水质重金属应急监测方法的选择与应用
谷铁安
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谷铁安,. 水质重金属应急监测方法的选择与应用[J]. 水资源研究进展,2022.3. DOI:10.12721/ccn.2022.157028.
摘要: IGS-100M-C型便携式重金属检测仪(广州盈思传感科技有限公司) 、美国哈希DR1900和试剂盒操作方式、测量元素、单位、时间、检出限、灵敏度、重现性进行分析,对比三种不同监测方式的优点与缺点。其中IGS-100M-C检测仪具有更高的准确度,但重现性较差,离散程度较高,对总镍、镉标样检测IGS-100M-C检测仪准确度较高,DR1900稳定性较好。而试剂盒因为在极低、较低浓度检测时因为出色结果难以分辨,因此多作为补充检测方式。
关键词: 水质重金属;水质检测;监测方式
DOI:10.12721/ccn.2022.157028
基金资助:

水质中含有大量的重金属将对水质造成严重的污染,对周围的生态环境、人体产生威胁,因此需要对当前水质重金属应急监测方式的优缺点进行分析,确保监测结果的准确性,及时采取相应措施进行处理,保证水质安全性和清洁。

1.水质重金属应急监测方式

1.1采样方式

第一,采样方式是在现场进行采样监测。首先进行布点工作,需结合现场具体情况、水域特点合理设定采样布点与采样频次。针对江河水域,需要在事故点以及下游进行采样作业,并在事故点的上游采集对照样品。针对湖泊、水库水域,布点应当以事故的发生点为中心,沿着水流的方向按照一定的间距,呈扇形进行布点,并对照样本。其次,设置标识,防止出现混乱情况,需要在事故的现场明显标记,特殊情况需现场录像和拍照。最后,设计采样量,在开展现场采样作业时应平行采样,一份用于现场的快速测定,另一份送往实验室进行测试分析,特殊情况下需要采集底质样品。第二,跟踪监测。水质污染浓度、范围和变化趋势和污染物在水质中扩散、迁移、稀释以及沉降存在密切关系,需要对水质污染变化情况跟踪监测。相关工作的开展应当从水质污染事故着手,结合水域的单位,设定监测点和控制断面,根据一定频次进行取样测试工作,监测水域的水质恢复至正常后结束跟踪监测工作。

对于江河水域污染跟踪监测布点与取样应当按照江河流域水力学、水文要素,污染物数量、性质,沿着河段合理设置控制断面与采样点,做好标识[1]。另外,采样频次需要按照事件危害程度、河流要素确定,污染事件的危害程度、河流的水力要素变化越大,则需要适当多进行几次采样次数。对于湖泊、水库需要结合事故的发生地点、水流流向、扩散范围确定采样点,例如出水口、取水口等重要位置应当增加设置采样点。水流平稳、水深较大应当分水层进行采样工作。通常,采样频次每日不可少于2次,重要部位、紧急情况应当增加采样次数。

1.2现场记录

水质重金属污染应急监测相关工作开展应当高效开展现场监测记录工作,为综合分析、勘误备查提供参考。监测记录包括监测分布图、采样点标记、采样时间、数量、操作人员以及水质的感观性描述。另外,需要对事故的发生地点、时间、诱发原因、持续时间以及危害程度进行全面记录。

1.3监测方式

按照《环境应急手册》(第一版)中的相关规定和建议选择监测方式。同时,因为水质重金属污染事件具有多样性、复杂性特征,在实际的水质重金属污染中需要采取结合实际情况采取行之有效的监测方式。

2.水质污染应急处理相关技术

2.1水质重金属污染应急处理

如果水质中汞元素、铬元素、铅元素、砷元素、镉元素等重金属超标将对人体健康造成严重的威胁。因此,需要及时采取相应措施进行处理,当前常用处理方式包括混凝澄清法、吸附法两种。首先,前者的应用是借助混凝剂作用,将废水中悬浮物、胶体凝聚为絮凝体,分离去除。悬浮物和胶体粒径分别为100nm至10000nm和1nm至100nm。因为水合作用、布朗运动、微粒间静电斥力,悬浮物和胶体颗粒在水体中长时间为悬浮状态,不会沉淀。所以,需应用混凝剂把悬浮物、胶体颗粒凝聚成百微米至数毫米絮凝体,应用重力沉降、气浮、过滤等方式去除。该方式在废水处理中得到广泛的应用,能够处理多种污染物,降低水质色度、浊度等指标,对水质加以有效净化。后者的传统应用是借助活性炭吸附水质中的污染物。活性炭比表面为800m²/g至2000m²/g。粉末状的活性炭具有较强的吸附性,并且成本较低,但是难以实现重复使用,因此多用于应急处理中[2]。蒙脱石属于粘土矿物类型吸附剂,在酸性环境中,蒙脱石对铬离子的去除率高达99%,具有十分广阔的应用前景。除此之外,腐殖酸物质可以吸附汞离子、镉粒子、铜离子、铅离子、锌离子等金属离子。

