基于重金屬元素分析法在環境檢測中的應用

一、重金屬基本概述

      重金屬污染指由重金屬或其化合物造成的環境污染。如日本的水俁病是由汞污染所引起。其危害程度取決于重金屬在環境、食品和生物體中存在的濃度和化學形態。重金屬污染主要表現在水污染中，還有一部分是在大氣和固體廢物中。

       重金屬原義是指比重大于5的金屬（密度大于4.5 克每立方厘米的金屬），包括金、銀、銅、鐵、鉛等。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，很難在環境中降解。目前中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、土壤引起嚴重的環境污染。如隨廢水排出的重金屬，即使濃度小，也可在藻類和底泥中積累，被魚和貝類體表吸附，產生食物鏈濃縮，從而造成公害。

二、重金屬的種類及來源及危害

1.重金屬污染的源頭

       據研究，重金屬污染的源頭主要集中在工業、農業以及城市等方面。在工業方面主要是來自于采礦、冶煉、加工以及運輸等等主要生產環節，由此而帶來的重金屬污染是十分嚴重的；而農業生產過程中主要是來自于重金屬的污水進行農田灌溉，這樣就會對土壤造成十分嚴重的污染，還會秧及到農作物的產量；城市的重金屬污染源主要來自于污水處理廠沒有對污泥進行及時處理，或者含鉛汽油的使用等等方面。

2.水體中的重金屬污染

（1）水體中鉛污染主要來源及危害

      在水體污染中，鉛污染是嚴重的污染物之一，多是由于人為采礦、冶煉等造成鉛的排放，后將水體污染。汽車尾氣排放、煤炭燃燒廢氣等中存在著一定濃度的鉛，給空氣帶來污染，空氣中的鉛又會在沉淀中對土地、水域造成污染，后威脅到人體的健康。在多種無量元素中，鉛是不被人體所需的元素。鉛的污染周期非常長，而且不可降解，在人體內會阻礙血細胞的分裂，影響人體智力發育。當人體內鉛積累過多時，將會出現頭痛、失眠、乏力、惡心、腹瀉等癥狀。鉛會隨著血液流入腦組織，對腦皮層形成危害，引起腦部血管腫脹，形成彌漫性腦部損傷，給大腦的發育造成極大的損害。

（2）鎘污染的主要來源及危害

      鎘廣泛用于電池、染料或塑膠穩定劑，它比其它重金屬更容易被農作物所吸附。相當數量的鎘通過廢氣、廢水、廢渣排入環境，造成污染。污染源主要是鉛鋅礦，以及有色金屬冶煉、電鍍和用鎘化合物作原料的工廠。

      鎘及其化合物可以經過呼吸道和消化道進入人體。長期接觸一定劑量的鎘主要導致腎臟損害，表現為尿中含大量低分子量蛋白，由于腎小管功能受損，造成鈣、磷和維生素 D 代謝障礙，進而造成骨質軟化和疏松，嚴重者極易發生病理性骨折，影響患者的勞動能力和生活質量。相關的流行病學研究還顯示，慢性鎘中毒患者可能出現神經系統、免疫系統、生殖系統損害，以及腫瘤的高發。

（3）汞污染的主要來源及危害

      汞對水體的污染途徑主要有采礦、冶煉、冶金、制堿、制氯、塑料、電池、電子等工業生產過程中排放的廢水，此外，含汞農藥肥料的施用、城市垃圾、廢物的焚燒等也能造成汞污染，并進入自然環境。而排向大氣和土壤的污染源又通過降雨、降雪等自然水循環過程，終污染水體。金屬汞和無機汞損傷人體肝臟和腎臟，有機汞毒性高，能傷害人的大腦，汞及汞的化合物可通過人的呼吸道、消化道和皮膚而被人體吸收且不易排出，并隨血液分布到人體各組織器官而逐漸累積（主要是腦組織和肝臟），烷基汞對肌體產生慢性嚴重的中樞神經系統損害。

