环境水质分析中重金属检测技术探究

王利荣

（广州市赛特检测有限公司 广东广州 510520）

引言

我国的水资源总量是世界水资源总量的6.9%，人均水资源占有量是2200 立方米，人口对于水资源的消耗也在逐渐上升，水利部研究资料表明，在2021 年10月，我国的耗水总量达到了3042.35 亿立方米，处于严重缺水期，城市水资源不合理的开发和利用，会导致河流的水资源分布不合理。并且水资源的利用率比较低，工业的污水排放量每年都在增加，每年排放的污水量超出了587 亿吨，工业生产排放的污水大都没有经过净化处理，就排放到了河流中，造成了9.2%的河道污染，会导致水质性的缺水，不利于人们的健康饮水。

1 环境水质分析中重金属检测概述

1.1 环境水质分析中重金属检测的含义

水是生命之源，人类的生存和发展离不开水资源，水和人们的生活息息相关，包括了日常的居民饮用水、生活用水、生产用水等，水在人类的生活中是不能或缺的。[1]水是人类生活中必不可缺的元素，根据研究资料表明，从事较轻体力活动的人群每天需要1200-1500ml 左右的水分，也就是平时常说的5-8 杯水。如果对于从事重工活动的人群来说，需要的水分就会加倍，并且快速运动超出2 个小时以后，身体需要的水分还要含有电解质，人的身体离不开水分，水的质量好坏会直接影响到人类的身体健康。通过科学技术去检测环境水质，可以了解水的成分，水中是否有不利于人体健康的元素，水中是否有潜在的细菌等，通过相关检测的数据，去了解环境水质中的重金属物质，及时的对于被污染的水源进行处理，优化生活用水，提高人们的用水品质。

1.2 环境水质分析中重金属检测的作用

随着城市化的建设加快，工业生产的过程中会排放大量的废水，有些废水的排放并没有按照相关标准，而是直接排放到附近的河流和农田中，污染了当地的河道。比如制革行业排放的废水pH 值高，SS、硫化物、油脂和氨氮的含量也偏高，COD 浓度较高，悬浮物含量高，并且含有多种重金属以及动植物油，废水的组成成分复杂，处理难度比较大，这些都会影响到人们的用水质量，不利于身体健康，所以要对于环境水质进行重金属的定期检测，分析环境水质中的成分，明确废水中的污染物是否按照相关标准进行处理，废水是否按照相关排放量的标准进行排放，以此来确保水源的安全性。只有通过重金属检测技术，才能对于工厂排放的废水进行严格的检查和控制，配合当地的政府环保部门，加强对于工厂生产废水的管理。考虑到区域性质，不同的生态环境、区域、地貌下使用的重金属检测技术也不相同，在实际的环境水质重金属检测中，会根据当地的情况，科学的选取适宜的重金属检测技术进行水质成分分析，重金属检测技术的应用可以直观地看到环境水质的检测结果，通过水质的分析报告，帮助治理人员去了解环境水质的具体成分和污染情况，根据重金属检测技术出具的水质检测报告，去保障人们的生活用水，确保水源符合饮用水的标准。

2 水体中重金属的危害

2.1 地质侵蚀、风化等天然源的形式危害

重金属污染会由地质侵蚀、风化等天然源的形式进入到自然环境中，能够威胁到人类的生存和发展。重金属具有不容易代谢的特点，并且毒性较大，还能够通过生物富集产生放大效应，不仅会对环境造成破坏，还会对于生物造成严重的影响，在重金属污染中汞的化合物毒性最大，一直是环境水质重金属污染治理的重要问题。汞一般在常温下是以液态的形式存在的，但是气化以后的贡可以跟随大气循环到任何地方，汞的化合物污染是一种全球性的污染，受到生物富集的放大作用，会严重危害到人的身体健康，高浓度的汞蒸气会对人的呼吸系统以及肺组织造成损伤，严重情况下会导致呼吸衰竭并且死亡。[2]重金属物质具有迁徙性特征，会随着地质的侵蚀作用以及风化作用循环到自然系统中，由于重金属无法在水中被分解，所以会随着地质活动进入到水中，并且在一些水下微生物的作用下，部分重金属物质会产生强毒性，如果人类或者动物饮用了这种重金属超标的水，就会严重危害到自身的健康，甚至是危害到生命安全。

