现阶段,我国河流、湖泊、水库等作为饮用水的主要地表水源,面临着汞、镉、铬以及铅等重金属污染,其他重金属,比如铜、镍、铊、铍等也在我国各地饮用水中明显超标。在城市河流中,也有35.11%河段中汞含量超标,18.46%河断面总镉超过三类水体标准,25%的河段中总铅超出标准,种种数据表明,水环境保护工作迫在眉睫,加强重金属检测技术研究,治理重金属污染问题尤为重要。
水质中重金属检测的重要性
受化工业发展影响,一些污水在排出的时候携带有不同程度的铁离子、锌离子、铜离子、钙离子、镁离子等金属物质,这些金属物质掺杂在环境水体中,参与水体循环的整个过程中都会给人体健康带来严重的危害。
为加强环境水质的分析与保护,需要对水体重金属物质进行检测,了解重金属组分,确定每种金属离子的含量。再结合水体中的污染成分有针对性的选择污染物处理的方法,有助于提高水体污染治理的效果。因此,环境水质分析中重金属水质检测是水污染治理的基础,它对于促进生态环境保护和提高水污染治理效果有着重要的意义。
常见的原子吸收法是利用原子吸收光谱仪检测重金属的方法,该种方法的原理是借助火焰原子吸收直接将待检重金属水质转化为原子蒸气,通过观察原子吸收分光光度来分析环境水质中存在的重金属成分。原子吸收法在环境水质实践应用中具有检测灵敏度、精准性高和检测操作简单的优势。原子吸收法在环境水质检测中的应用广泛因其对于外界环境的抗干扰能力较强、检测结果不受其他因素干扰、准确度极为准确。
采用原子吸收法对重金属水质进行检测时,要遵循以下原则:
做好待检样品的处理:环境水质待检样品的差异性会影响检测结果的应用,不利于水污染治理的分析,因此在重金属水质检测前线需要将检样品处理为统一标准。沉淀处理是最常用的处理方式。若待检重金属水质均无沉淀现象,则可直接对所有待检样品采用原子吸收法进行检测。若待检样品存在不同程度的泥沙或其他悬浮物,需要先对待检样品统一沉淀处理,除去样品中的泥沙等沉淀物,再撇去样品中的悬浮物,将样品分为同等份最后检测,这有助于提高重金属水质检测的准确性。
注重检测的灵敏度:重金属水质检测的准确性是确保环境水质分析的前提与基础,要确保检测的灵敏度,需要加强检测过程中的观察与控制,细心记录参数变化、光源强度变化、确保金属元素最大程度的原子化。为了增强检测的灵敏度,必要时要借助空心阴极灯来助力光源。
环境水质分析中重金属水质检测的意义在与了解污染水体的金属成分和含量,划定环境水质的污染级别,从而有针对性的找到更加合适的水污染治理方法,科学的治理水体污染问题。
光谱法助力检测水质中的镉元素
镉污染的毒性较大,一般水体中镉元素来自于电镀、采矿、燃料、冶炼、电池等化学工业排出的废水中,水体中个含量为0.1mg/L时,会对水体自净化作用造成抑制,用含镉量0.4mg/L的水进行农业灌溉,会对土壤、农作物造成污染。
对于人而言,镉污染会造成胃脏功能失调、血压升高等。汞是剧毒物质,会在人体内积聚,达到一定量后会损害脑组织,砷污染中的砷元素尽管毒性较低,但是其化合物有毒,引发神经系统疾病、皮肤疾病等。
一般地面水中含砷量会由于水源和地理条件不同存在一定的差异,一般淡水中砷含量为0.5μm/L,海水中为3.7μm/L。污染会导致腹部不适或腹泻的出现,水体污染较为严重的地区,居民经常接触或者过量摄入铬,容易出现鼻炎、结核病、腹泻、皮炎等疾病。这些水环境的重金属污染会对人体和环境造成巨大的影响,因此,在开展水环境调查与管理工作的过程中,要将重金属检测工作作为重点内容,采用先进技术手段明确水体中含有的重金属元素,明确重金属超标情况,从而将其作为污染源分析的主要依据,针对性、有序性的落实水环境治理与管理工作。
光谱法是根据物质的特征光谱,对物质的组成、结构以及存在状态进行研究的一种方法,操作较为简单,而且灵敏度较高,不需要做过多的处理手段,分析速度也较快,能够检测后快速出现结果,在水环境检测方面有着良好的应用优势。该检测技术是以原子化的差异性为基础,应用光学基本原理,即分析基态原子蒸汽对特征谱线的吸收,该技术也被称为原子吸收光谱法。
在具体应用的过程中,在光辐射到不同原子上时,这些原子的外层电子会产生变化,会出现能量跃迁情况,因为不同类型的原子,其能级也会不同,相应的光谱吸收情况也会存在一定的差异。在这种情况下,入射光线逐渐减弱,这种减弱程度被称为吸光度A,其大小与重金属元素含量存在一定的关联。
水质检测“新利器”实现超高效检测
激光诱导击穿光谱(LIBS)是一种基于原子发射光谱学的新型分析技术,可用于分析任何形态的样品,因此被广泛应用于各个领域。然而,在针对液体样品的检测,等离子体快速淬灭、液面不稳定对光学系统的污染以及等离子体有限的激光能量吸收,都制约着LIBS技术的进一步发展。中国科学院西安光学精密机械研究所汤洁团队提出了一种放电辅助与滤纸采样相结合的方法用于快速、实时、高灵敏度测量水体中的痕量金属元素。实验结果表明该方法在环境污染监测等领域具有巨大的应用潜力。
由于LIBS技术探测痕量物质时,光谱强度低,信噪比差,探测灵敏度弱,信号不稳定等因素一直制约着LIBS技术的进一步发展。同时,LIBS检测液体样品时,液面波动、激光能量的有限吸收、等离子体的淬灭现象同样限制LIBS在液体检测领域中的进一步应用。
当前LIBS检测液体样品时,LIBS光谱强度较低,灵敏度较差。因此,提高信号强度和检测灵敏度是LIBS技术在液体检测应用中的重要问题。基于提升LIBS技术用于痕量元素的探测灵敏度,同时具备低成本、快速、实时以及高稳定性特点的动机,提出了一种放电辅助LIBS与滤纸采样相结合的方法用于水体中的痕量金属元素检测。
该方法作为一种经济可靠的分析技术,可实现水溶液中痕量金属元素的快速实时、高灵敏度的定量分析。凭借这些优点,该技术将在环境污染检测等领域显示出巨大的应用潜力。
因此,电能将沉积到含有目标分析物的等离子体中,使等离子体被再次激发、电离,实现光增强。利用中速滤纸对配置好的氯化钡和氯化钠溶液进行采样,避免直接测量液体样本所带来的弊端。