3.土壤中的重金屬污染

      土壤中的重金屬來源廣泛，產生原因很多。重金屬元素無法被土壤中的微生物降解，卻可以由食物鏈進入人畜體內逐漸富集，形成生物放大效應，危害人類的健康。

另外，重金屬元素能在地表水體滲入地下水體時一同滲入，形成另一污染源。

（1）農藥、化肥和塑料膜使用

      每種化肥和農藥中所含有的重金屬種類和含量都不相同，比如過磷酸鈣中富含Zn、Cu、Cd、Pb等重金屬元素，其含量高于鉀肥、氮肥及復合肥。在進行農作物生產的過程中，對含有鉛、汞、砷等的農藥、殺蟲劑或者化肥施用不當，都將造成土壤中重金屬的污染。而農用塑料薄膜采用了含Cd、Pb兩種重金屬元素的熱穩定劑。這就意味著，在農業生產中過量采用農用塑料薄膜也會產生土壤重金屬污染。

（2）大氣中重金屬沉降

       我們進行工農業活動、交通運輸等都會形成富含重金屬的有害懸浮物而使得大氣中的污染物增加。據統計，工礦企業附近與道路兩側的大氣污染物中，Pb、Cd、Cr、Zn、Cu等重金屬元素含量較高。它們大部分經由自然沉降和大氣沉降進入土壤，從而造成土壤重金屬污染。這類污染常常表現出，離城市越遠，污染越低的特點。就城市本身而言，城市人口越密、工業越發達、土地使用程度越高、機動車越多，重金屬污染越嚴重。

（3）污水灌溉

      污水灌溉是指對生活、商業及工業活動中產生的污水進行一定程度的處理之后，將其用于農田、森林或者草地的灌溉。因為缺少水資源，我國有大概1.4×104平方千米的土地在使用污水進行灌溉，由此受到重金屬污染的土壤面積超過了總污染面積的六成。近年，隨著城市化和工業化進程的加快，工業廢水不斷增多，而這些廢水中往往含有較多的重金屬元素，一旦在沒有進行妥善的凈化情況下排出工作區，其中的重金屬離子就會通過河流進入到土壤當中，進一步產生或者加劇土壤重金屬污染。

三、重金屬污染治理的方法

1.如何治理水體重金屬污染

       隨著工業化生產的不斷發展，水資源和環境的污染也越來越嚴重。為了改善人們的生存環境，需要對水生態和水資源進行保護，有效治理水污染，特別是對水體重金屬污染的治理，應加強力度，更新治理方法和手段。目前，科技的進步讓水體重金屬污染的治理方法得到了創新，不僅有法學治理法、物理化學治理法，還開發了生物治理法。無論是化學治理法還是物理化學治理法，在治理過程中都是利用化學反應將污染進行轉移，這不可避免會對環境造成二次污染。而生物治理法則是利用生物的新陳代謝對水體污染中的重金屬進行吸收和回收，讓水體中的中間濃度不斷降低，慢慢改善和修復水體環境。比較常用的生物治理法有微生物修復、植物修復等方式，具有造價低、易操作、可控制、效果好等特點。生物治理法在處理水體重金屬污染時不會形成二次污染，對環境的污染降低，因此得到了越來越廣泛的推廣。

2.如何治理土壤中的重金屬污染

     對于受重金屬污染的土壤的防治主要用以下方法：

      （1）生物治理方法：利用生物（動物、植物、微生物等）的某些習性來適應、抑制和改良重金屬污染。（2）化學治理方法：向污染土壤投入改良劑，增加土壤有機質，陽粒子待換量和粘粒的含量，改變PH/RH和電導等物理性質，使土壤重金屬發生氧化、沉淀、吸附、還原、抑制等作用，以降低重金屬的生物有效性。（3）農業治理方法：即因地制宜的改變一些耕作管理制度來減輕重金屬的危害，在污染的土壤上種植不進入食物鏈的植物。（4）天然礦物質發：這是一種治理重金屬污染的新方法，即利用組成土壤的鐵錳鋁氧化物等天然礦物對重金屬的吸附與解吸作用、固定與釋放作用來提高土壤自身的凈化能力和容納能力。

結語

       總而言之，如何恢復已經遭受重金屬污染的地區的本來面目，這是一個正在進行的性研究課題，雖然取得了一些成績，但是仍然存在一些理論上和技術上的問題。有待我們進一步的研究和探討。