重金屬污染與檢測方法探討

     重金屬污染與其他有機化合物的污染不同。不少有機化合物可以通過自然界本身物理的、化學的或生物的凈化，使有害性降低或解除。而重金屬具有富集性，很難在環(huán)境中降解。目前我國由于在重金屬的開采、冶煉、加工過程中，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進入大氣、水、土壤，引起嚴重的環(huán)境污染。如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃�，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害。

水體中的金屬元素按其對人體健康的影響可分為三類：一是人體健康必須的常量元素如：鈉、鉀、鈣、鎂和微量元素如：鐵、錳、銅、鋅、鎳、鈷、硒、釩、鉬、硅、錫，他們的缺乏或過量都于人體健康不利。二是對人體健康有害的金屬元素如：鉛、鎘、汞、砷、鉻、鈹、鉈、鋇等。三是在人體中確有存在，但生理功能尚不明的元素如：鋰、硼、鋁、鈦、鋯等。

    水體中金屬有利或有害不僅取決于金屬的種類、理化性質，而且還取決于金屬的濃度及存在的價態(tài)和形態(tài)，即使有益的金屬元素濃度超過某一數(shù)值也會有劇烈的毒性，使動植物中毒，甚至死亡。金屬有機化合物(如有機汞、有機鉛、有機砷、有機錫等)比相應的金屬有機化合物毒性要強得多；可溶態(tài)的金屬又比顆粒態(tài)金屬的毒性要大；六價鉻比三價鉻毒性要大等等。

    重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質及各種酶發(fā)生強烈的相互作用，使它們失去活性，也可能在人體的某些器官中富集，如果超過人體所能耐受的限度，會造成人體急性中毒、亞急性中毒、慢性中毒等，對人體會造成很大的危害，例如，日本發(fā)生的水俁病(汞污染)和骨痛病(鎘污染，等公害病，都是由重金屬污染引起的。

    重金屬在大氣、水體、土壤、生物體中廣泛分布，而底泥往往是重金屬的儲存庫和最后的歸宿。當環(huán)境變化時，底泥中的重金屬形態(tài)將發(fā)生轉化并釋放造成污染。重金屬不能被生物降解，但具有生物累積性，可以直接威脅高等生物包括人類，有關專家指出，重金屬對土壤的污染具有不可逆轉性，已受污染土壤沒有治理價值，只能調(diào)整種植品種來加以回避。因此，底泥重金屬污染問題日益受到人們的重視。

    目前我國重金屬污染主要從地表水（飲用水源水、湖水、河水）、地下水、還有大氣降水、以及底質（江、河、湖、海等水體底部的表層沉積物質）中來掌握重金屬的污染情況。我國重金屬污染主要是在河水中和底泥中，其污染大多是工業(yè)廢水的排放造成的，對于工業(yè)企業(yè)的污染，國家環(huán)保局也有一系列的管理措施，但是落實是關鍵，要建立嚴格的監(jiān)督管理機制。對于水體和土壤中的重金屬污染，現(xiàn)在還沒有很好的辦法，因為存在于水和土壤中的重金屬很難降解，并且還具有富集性，所以重金屬的污染是不可逆轉的�，F(xiàn)階段對我們?nèi)祟惡铜h(huán)境造成危害的重金屬有以下五種元素：

    ⑴鉛：是可在人體和動物組織中積蓄的有毒金屬。主要來源于各種油漆、涂料、蓄電池、冶煉、五金、機械、電鍍、化妝品、染發(fā)劑、釉彩碗碟、餐具、燃煤、膨化食品、自來水管等。它是通過皮膚、消化道、呼吸道進入體內(nèi)與多種器官親和，主要毒性效應是貧血癥、神經(jīng)機能失調(diào)和腎損傷，易受害的人群有兒童、老人、免疫低下人群。鉛對水生生物的安全濃度為0.16mg/L，用含鉛0.1～4.4mg/L的水灌溉水稻和小麥時，作物中鉛含量明顯增加。

    ⑵鎘：不是人體的必要元素。鎘的毒性很大，可在人體內(nèi)積蓄，主要積蓄在腎臟，引起泌尿系統(tǒng)的功能變化；鎘主要來源有電鍍、采礦、冶煉、燃料、電池和化學工業(yè)等排放的廢水；廢舊電池中鎘含量較高、也存在于水果和蔬菜中，尤其是蘑菇，在奶制品和谷物中也有少量存在，鎘能夠取代骨中鈣，使骨骼嚴重軟化，骨頭寸斷，會引起胃臟功能失調(diào)，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，導致高血壓癥上升。易受害的人群是礦業(yè)工作者、免疫力低下人群。水中含鎘0.1mg/L時，可輕度抑制地面水的自凈作用，鎘對白鰱魚的安全濃度為0.014mg/L,用含鎘0.04Mg/L的水進行灌溉時，土壤和稻米受到明顯污染，農(nóng)灌水中含鎘0.007mg/L時，即可造成污染。