2.2 人为污染的形式

在我国的环境污染问题中，重金属污染是一种危害性极大的问题之一，重金属污染指的是对于自然资源的开采以及化石的燃烧、金属的加工、化工生产或者是农业生产、化肥以及生活垃圾等为污染源。重金属物质具有生物富集性的特点，所以重金属污染会有一段时间的隐匿期，水中的重金属无法被降解，并且可能会在微生物的作用下，一些重金属元素会转化成毒性更强的重金属化合物，重金属化合物经过生物富集的放大效应，其中的毒性会被放大千倍百倍，严重危害到水中的生物环境，如果人类吃了转化后的水生生物，会严重影响到人的身体健康。目前对于人体危害最大的重金属物质有铅、汞、砷、镉、铬，这些重金属物质无法在水中分解，如果人食用或者饮用以后，毒性就会放大，不同化学形态存在的重金属物质会在生态系统中停留的形态也不相同，会对人类造成不同程度的伤害。在人类的生产活动中产生的油漆、蓄电池、五金机械、染发剂、膨化食品等都会产生铅污染，铅污染的主要毒性反应是贫血症和肾损伤，如果是免疫力相对较低的人群，或者是儿童和老人，就比较容易受到铅金属污染的损害。

3 环境水质分析中重金属检测技术探究

3.1 原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法指的是利用光学的原理，电子在跃迁的时候，可以针对不同的光谱进行吸收，根据不同光谱的光度，形成紫外光，然后吸收光谱，可以根据光谱的差异，分析环境水质中的其他物质，以此检测环境水质中的重金属。现阶段我国进行水源重金属检测的时候，使用最多的方法就是原子分光光度法，原子分光光度法能够有效地检测出水质中有没有其他介质，通过光谱的差异分析，去检测水质中的重金属元素，并且原子吸收分光光度法的检测灵敏度很高，能够迅速的进行水质重金属检测。检测的时候，电子会对紫外线中的原子进行分光光度吸收，利用光谱进行重金属检测。当前原子吸收分光光度法一般有两种检测手法，包括了石墨炉原子吸收分光光度检测法和火焰原子吸收分光光度检测法，两种检测方法都具有高灵敏度的优点，其主要的分别在于原子装置，在进行环境水质检测的时候，会根据实际情况来选择使用的检测方法。

3.2 电感耦合等离子原子发射光谱法

在光谱分析法中，电感耦合等离子体原子发射光谱法也是比较常见的分析方法之一，这种检测方法能够将电感耦合等离子炬当作检测的光源，然后从中分析水中金属元素的含量。电感耦合等离子体原子发射光谱法具有便捷性和准确性，能够快速高效的分析采集的水质样本，在电感耦合等离子体原子发射光谱法检测下，可以精准的检测出水中的重金属元素含量和种类，灵敏程度非常高，适用于当前的环境水质检测工作中，并且受周围环境影响的程度较小。即使是水中的微量重金属元素，电感耦合等离子体原子发射光谱法也可以进行精准的检测，还能够在同一时间内检测很多种元素。虽然电感耦合等离子体原子发射光谱灵敏度比较高，但是如果环境水质中的重金属元素含量较低，就需要借助分离富集技术来提高微量生物的聚集程度，以此来确保检测的准确度。

3.3 电化学方法

电化学方法指的是通过电化学性质的检测物质，辅佐科学实验进行重金属物质的检测，能够通过结果看到电化学性质的差异，根据这种差异情况来分析环境水质中的成分和各种组成成分的含量，电化学方法在检测的过程中，需要在电化学池里进行，先把实验液加入到电化学池中，记录下电化学池中的参数，以此作为检测的标准，然后会根据参数的变化和物质之间的浓度关系来分析物质内部的组成成分。电化学方法包括了伏安滴定法和溶出伏安法，通常还会使用电位分析法去进行重金属物质的检测，电化学法具有分离的作用，能够将重金属物质和游离物进行区分，从而降低检测工作的难度，提高工作效率，当前的电化学法检测中所投入的仪器和设备较少，在实际的检测工作中非常实用。

