠和选择性不够等问题也应加以关注。

3.7 液相色谱法

这种检测技术在现今环境水质检测过程中具有非常好的效果，该技术最大的特征就在于可以进行高效分离，不过这一技术在运用过程中有着诸多缺陷和不足，比较大的问题就在于灵敏度不足。故而在实际运用过程中，必须要与其他检测技术一并应用，从而有效弥补液相色谱技术存在的缺陷。相当多的专家改进了液相色谱法，大大提高了重金属检测质量。比如废水重金属浓度高，必须要检测其中有无碱金属离子，第一步需要使用离子色谱测定，第二步使用对其改良后的阳离子交换柱可以对电导抑制进行检测，这样能够在短期内获取相关的检测数据，可以检测到水体内的各种离子，比如镁离子、钠离子等，与此同时能够判断出多种重金属含量。这一技术优化运用能够检测出有机废水里面有无重金属元素。

3.8 电感耦合等离子体质谱法

这种检测技术是ICP与质谱联合使用的方式，是将ICP当作离子源传递至质谱仪，经过挑选差异化的质荷比的离子检测某一离子强度，继而分析计算某一种元素的强度。电感耦合等离子体质谱方法的优势较多，比较常见的就是检测线性范围较大，可以一同测定多种痕量无机元素，可以展开单元素、多元素分析，检测限低等，在环境水质监测重金属检测过程中，该种检测技术可以用在除汞之外的一切重金属元素检测当中。不过，这种技术也有局限性，例如价格较高、样品介质影响大等，而且因为仪器复杂，对操作人员的专业能力也提出了严格的要求。这部分局限性阻碍了电感耦合等离子质谱法有效运用，现如今仍在普及过程中。

3.9 流动注射分析法

这种检测技术起初出现在20世纪70年代，并于80年代大规模推广应用。这一技术是把需要检测的水体样品，注射在密闭的空间内，空间当中有稳定、高速流动的检验用液体，促使水体随着液体流动构成流动带，接着经过对应的设备检测水体样本于流动过程中光度的吸收能力和电极电位，继而明晰水体样本内重金属类型、含量。这种技术是现阶段检测效率相当高的一种检测手段，而且设备结构简单，稳定耐用，在大规模环境水质监测中具备较大的应用空间，不但用在水质重金属检测当中，在其他领域同样运用甚广。除此以外，流动注射分析法能够大大降低检测时各种人为因素带来的影响，增加检测精度，所以这一项检测技术通常使用在化学试剂高的环境水质的检测中。

4 提升重金属检测技术应用效果的策略

4.1 根据水质的实际情况选择检测技术

我国地域辽阔，各地区地理环境差异较大，水质也是不同的，因而挑选适于本地的检测技术开展水质重金属检测工作十分重要。重金属检测技术都有各自的优势和劣势，比如，液相色谱特征在于能够使用液体作为流动相，固定相能有不同的类型，其优点在于技术简单，操作方便，检测效果中等。然而，该检测精度低，无法正确反映出本地水质情况。生物化学分析方式的特征在于涵盖免疫分析、酶分析法，能够准确检测重金属，效果佳。电化学方式可以排除水质里面的盐分，防止对检测造成不良影响，优点在于使用的设备仪器占用空间小，检测成本低，检测效果中等。这些检测技术在选择过程中，需要因地制宜，具体问题具体分析，展开科学的检测，才能获得最佳检测效果。

4.2 完善相关制度

检测重金属的时候，相关检测机构需要构建完善的管理体系，并确保贯彻落实在检测工作的各个环节当中。在设计体系的时候，应结合检测流程操作情况，避免照搬理论，或套用其他管理体系。科学的监督机制能够让相关责任方都严格遵循协议，展开科学有效的工作。与此同时在开展实际工作的过程中，必须要求工作人员认真记录，对工作进行总结和反馈，这样有利于上级了解检测情况，继而进行有效调整[5]。

4.3 加强资源管理

检测工作者本身的能力和重金属检测过程中的精准度紧密相关，故而检测工作者需要提高自身能力素养。检测机构需要对检测工作者进行经常性的业务培训，强调标准化与统一化的工作要求，从而获得良好的培训效果，让检测工作者提升理论与专业素养。如：在疫情防控过程中，相关部门为确保社会复工、复学以及复产，在市民饮用水卫生方面及时检测水质，掌握饮用水水质变化与卫生情况，相关部门开展供水水质抽样检测。在检测过程中，疾控中心专业技术工作人员要对供水单位、人员疫情期间的饮用水安全知识、消毒处理等工作加以宣传指导。与此同时也需要增强居民用户对水质的关注，反馈出水质问题。在疫情防控过程中，按照实际情况选取水质检测方法，合理开展水质检测，避免疫情复发，确保人们正常生活。

5 结语

总而言之，环境水质检测中重金属检测是一项系统性的工作，需要花费一定的时间和精力，步入二十一世纪以后，我国处于高速发展阶段，城市垃圾和工业废水等不断增加，破坏了环境水质，导致生态环境失衡，威胁到了人体健康。面对当前现状，我们需要从各方面思考，科学使用重金属检测技术。由于相关技术分别有各自的优劣势，所以在实际检测当中，需要结合不同的检测技术合理使用，从而保证检测结果的精准。