2.2水质蓝藻处理

蓝藻异常增殖和水体富营养化存在密切关系,蓝藻问题属于水生态问题和水环境问题。水质污染造成水库富营养化,为藻类增殖提供良好的环境。同时蓝藻异常增殖又造成水质的进一步恶化。对于蓝藻的处理需要首先减少污水的排放,控制水体进一步富营养化。藻类生长密集将导致水体的溶解含量下降,造成水质恶化。所以,对于蓝藻的处理应当采用人工清除和引水稀释,循环清除的方式进行有效处理。

3.水质重金属应急监测方法的选择试验和应用

3.1实验原理和操作

IGS-100M-C检测仪通过阳极溶出伏安法,对铜、铅、镉、锌进行分析时选择玻碳电极,对汞、砷、铬进行测定分析选择金电极。在分析之前需要镀膜和活化。使用标准加入方式计算浓度。用时60min至90min,可以对铜离子、铅离子、镉离子、锌离子进行同时检测,防止多次操作对测定结果的准确性、稳定性产生影响。但是因为检测项目优先,离子间存在互相干扰情况,操作频繁。DR1900,小型分光光度计,对个别项目进行测定时需要进行预处理,把粉枕包加入到样品与空白样品,充分溶解后静置10s至5min区间值比色。平均用时3min至5min。该测定方式具有精度高、响应快等优势,维护清晰简便,虽然粉枕包仅能使用一次,但成本较低。缺点为需要逐一检测。试剂盒,借助金属离子在特定条件和试剂包发生反应并生成显色络合物,使用聚乙烯管填装试剂,吸取样品,充分摇晃至溶解和色卡进行比对,读取浓度,用时1min至5min,作业简便,但是比色结果容易受到操作人员的影响,部分项目的颜色界限比较接近,或者显色不够明显,导致测定结果出现差错。

3.2监测方式测量元素范围

首先,IGS-100M-C检测仪可以对铬离子、砷离子、汞离子、镍离子、铜离子、铅离子、镉离子、锌离子等金属离子进行检测,基本上均可达到标准要求,检测下限为ppb级,具有较高的灵敏度。DR1900可以检测银、铜、铁、锰、锌、钾、镍、钼、铅、铜、铬、钡、铅等,相比于前者检测限较低,但是基本上也均能够达到标准要求。试剂盒可以对镍、钼、锰、镁、铁、铜、总铬、六价铬、硼、铝、锌进行测定,但仅可作为粗测结果,对水质质量标准限值进行检测时超标几倍、十倍方可清晰比色。

3.3实验材料和结果

本次实验材料选用铜标样,浓度为1.07 ±0.04mg·L-1。测定结果如下表所示。

表一:铜标样检测情况1.png对表格数据进行分析IGS-100M-C检测仪与DR1900对铜标样进行检测时,IGS-100M-C检测仪具有更高的准确度,但重现性较差,离散程度较高。另外,对总镍、镉标样进行检测同样可以证实相比于后者,前者的准确度更高,后者的稳定性较高,对低浓度的单标进行测试均存在较大的误差,当测量标准限值周围标样,误差范围均<10%。水质检测包结果:对浓度为0.5mg/L、1.0mg/L、3.0mg/L、5.0mg/L铜标样进行检测时呈现为浅黄色、米黄色、深黄色、黄棕色。其中米黄色准确性不够。三次实验的结果较为稳定。对浓度为0.1mg/L、0.5mg/L、2.0mg/L的镍系水质进行检测时,除了浓度为0.5mg/L水系,出色结果均较为准确。对浓度为0.5mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L锌系水样进行检测时,出色结果均较为准确。对浓度为0.1mg/L、0.5mg/L、1.0mg/L、5.0mg/L镉系水样进行检测时,出色结果较为准确。使用试剂盒对个别元素极低、较低浓度进行检测时,出色结果难以分辨,对电镀污染物、镍系污染物进行检测时准确性不足。对铬、锌、铜系水样检测表现良好,可以用为补充手段[3]

4.总结

综上,水质中重金属含量超标不仅对水质本身存在较大的污染,同时将对周围的生态环境和人体健康造成严重危害,需要积极开展水质重金属应急监测工作,确定水质中的重金属组成和浓度,为后续处理工作的开展奠定基础。本文对IGS-100M-C检测仪、DR1900和试剂盒的检出限、灵敏度、重现性进行分析,在水质重金属监测中可以选用前两者进行检测,对于试剂盒的应用可以用于补充手段,保证水质监测结果的准确度。

参考文献

[1]朱冬梅.环境污染事故处置中水质应急监测方法研究[J].能源与环境,2019(03):33-34.

[2]吴艳聪. 便携式水质重金属检测仪在现场应急检测的应用[J]. 城市地理, 2016(6X):1.

[3]欧腾,代亮亮.试剂盒在水环境监测上的应用研究进展[J].山东化工,2021,50(19):89-90+93.

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