地表水中重金属的监测技术现状

2015-11-23冯玉立贾雪菲

河南科技 2015年11期

冯玉立贾雪菲

（洛阳市环境监测站，河南洛阳 471000）

Feng Yuli Jia Xuefei

（Luoyang Environmental Monitoring Station，Luoyang Henan 471000）

随着工业化进程的加快，社会生产力水平不断提高，同时也暴露出严重的环境污染问题。大量的工业废水、城市生活垃圾等排放到环境中，导致地表水体中重金属元素不断富集，严重威胁着人们的身体健康。对此，政府部门制定实施了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，构建了相应的重金属污染防治体系，从而实现对水资源的有效保护［1］。

1 重金属污染的危害

1.1 环境污染

通常情况下，重金属多以天然浓度在自然界中广泛存在，但是随着人类活动的加剧，对于重金属的开采、加工、冶炼等活动不断增加，各种富含重金属元素的污染物排放到自然环境中，导致重金属元素在土壤、大气和水体中不断富集，引发了严重的环境污染。

1.2 人体伤害

重金属不能被生物降解，同时具备生物累积性，可以在食物链的生物放大作用下不断的富集，最后进入人体，威胁人们的身体健康［2］。

最近几年，我国水体重金属污染事件时有发生，如湖南儿童血铅超标事件、浙江台州村民血铅超标事件等，不仅造成了严重的影响，同时也威胁着社会的稳定发展，因此，做好重金属污染的监测和预防控制，是当前环境保护部门需要重点关注的问题［3］。

2 地表水重金属监测预处理

2.1 重金属种类划分

存在于地表水中的重金属元素，根据其物理状态和可过滤性，以孔径0.45mm的滤膜为衡量标准，能够划分为两种不同的类型，即可过滤金属与不可过滤金属。其中，可过滤金属也称溶解性金属，包括了金属水合离子、有机无机络合物，以及滤膜的胶体离子；不可过滤金属也称悬浮态金属，无法通过过滤进行分离，一般需要将滤膜与悬浮物一起进行相应的化学消解，然后才能对金属含量进行测定。

2.2 过滤与酸化

对于水体中重金属元素的处理，应该首先利用0.45mm微孔滤膜，进行相应的抽滤处理，并使用含有硝酸酸化聚乙烯瓶，对滤液进行收集。通过相应的酸化处理，能够有效改变水体原有的化学平衡，将悬浮物和颗粒中尚富含的重金属元素转入到溶液中［4］。

2.3 样品消解

在自然环境中存在的地表水，通常组分都比较复杂，而且多数污染组分的含量低，形态各异，在进行分析测定前，需要对其进行相应的预处理。消解处理能够破坏水体样本中的有机物，溶解悬浮性固体，同时将不同价态的重金属元素氧化成单一高价态，或者转变为易于分离的无机化合物。对于环境水体中重金属元素的消解，通常可以使用硝酸消解法或者硝酸-高氯酸消解法，对于那些难以消解的物质，可以使用微波辅助消解［5］。

3 地表水重金属监测技术现状

3.1 原子吸收光谱法

这种方法是水体重金属检测中应用最为广泛的方法之一，具有检出限低、灵敏度高、检测速度快、抗干扰能力强等优点。在实际应用中，原子吸收光谱法对于样品预处理的要求比较简单，只需要进行酸化和过滤。如果该方法与热解-原子吸收光谱法相互结合，可以实现对废水中痕量无机汞以及总有机汞含量的分析。具体来讲，首先需要使用45μm滤膜，对样本进行过滤，检测出无机汞的含量，然后使用热解法，对样本中的总汞含量进行检测，最后，两个步骤得出的含量差，就是总有机汞含量。

3.2 电感耦合等离子体原子发射光谱法

该方法是在原子发射光谱法的基础上衍生出来的，主要是利用氩等离子体所产生的高温，使得试样完全分解为激发态的原子和离子。由于激发态的原子和离子稳定性较差，外层电子会从激发态向低的能级跃迁，发射出特征谱线，如下图所示：

通过光栅等分光后，利用专业的检测仪器，对特定的波长强度进行检测，强度与浓度成正比。这种方法具有快捷便利的特点，能够对水样中存在的多种重金属元素进行同时测定，在常量、微量和衡量分析等方面有着显著的效果。

3.3 原子荧光分析法

该方法是利用一定波长的x射线对材料进行照射，使得元素处于激发态，激发出光子，形成相应的荧光x射线。由于不同元素的激发态所蕴含的能量存在一定的差异，因此其所产生的荧光x射线也有所不同，结合射线的强度和波长，可以明确待测元素的种类和含量。这种方法具有选择性强、灵敏度高、方便快捷、取样较少等优点，能够对六十多种元素进行测定。

3.4 紫外-可见光分光广度法

基本原理：分子中存在的某些基团在吸收200-800mm光谱区的紫外可见辐射光后，会发生电子能级跃迁，产生吸收光谱。不同的物质具有不同的分子原子结构，吸收光能量的情况也有所不同，因此，可以根据吸收光谱上某些特征波长处的吸光度，对物质的性质和含量进行测定。需要注意的是，这种分析方法必须具备一定的假设条件：不同的物质吸收光的种类存在很大的差异，当重金属元素与其他物质相互结合后，对于特定光的吸收就会出现变化，而且被检测对象中重金属元素的含量越大，则变化越显著。