    ⑶汞：汞及其化合物屬于劇毒物質，可在人體內(nèi)蓄積。主要來源于儀表廠、食鹽電解、貴金屬冶煉、化妝品、照明用燈、齒科材料、燃煤、水生生物等。血液中的金屬汞進入腦組織后，逐漸在腦組織中積累，達到一定的量時就會對腦組織造成損害，另外一部分汞離子轉移到腎臟。進入水體的無機汞離子可轉變?yōu)槎拘愿�大的有機汞，由食物鏈進入人體，引起全身中毒作用；易受害的人群有女性，尤其是準媽媽、嗜好海鮮人士；天然水中含汞極少，一般不超過0.1μg/L。

    ⑷砷：是人體的非必需元素，元素砷的毒性極低，而砷的化合物均有劇毒，三價砷化合物比其它砷化合物毒性更強。砷通過呼吸道、消化道和皮膚接觸進入人體，如攝入量超過排泄量，砷就會在人體的肝、腎、肺、子宮、胎盤、骨骼、肌肉等部位蓄積，與細胞中的酶系統(tǒng)結合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特別是在毛發(fā)、指甲中蓄積，從而引起慢性砷中毒，潛伏期可達幾年甚至幾十年，慢性中毒有消化系統(tǒng)癥狀、神經(jīng)系統(tǒng)癥狀和皮膚病變等。砷還有致癌作用，能引起皮膚癌，在一般情況下，土壤、水、空氣、植物和人體都含有微量的砷，對人體不會構成危害。主要來源于采礦、冶金、化化學制藥、玻璃工業(yè)中的脫色劑、各種殺蟲劑、殺鼠劑、砷酸鹽藥物、化肥、硬質合金、皮革、農(nóng)藥等；危害的人群有農(nóng)民、家庭主婦、特殊職業(yè)工人群體。地面水中含砷量因水源和地理條件不同而有很大差異，淡水為0.2～230μm/L，平均為0.5μm/L，海水為3.7μm/L。

    ⑸鉻：主要來源于劣質化妝品原料、皮革制劑、金屬部件鍍鉻部分，工業(yè)顏料以及鞣革、橡膠和陶瓷原料等；如誤食飲用，可致腹部不適及腹瀉等中毒癥狀，引起過敏性皮炎或濕疹，呼吸進入，對呼吸道有刺激和腐蝕作用，引起咽炎、支氣管炎等。水污染嚴重地區(qū)居民，經(jīng)常接觸或過量攝入者，易得鼻炎、結核病、腹瀉、支氣管炎、皮炎等。

    從以上可以看出重金屬的污染主要來源工業(yè)污染，其次是交通污染和生活垃圾污染。工業(yè)污染大多通過廢渣、廢水、廢氣排入環(huán)境，在人和動物、植物中富集，從而對環(huán)境和人的健康造成很大的危害，工業(yè)污染的治理可以通過一些技術方法、管理措施來降低它的污染，最終達到國家的污染物排放標準；交通污染主要是汽車尾氣的排放，國家制定了一系列的管理辦法，例如：使用乙醇汽油、安裝汽車尾氣凈化器等；生活污染主要是一些生活垃圾的污染，廢舊電池、破碎的照明燈、沒有用完的化妝品、上彩釉的碗碟等，對于重金屬的污染只要我們從其來源加以控制，就多多少少可以減少重金屬污染。以上大多是人為造成的污染，只有通過人類自身行為改變這一狀況，首先，從思想上重視了解重金屬對人類及環(huán)境造成的危害，提高環(huán)境保護意識，只有保護好生存環(huán)境，才能保護人類自己；從行為上，要從個人做起，配合國家法律、法規(guī)的環(huán)境保護的規(guī)定，企業(yè)要加強管理，并且做好監(jiān)督管理機制，使措施落到實處，不能只以人為本，還要考慮動植物及環(huán)境所能承受的壓力，這樣，人類才有立足之地�？傊�，只要以保護環(huán)境為出發(fā)點，重金屬污染問題就能降到最低點。

