海水中重金属检测方法研究及治理技术探索

海水中重金属检测方法研究及治理技术探索

李雁 楚翠娟 王昱璎

山东省青岛生态环境监测中心 山东青岛 266000

摘要：本文阐述了海水中重金属的检测方法，包含原子吸收光谱法、原子荧光法、催化极谱法、阳极溶出伏安法以及电感耦合等离子体质谱法，分析了海水重金属污染防治的生物法、物理法以及化学法。

关键词：海水；重金属；检测方法；治理技术

前言：一般情况，海水中重金属含量较低，属于微量元素，本身不会在很大程度上影响海洋中的动植物。但是，近些年，随着社会经济的发展，科学技术的进步，大量的含有重金属的工业废水、生活污水以及医院污水等被排入海洋中，被海洋中的浮游生物吸收，进入生物链，对海洋中的动植物造成极其不利的影响，威胁人们的人身健康和生命安全。其中，因海水中重金属污染导致的孟加拉湾砷中毒事件，就是史上危害最为严重的一起中毒事件。为此，对海水中重金属检测方法及治理技术进行深入研究对海水中重金属防治具有重要意义。

1海水中重金属的检测方法

1.1原子吸收光谱法

原子吸收光谱法，也称原子吸收分光光度法，工作原理主要是蒸汽中待测元素基态原子对共振辐射的吸收力度不同，工作人员可根据吸收力度判定检测样品中的重金属含量。当前，原子吸收光谱法主要用来进行定痕量与超痕量元素的检测，与其他检测方法相比，原子吸收光谱法灵敏度高、选择性强、分析范围广，并且具有较强的抗干扰能力，操作简单，结果准确。总之，原子吸收光谱法在检测海水中重金属的作用是无可取代的，但也因成本高，使该技术的使用范围受到了限制。

1.2原子荧光法

原子荧光法是指基态原子吸收特定频率辐射后，被激发到高能态，返回低能态时，通过光辐射形式，发射出特殊波长的荧光，工作人员可利用荧光的强度，判断检测样品中重金属含量。原子荧光检测方法理论在19世纪就已出现，历经了百年的发展，此方法是至今最成熟的一种重金属检测技术，具有很强的灵敏性，抗干扰能力强，此优势其他检测方法不可相比。当前，原子荧光法主要用来检测汞和砷两种重金，应用范围较窄，操作技术要求高，这项技术仅在局部地区用于检测海水中的重金属含量。

1.3催化极谱法

催化极谱法是指，酸性物质中，把低价金属离子通过氧化转变成高价离子，借助载体，将高价离子进行沉淀，然后溶解，最终还原为低价离子。此过程中，可获得灵敏的催化电流，对催化电流进行测定，判断海水中的重金属浓度。这种检测技术是基于电化学、化学动力学发展起来的一项技术，灵敏性、选择性高，属于一种痕量分析的有效方法。另外，此技术操作要求较高，最初使用者很难使用这项技术，这项技术近年来使用较少。

1.4阳极溶出伏安法

阳极溶出伏安法始于19世纪20年代，发明者因此获得了诺贝尔化学奖，这种方法主要在工作电极上施加还原电势，这样，当电极电势超出所需检测金属离子析出电势时，海水中被检测的金属离子将会被还原为金属电镀于工作电极表面,此时，若反向扫描电势，就可通过计算电流峰高，与同条件下的海水比对，获得海水中重金属含量。这种检测技术被用于汞、铅和砷等重金属检测中。近些年，在科学技术快速发展下，由于其检出限较低的原因,该检测技术已经较少使用成为一种辅助检测技术。

1.5电感耦合等离子体质谱法

电感耦合等离子体质谱是将ICP技术与质谱结合，构成的一种分析仪器。其以等离子体为质谱离子源，样品物化后，通过气溶胶形式，进入等离子体区域，经蒸发、解离、原子化和电离等过程，被导入高真空的质谱部分，待测离子通过质量分析器根据荷质比大小，过滤分离后，进入离子检测器，按离子强度大小，计算样品中待测元素浓度。ICP-MS技术自上世纪80年代兴起，1984年，首台商品仪器问世，该技术已从最初在地质科学研究的应用快速发展到广泛应用于环保、医学、冶金和生物等领域。这一技术具备较高的分析灵敏度、谱线简单、检出限较低、分析速度快等特点，可分析几乎地球上所有元素。ICP-MS在海水重金属检测中的应用十分成熟，适合用在于河口区和入海排污口污水中铜、镉、锌、锰和铍等重金属的同步测定，在海洋监测机构中迅速增加。但是，这种方法也存在一定的不足，样品前处理繁琐，仪器设备成本高，容易受干扰，使用效果不理想，阻碍了其应用范围。

2重金属污染治理技术

2.1生物法

利用生物法治理海水中重金属，就是通过海水中的微生物、植物的吸收或积累等功能，达到海中中重金属去除的目的。一般较常见的有生物吸附和植物整治等方法。与物理法和化学法治理海水重金属相比，生物法处理海水重金属，成本低、高效率、易管理，并且不会引发二次污染，即便当前我国生物法中许多技术正处在研究阶段，但笔者坚信，随着高科技的日渐发达，将来生物法在处理海水重金属污染方面，必会有很广阔的发展前景。

2.2物理法

物理法治理海洋重金属污染，是在海水重金属化学形态不改变的基础上，对重金属进行沉淀、吸附和分离等操作。如，吸附法是一种海水重金属治理的主要措施，其利用各种拥有吸附性能的物质，对重金属进行吸附，来降低海水重金属含量。虽然很多天然物质具有吸附性能，但因吸附性较差，目前会采用合成高分子有机物吸附重金属离子。另外，溶剂萃取法也属于海水重金属治理常见的一种分离物理法，以往传统的溶剂萃取法溶剂具有有毒性，溶剂处理繁杂，但是，近几年，研发的室温离子液体，不易挥发，不易燃，使溶剂萃取法在海水重金属治理中得以有效运用，具有越来越重要的作用，效果良好。

2.3化学法

化学法是海水重金属治理的常见方法。现阶段，化学沉淀法、电解法和氧化还原法等技术得到了广泛使用，其中，沉淀法是治理海水重金属污染的主要方法。沉淀法涵盖了硫化物沉淀法和铁氧体沉淀法等多种技术方法。当前，我国铁氧体化学沉淀法发展较成熟，通过铁氧体沉淀法来治理海水中重金属,处理后的海水中各种金属离子的质量浓度可以达到有效的排放指标。

结束语：

海水中重金属治理涉及范围广，不可产生二次污染等问题，化学法仅适合用于应急处理，物理法中的离子交换法和生物法环保性强，可考虑使用。因每种方法使用时具有局限性，可将这些方法有效结合，综合治理海水重金属污染，实现高效、零污染处理。对于不同浓度和污染物的海水，应选取不同的治理技术，达到最佳处理效果。

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