水质污染重金属指标与常用检测方法浅述

涂欣欣 董福全

摘 要 重金属污染目前已相当严重，其对环境和生物的危害极大。本文对水质重金属污染的类型和来源等进行分析，对常用的比色法与阳极溶出伏安法的基本检测原理及优劣势及适用领域进行了论述。

关键词 水质;重金属;比色法;阳极溶出伏安法

近些年来，社会经济快速发展，工业水平也迈向高速发展的时代，而在制造一些工业产品的过程中需要消耗金属物质，当原材料中的金属物质没有完全消耗在工业品中时，其剩余部分就会通过废水或者固废的形式进入到外界环境中，以环境水质中重金属超标为显著特征。因此，科学准确地对水体中的重金属元素进行检测是一项十分必要的工作，同时采取行动保护水质也刻不容缓。重金属大多是难溶于水的，可以在水中长期处于游离态且不易分解，经过较长时间的积累以后，会严重破坏水质[1-2]。本文将阐述重金属的主要种类及常用到的两种检测技术，并对二者的适用状态进行论述。

1水中重金属的种类及来源

1.1 重金属种类

按照溶解状态来分的话，重金属在水中可以分为溶解态与颗粒态。溶解态的重金属又有稳定态和不稳定态两种情况;重金属的颗粒态可以细分为铁锰氧化物态、碳酸盐结合态、可换态、成硫化合物、结合态以及残渣态等6种形态。

1.2 水体重金属来源

重金属废水主要是指水中富含重金属以及重金属化合物。主要是由矿山开采、电镀、钢铁及有色冶金和一些化工企业排放的含重金属废水所引起的。此外，生活污水、垃圾渗滤液等也是水体重金属污染的因素。其来源主要包括如下几个方面：电镀过程中产生的废水，其主要来自于对镀件的漂洗，同时也有可能是少量工艺废弃液的排放。电镀废水的水质因镀件和电镀工艺的不同而存在区别。电镀废水中的重金属浓度往往都比较高，主要含有铜、铬、锌、镉等其他金属离子，其对环境的危害也非常大。采矿过程中排放的重金属废水，开采金属矿时产生的废水主要是悬浮物和无机酸，这是因为金属矿石中含有无机硫化物，这些物质经过风化、水浸以及微生物等的作用，形成酸性废水。其酸性废水含有一种或几种金属离子、非金属离子等。

金属加工过程中产生的废水，主要是对金属表面除锈时产生的重金属废液。现在的金属加工过程中，大多使用硫酸或盐酸清洗普通的金属材料，不锈钢一般都是用硝酸或者氢氟酸混合酸清洗表面。经过酸洗后的金属材料还得用清水漂洗，这些过程中将产生大量的酸性废水。一般情况下，漂洗后剩余的废液含酸量为7%左右，溶解性铁的含量很高，pH为1～2左右。这些含金属离子高的废水若不经过处理就排放到环境中，必将造成严重的环境污染。炼铁过程中产生的废水，其中高炉煤气产生的洗涤水是炼铁工艺的主要废水。其废水中主要含量是铁、铝、锌和硅及其他氧化物。钢铁企业的酸洗废水，尤其是对不锈钢表面酸洗除垢，也能产生大量的含铁、锌、铅等重金属废水。

2水质重金属指标的检测方法

2.1 比色法

比色法又叫作分光光度法，是水质检测中最为常见的分析方法之一。这种检测方法基于朗伯-比尔定律，在特定的状态下，采用的某种试剂与重金属离子发生特定的化学反应，在溶液中产生的物质能够吸收固定波长的光;如果一束能够匹配上新物质的单色光照射通过溶液的过程中，此种溶液对光的吸收程度与溶液中的待测物质的溶度密切相关，这样就可以按照被测组分浓度和吸光度之间建立起联系[3]。

2.2 阳极溶出伏安法

阳极溶出伏安法是一种结合了电化学富集和测定方法的重金属检测方法。通过阴极还原作用，在一个固定的微电极上还原富集被测物质，在通过负电位向正电位方向扫描溶出，依照电极物质溶出的极化曲线来完成分析测定过程。阳极溶出伏安法能够检测水体中浓度很低的重金属组分，同时还能够保证足够高的检测精度。

2.3 检测方法对比

整体来说，比色法和阳极溶出伏安法各有优缺点，比色法的理论较为简单，方法的稳定性好，准确度高，仪器结构也较为简单、价格便宜，易于维护。比色法的缺点是检测下限一般在0.01ppm数量级，高于阳极溶出伏安法。另外，比色法受样品的浊度和色度的干扰较大，但是这个可以通过加参比光来扣除，增强比色法的适用性。比色法测实际样品时，重复性一般可达到≦5%，准确度误差可达到≦10%。

阳极溶出伏安法的理论较为复杂，所测的电流信号容易受很多因素的影响。理论上讲，绝大多数物质都会产生电流信号，包括样品中的有机物、可溶性物质、气体均可产生电流信号。所以目前市場上现有的阳极溶出伏安仪器，均存在一个问题：测标样可以测到较低浓度，尤其是单指标标液时，可以得到非常好的结果，但是在测多指标的标液时，各元素之间会产生干扰，准确度变差，测实际样品时，更是会产生很大的偏差。所以，阳极溶出伏安仪，在测实际样品时，不如比色法适用。比色法遇到某些指标检测下限达不到的情况，可以通过增加光程来检测，遇到存在干扰物质的情况，通过加掩蔽剂来解决，而阳极溶出伏安法测实际样品不准的情况，则很 难解决。阳极溶出伏安法测实际样品时，准确度很难达到误差≦10%，误差较大时可能会达到≧50%。

3结束语

水体重金属污染问题已经引起了我国的高度重视，不断完善重金属污染的防控策略也是未来要一直加强的工作，快速准确的分析水体重金属浓度和科学评价重金属污染水平得到越来越广泛的关注。本文介绍的比色法和阳极溶出伏安法是最为常见的两种检测水体重金属的方法，相较于阳极溶出伏安法，比色法相对传统，测试成本低于电化学分析仪，适用于重金属浓度较高的分析工作。在检测较低浓度的水体重金属时，比如饮用水和水处理设施排放口的水质监测，采用阳极溶出伏安法可以达到μg/L数量级的重金属进行定量分析。

参考文献

[1] 陈永厚，蒙宽宏，刘际洲.水体中常见重金属污染物及其检测方法和排放标准[J].黑龙江生态工程职业学院学报，2008（4）：11-12.

[2] 吴巧妮.生活饮用水中重金属铅的检测方法研究[J].农家参谋，2018（8X）：238.

[3] 管鹏.水中重金属检测前处理方法及汞的快速检测技术研究[D].兰州：兰州理工大学，2019.