    對于環(huán)境中的重金屬的檢測而言，可分為水體中重金屬檢測和土壤中重金屬檢測。

2.1   水體中重金屬檢測

    水體中金屬檢測分為：可過濾金屬、不可過濾（懸浮態(tài)）的金屬和金屬總量。

    可過濾金屬：目前國內(nèi)外把能通過孔徑0.45μm濾膜的部分，稱為“溶解的”金屬，它不僅包括金屬簡單的水合離子、無機和有機絡合物，還包括能通過0.45μm濾膜的膠體離子，因此用“可過濾金屬”比用“溶解的金屬”更為確切。要測可過濾金屬，宜在現(xiàn)場采樣后立即（或盡快）用0.45μm濾膜抽濾,并將濾紙酸化至PH＜2,保存于聚乙烯瓶中,不能先酸化后過濾,因為酸化之后,就改變了水體中原有的化學平衡,使顆粒物、懸浮物上的金屬有部分轉入溶液中,所得“可過濾金屬”不能代表原水體中的真實情況,其測定值是偏高的。

    不可過濾（懸浮態(tài)）的金屬：指在用0.45μm微孔濾膜過濾時不能通過濾膜的部分將濾膜和懸浮物經(jīng)強烈的化學消解，然后測定得到的金屬含量。

    金屬含量：金屬總量系指存在于水體中的無機結合態(tài)和有機結合態(tài)、可過濾態(tài)和懸浮態(tài)的總和。為此，要取酸化后并混合均勻的水樣，經(jīng)強烈的化學消解作用，測得金屬的總量，它也可以是可過濾金屬和懸浮態(tài)金屬之和。

2.1.1   過濾和酸化

    要分別測定可過濾金屬和不可過濾金屬，應在取樣后，加酸酸化前，盡快用0.45μm微孔濾膜抽濾，濾液收集在含有用硝酸酸化的聚乙烯瓶（或桶）中，用酸酸化至PH≤2。酸化水樣所用的酸，可根據(jù)待測物的性質和所加酸的基體對以后測定方法的影響來決定。例如用火焰原子吸收法測定，可用硝酸、鹽酸酸化，因為這兩種介質對火焰原子吸收測定影響均很小。一般不用硫酸酸化，因為硫酸會在火焰中產(chǎn)生分子吸收，或使待測金屬原子化受到抑制。對于環(huán)境中水樣以及工業(yè)廢水中重金屬測定用酸酸化，最好選用優(yōu)級酸，以免引起玷污，影響測定結果。

2.1.2   樣品的消解

    水樣消解的目的是將樣品中對測定有干擾的有機物和懸浮顆粒物分解掉，使待測金屬以離子形式進入溶液中。加入的酸和氧化劑要和以后的測定方法不產(chǎn)生矛盾，即加入的試劑不干擾測定，也不導致待測金屬的嚴重玷污和損失。對于環(huán)境水體中重金屬的消解一般采用硝酸消解法和硝酸-高氯酸消解法。探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器| 試驗機

2.1.3   重金屬檢測方法選擇

    對于不同的重金屬，有不同的檢測方法，對于預處理后的水樣，下面列出幾種重金屬的檢測方法（見表1）。

每一種重金屬都有它的適用范圍，可以根據(jù)需要來選擇重金屬的檢測方法，根據(jù)工作經(jīng)驗及試驗要求，原子吸收法是比較好的選擇；因為此法測定速度快、干擾少、靈敏度高又準確、適合環(huán)境水樣及廢水水樣品的分析。對于汞、砷的檢測方法，目前最好的方法是原子熒光法，但是不是很經(jīng)濟，如果有條件的話，原子熒光法快速、準確、簡單。

    用儀器進行分析的試驗，首先將樣品中的干擾消除，然后掌握各個重金屬分析方法的儀器試驗條件，例如：氣體流量、通帶寬度、波長、火焰高度等。

            表1   重金屬的檢測方法一覽表                       mg/L

2.2    土壤重金屬檢測

    土壤重金屬檢測方法，首先將土樣進行風干、篩分后，再將土樣消解，定容；最后等同水樣的檢測方法。土樣中重金屬檢測關鍵是否消解完全，一般用硝酸-氫氟酸-高氯酸進行土樣消解，最后是灰白色，即是小姐完全。

    重金屬污染具有富集性，對人類、動植物以及環(huán)境有一定影響，具有潛在的危險性，是一種不容忽視的問題。對于重金屬造成的污染，以回收利用為主，在生活中，我們也總結了一些經(jīng)驗，例如：少用一些染法劑、少食一些膨化食品、廢舊電池集中收購、家庭少用含汞的日光燈等。對于重金屬污染主要來源于工業(yè)污染，首先要從思想上重視，從行為上要符合國家法律、法規(guī)，工業(yè)，企業(yè)要達標排放，管理要嚴格，關鍵是國家沒有一個健全的管理監(jiān)督機制，有待完善。重金屬檢測方法大多是儀器分析，主要是樣品中干擾的去除，其次是各個項目中的試驗條件及參數(shù)的設定，最后說明一下，重金屬中鉛、鎘最好用原子吸收法，因為此法簡單、快速、準確、干擾少。汞、砷用國內(nèi)外先進原子熒光法最好。