3.4 高效液相色谱分析法

高效液相色谱分析法是现阶段我国环境水质检测中使用比较广泛的一种重金属检测方法，并且可以取得显著的效果，能够对环境水质中的重金属物质进行高效分离，然后利用液相色谱分析法分析水质中的重金属元素，能够分别出重金属元素的种类、含量，还能够分析出重金属的分布范围，但是高效液相色谱分析法有一定的弊端，在检测的时候灵敏度相较其他方法比较差，所以在运用液相色谱分析法的时候，检测人员还需要结合其他的方法进行辅助检测。既可以利用液相色谱分析法的高效分离的优势，还能够利用辅助方法，提高检测的灵敏度，在检测的时候可以先用离子色谱法，测定环境水质中的物质，然后再用阳离子交换柱抑制电导检测去快速的获取环境水质中重金属物质的相关数据。

3.5 原子荧光分光光度法

原子荧光分光光度法。具有一定的特殊性，主要是针对含有荧光物质的环境、水质进行重金属物质的分析，所以原子荧光分光光度法具有局限性，需要根据实际检测的环境特征来使用原子荧光分光光度法，荧光分光光度法可以将光线照射在环境水质中，通过环境水质里边的物质对于光射线的反射情况，以此来分析环境水质中重金属的范围。荧光分析法包括了原子荧光普法和分子荧光光谱法，这种检测方法的操作非常简单，并且灵敏程度较高，但是也有一定的弊端。荧光分析法是要发出光射线，然后通过物质反射才能去分析重金属物质，但是光射线照射的范围非常有限，适合在小规模的水域里面使用，由于光射线的范围问题，所以大规模的水域环境检测不适合使用荧光分析法。

3.6 其他生物分析法

其他生物分析法包括了酶分析法和免疫分析法两种。酶分析法，主要是利用重金属对酶活性的反应变化，元素结构的破坏程度会让酶的活力产生一定的变化，基质中的反应速度会不断减慢，然后检测人员可以根据显色剂的颜色变化和电导率的变化情况检测重金属的含量，酶分析法中运用最多的酶是过氧化物酶和葡萄糖氧化酶。免疫分析法主要是利用了抗原体和抗体二者的特异性，对于重金属物质进行检测，免疫分析法的选择性很强，灵敏程度也比较高，非常实用，工作人员会把重金属和络合物进行匹配结合，形成一个特定的空间结构，这个结构和抗原体或者是和抗体之间融合以后会产生特异性反应，检测人员会根据这种反应做出定量分析。

4 提高重金属检测技术在环境水质分析中的应用策略

4.1 科学选取合适的检测技术，优化检测工作

通过上面概述的内容我们可以了解到，当前有多种针对环境水质的重金属检测技术，包括了其他生物分析法、原子荧光分光光度法、高效液相色谱分析法、电化学方法，电感耦合等离子原子发射光谱法、原子吸收分光光度法等。每一种重金属检测技术都有各自的优势和弊端，也有使用的范围大小和检测效果的区分，虽然重金属检测技术的种类较多，但是为了确保环境水质检测结果的精准程度，检测人员要根据环境水质的实际情况，科学地选择适合的检测技术来开展重金属物质检测工作。[3]不同区域的环境水质里面的物质情况都是不同的，每个区域都有各自的环境特性，并且，水资源环境污染的破坏程度也不相同，所以检测人员一定要对于检测的范围进行实地考察，了解周围的水质环境，调查河道的源头和分流走向，考察附近居民的生活环境，全面考虑综合因素，在保证重金属检测结果和检测效率上，择优选取最适合的重金属检测技术。要确保重金属物质检测的准确度，所以要从不同的检测技术中选取最适合的方法，重金属检测技术会受到外界因素的干扰，在这些不利因素的干扰下，会在一定程度上影响重金属检测技术的准确程度，检测人员要充分考虑到所有的干扰因素。在投入的经济预算内，选取精准度最高的检测技术来进行环境水质的重金属物质检测，检测人员要协调好检测技术和经济效益之间的关系，确保发挥出重金属物质检测技术的实用性和合理性。人类的生存和发展离不开水资源，没有水资源，人类将寸步难行。但是，重金属物质会严重危害到水质环境，不利于人体的健康。所以检测人员要充分认知到重金属物质检测技术的重要性，在环境水质检测的过程中，不同检测技术检测的结果也不相同，而这种结果会产生很多问题，检测的数据对于生态环境的治理非常重要。因此，检测人员首先要确保环境水质重金属物质检测技术的合理应用。

