地表水中重金属监测方法的探讨

三亚市环境监测站 海南 三亚 572000

引言

工业化建设进程的加快,重金属排放量不断上升,特别是生产力的持续发展,环境污染问题也日益加剧,大规模的工业污染排放,带来了复杂而深刻的环境问题,使得地表水和地下水中都含有一定量的重金属,重金属进入人体内蓄积,从而威胁人体健康,甚至可能影响整个生态环境平衡。

1 加强地表水重金属监测的重要性

所谓重金属,指的是密度在4～5g/cm3之间的金属,元素周期表当中原子序数超过24的金属,常见的主要有铜、汞与银等等,大约有45种。通常来讲,对地表水造成污染的金属物质主要包括汞、铅、铬等金属,虽然有的金属元素对人体生命健康有益,但是过量的金属元素,会影响人体生命健康。通过不断加强地表水重金属监测,能够有效的了解地表水的水质现状,满足人民群众的基本生活用水需求和各方面用水需求。在自然环境当中,重金属元素很容易发生富集反应,同时在生物体内部也会产生富集效应,发生富集效应的重金属元素不能被降解。例如,在矿山开采过程当中,亦或是金属冶炼与生产加工过程当中,部分重金属元素会随着废水排放到自然环境当中,进入到地表水中,在藻类植物与淤泥中堆积,被鱼类富集,历经食物链蓄积之后,产生严重危害,故加强地表水重金属监测至关重要。

2 地表水中重金属监测技术现状

2.1 紫外可见光分光光度法 该检测方法的原理为,由于分子内部有一些基团,当其吸收200～800mm光谱区紫外可见辐射光后,将出现电子能级跃迁,吸收性光谱将出现。各类重金属都有着自身的原子构造,吸收光的性质、能量大小也差异显著,这样就可以凭借吸收光谱中典型波长处的吸光度,来预测、分析一种污染物的特点以及含量大小。实际运用过程中,应该特别关注的是紫外可见光风光广度法要达到特定的条件,因为各类物质吸收光有着不同的类别,这样某种重金属融入不相关成分后,则可能导致特定光吸收的波动,根据以往的实验与实践总结出,通常情况下,被检测污染性水体内部的重金属越多,这种波动性越强。

2.2 原子吸收分光光度法 原子吸收分光光度法的测量对象是呈原子状态的金属元素和部分非金属元素,是由待测元素灯发出的特征谱线通过待测样品经原子化产生的原子蒸气时,被蒸气中待测元素的基态原子所吸收,通过测定辐射光强度减弱的程度,求出样品中待测元素的含量。原子吸收一般遵循分光光度法的吸收定律,通常借比较对照样品溶液和待测样品溶液的吸光度,求得待测样品中待测元素的含量。

2.3 电感耦合等离子体发射光谱法 该监测方法以光谱法为基础,一般用于水质中重金属浓度较高的水质检测,检测原理如下：电感耦合等离子体由高频电流经感应线圈产生高频电磁场,待测样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后,待测样品被有效分解,待测样品能够形成激发状离子和原子,由于这些离子和原子的性质不稳定性,外层电子会直接从激发状态转变为低能级状态,从而发出相应的谱线。在分光处理过程当中,监测人员采用合理的检测设备,确定波长强度,原子与离子的强度和浓度呈现正相关。该监测方法操作简单、方便,可以多组分同时测定,能够保证水体重金属成分得到全方面监测。

2.4 电感耦合等离子体质谱法 电感耦合等立体质谱法是以等离子体为离子源的一种质谱型元素分析方法。主要用于进行多种元素的同时测定,并可与其他色谱分离技术连用,进行元素价态分析,测定样品由载气(氩气)引入雾化系统进行雾化后,以气溶胶形式进入等离子体中心区,在高温和惰性气氛中被去溶剂化、气化解离和电离,转化成为带正电荷的正离子,经离子采集系统进入质谱仪,质谱仪根据质荷比进行分离,根据元素质谱峰强度测定样品中相应元素的含量。该方法具有很高的灵敏性,适用于痕量和微量的元素分析,尤其是痕量重金属元素的测定。

3 地表水中重金属监测预处理

3.1 过滤和酸化 测定过滤后的金属含量,应在取样后,尽快用0.45μm微孔滤膜抽滤,滤液收集在聚乙烯瓶中,用酸酸化至p H≤2,酸化水样所用的酸,可根据待测物的性质和所加酸的基体对以后测定方法的影响来决定。例如用火焰原子吸收测定,可用硝酸、盐酸酸化,因为这两种介质对火焰原子吸收测定影响均很小；测定水中金属的总量时,采样时不需要对水样进行过滤处理,待水样静止30min后,将水样收集于聚乙烯瓶中,然后加酸酸化即可。

3.2 样品的消解 水样消解的目的是将样品中对测定有干扰的有机物和悬浮颗粒物分解掉,将各种形态(价态)的金属氧化成单一的高价态,以便测定,加入的酸和氧化剂要和以后的测定方法不产生干扰,也不导致待测金属的严重玷污和损失。对于环境水体中重金属的消解一般采用硝酸消解法和硝酸－高氯酸消解法。

4 地表水重金属监测规范

4.1 大力完善相关法律法规 地表水重金属监测工作的顺利开展,需要完善的法律法规体系作为支撑,我国有关部门必须对现行的重金属监测法律法规体系进行完善,经过相应的总结与反思之后,制定出更加全面的标准规范,在提升地表水重金属监测规范性的同时,保证各项监测技术和监测数据更为客观合理。为了更好地提升地表水重金属监测水平,有关部门要认真认识到重金属污染对环境的危害,加强监督水体污染物排放,大力完善相关法律法规,使我国地表水重金属监测工作得以顺利开展。同时监测人员也要主动学习国外先进的重金属监测技术,有效弥补自身的不足,从根本上提升地表水重金属监测水平。

4.2 创建科学的监测体系 地表水中重金属监测具有一定的难度、技术性,其中监测精度、准确度等都至关重要,对此,国家相关环境监测部门有必要创建科学的重金属监测体系,制定相关的制度、规范,培养高级监测工作人员,通过学术交流、技术研究、科学检测、定期考核等方式,来逐渐形成专业化、科学化的重金属监测技术系统,在此基础上创建一个重金属监测管理体系,利用已有的重金属监测技术来不断改进、更新并提高重金属监测技术水平,积极吸收并引进国外先进的重金属监测技术,不断地丰富、充实、完善重金属监测体系,打造一个功能健全、分类完善的重金属监测系统。同时,环境监测管理部门有必要加强生产废水排放监督,工业企业必须采取相应的污水处理措施,保证废水达标排放,生产过程中提高水体循环利用率,减少污水排放量。环境部门也可以通过预警与预测,及时了解区域污染物分布状况、污染等级,掌握区域地表水重金属的污染现状,并借助现有的污染处理技术来对污染水体进行处理,消除水体重金属污染危害。

5 结语

地表水体重金属污染是世界范围内面临的亟待解决的重要问题之一,地表水体关乎着人类社会的健康发展,其污染问题对人类有着不可忽视的威胁作用。因此,研究地表水体重金属监测问题及监测对策是十分有必要的。本文简要分析了我国现阶段地表水体的重金属监测现状,并针对具体问题提出了相应的解决对策。