4.2 建立健全监测管理制度，提高检测人员专业水准

提高环境水质重金属检测工作质量的前提是要发挥出检测人员的主观能动性，只有人的意识转化为行动，才能更好地投入检测工作中，检测技术的使用也是要通过人来掌握和控制，所以检测人员本身的专业水平对于环境水质重金属物质检测的工作来说非常重要。检测人员专业水平的高低，对于重金属检测工作的结果有重要的影响，如果检测人员在检测的过程中出现人为操作不当的现象，或者没有根据实际情况科学的选取重金属物质的检测技术，那么重金属物质的检测结果的精准度就有待商榷。为了确保重金属检测工作的质量和效率，要定期对于检测人员开展专业能力培训，提高检测人员的实践水平，安排检测人员定期参与到培训活动中，并且可以落实到实践的环境水质检测中，通过实践活动去考察检测人员的专业素养，针对检测人员在实践活动中检测的结果进行评比和判断，分析检测人员在工作中存在的问题，及时加以改正，拓展检测人员的相关知识，不断的提升工作人员的专业水平。为了提高重金属物质检测人员的工作效率，就要建立健全检测管理制度，没有规矩，不成方圆。在重视检测人才的同时，要根据检测人员组织进行结构调整，确保建立的检测管理制度能够推进重金属检测工作的稳定运行，建立工作责任制，对于每个检测部门负责的范围以及职能进行划分，确保每个环节中的负责人，提高检测人员的操作规范性，严格的按照相关标准进行检测，并且针对检测的结果、数据要进行反复斟酌和核实。

在进行环境水质重金属物质检测时，不光要安排检测人员进行检测工作，还要有监管人员对于检测过程进行记录，记录下检测的所有数据，检测的范围、水源、成分、含量、结果、生物影响、周围情况等信息都要进行上传和登记，为环保部门对于生态环境的整改提供数据支撑。

4.3 树立生态环保意识，环保部门借助检测数据督查治理

国家越来越重视生态环境保护的问题，这就说明生态环境问题已经是人类生存和发展过程中急需解决的问题。生态环境与人类的生活息息相关，人类离不开对于自然资源的依赖和利用，在追求经济效益提升的同时，如果不注重对于生态环境的保护，就会引发一系列的自然灾害，反作用于人类自身。因此要树立生态环境保护的意识，加强对于生态平衡的认知，重金属的污染来源主要和人类的生产活动相关，有许多是工业生产中造成的污染，还有交通带来的污染和生活垃圾污染，工业生产活动中会排出大量的废水和废渣，如果废水在河道中通过动物的富集作用，就会严重危害到人的身体健康。所以检测部门可以将重金属检测数据提供给政府的环保部门，加强工程治理、生物治理、农业治理，通过科学的技术方法，利用稳定固化法降低工厂排放的污染物，对于工厂排放的废水进行集中处理，达到污染物排放标准以后，才允许排放到附近河源中。还可以限制汽车尾气的排放，可以使用乙醇汽油或者是尾气净化器，减少汽车尾气的排放，严格控制居民的生活垃圾造成的环境污染，对于废旧电池、废弃的化妆品、染发剂、碗碟等，从根源上加强控制。

结语

水体中重金属会对于人们的生活和生产活动造成严重的危害，重金属中含有各种对人体产生直接或者间接危害的物质，如果环境水质中存在大量重金属，可能会通过饮用水的使用，影响到人们的身体健康。其蔓延程度和污染情况已经不容小觑，重金属污染的控制和治理是一项长期工程，只有合理的利用重金属检测技术，扩大检测的水体范围，利用科学技术去优化水质，才能改善人们的用水环境，全面降低环境水质的污染情况。