重金屬污染具有隱蔽性長期性和不可逆轉(zhuǎn)性的特點與其它類型污染大有不同。重金屬可直接引起人類生活環(huán)境的污染，污染賴以生存的土地并引起退化造成作物質(zhì)量和產(chǎn)量的下降。重金屬聚集于土壤中，既不能被微生物降解，也不易被淋濾。而且在土壤中，某些重金屬元素還能夠轉(zhuǎn)化為毒性更強的甲基化合物。在被重金屬污染的土壤中種植農(nóng)產(chǎn)品或者用重金屬含量超標的水灌溉農(nóng)產(chǎn)品，重金屬元素會被農(nóng)產(chǎn)品吸收并通過土壤一植物一動物一人體之間的食物鏈，在人體內(nèi)慢慢累積長期下去便會對人體造成慢性傷害。由于這種傷害不易察覺，所以即使是食物中重金屬含量符合標準的規(guī)定，但長期食用也存在風險。因此食物和生活飲用水中重金屬污染成為我國研究及監(jiān)測項目中的重點。
金屬對人體的危害
砷的毒性及危害
環(huán)境中存在的砷主要有兩種價態(tài):+3價和+5價無論以哪種形式存在其對生物體都是有害的。人體攝入無機砷后無機砷可通過氧化還原和甲基化作用，轉(zhuǎn)化為多種有機砷化物。目前雖然學者通過動物試驗結(jié)果提供的致癌證據(jù)有限，但流行病學已有充分的證據(jù)證明無機砷是人類致癌的一個重要誘發(fā)因素。多項研究證實，長期食用高砷的食物，不僅會引起砷中毒，還可能引起細胞癌化、畸形或突變。還可以造成典型的皮膚損害，例如掌駝色素沉著和過度角化的發(fā)生。
慢性砷中毒常常表現(xiàn)為一般植物神經(jīng)衰弱癥比較特別的還會有皮膚過度色素沉著肢體血管痙攣及壞死、末梢神經(jīng)炎過度角化癥等慢性中毒的患者一般還會肝腫大重病者則還會出現(xiàn)貧血、黃膽肝硬化等癥狀，長此以往還可能會引發(fā)砷性皮癌。如果人們誤服砷農(nóng)藥，可能會造成急性中毒，其表現(xiàn)為服用1小時后感覺口渴、咽干，并出現(xiàn)持續(xù)性嘔吐的癥狀，嘔吐物會帶有一-定的血液并會伴有下泄便呈血性米湯樣。此外，癥狀還表現(xiàn)為劇烈頭痛高度脫水、痙攣昏睡發(fā)瘡，嚴重者會因心力衰竭而死亡。
鉛的毒性及危害
鉛是最軟的重金屬，但其比重卻比較大，其對放射線具有吸收作用。鉛常見的化合價為+2價和+4價在日常生活中，鉛的應用領域廣泛，并可在環(huán)境中長期蓄積。鉛是有毒性的重金屬。目前，鉛污染途徑有職業(yè)鉛接觸和生活鉛接觸兩種，后者的特點是危害面廣癥狀發(fā)展緩慢癥狀不明顯所以極易被忽視。鉛對人體的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面:一是影響呼吸消化系統(tǒng)；二是影響免疫系統(tǒng)；三是影響泌尿系統(tǒng)；四是影響神經(jīng)內(nèi)分泌；五是影響造血系統(tǒng)。
鎘的毒性及危害
鎘是一種有色重金屬元素蓄積性比較長，在人體內(nèi)半衰期長達16~30年被美國農(nóng)業(yè)委員會列為當前最重要的一種農(nóng)業(yè)環(huán)境污染物。我國由于豐產(chǎn)，重金屬鎘污染現(xiàn)象也比較嚴重因此，我國越來越重視對環(huán)境中鎘的監(jiān)測與控制鎘對人體的危害表現(xiàn)在以下幾個方面:一是對腎和肝功能的影響;二是對骨骼的影響;三是對生殖功能的影響;四是對心血管功能的影響:五是對神經(jīng)系統(tǒng)的影響:六是鎘具有致癌作用與免疫毒性。
重金屬檢測樣品的前處理方法
干灰化法
干灰化法就是利用高溫去除樣品中的有機質(zhì)，并使用酸將剩余的灰分進行溶解，溶解后作為樣品的待測溶液。該方法廣泛應用于對食品中大多數(shù)的金屬元素進行分析，但由于在高溫條件下，一些重金屬元素如汞錫硒、鉛等易揮發(fā)而造成損失，因此此類元素的前處理不適用干灰化法。灰化前如將試樣和某些添加劑(所謂\\'灰化助劑”)相混合則干灰化法更為有效?；一鷦┲饕鸺铀傺趸头乐鼓承┏煞謸]發(fā)的作用，例如使用干灰化法測砷的含量時可先加入硝酸鎂，其會與易揮發(fā)性砷發(fā)生反應生成焦砷酸鎂，焦砷酸鎂很難揮發(fā);要防止灰分組分與坩堝材料反應，可以在樣品中加入氧化鈣、氧化鎂，使其在被測物與柑鍋壁之間形成隔絕層這不僅可以減少被測物的損失，同時也有利于灰化的進行。
濕消解法
濕消解法是指在一定溫度條件下利用氧化性強酸，除去有機質(zhì)，溶解掉被測元素。濕消解法的優(yōu)點是不容易導致被測元素的流失，因此特別適用于測定易揮發(fā)性元素。
微波消解法
微波消解是一種新的試樣溶解技術，其具有以下幾個優(yōu)點:溶樣時間短消耗試劑量少低耗能低污染，能有效防止易揮發(fā)元素的損失。但是該方法存在溶樣量較小的缺點，當試樣中重金屬元素含量低時，便限制了其使用。另外由于微波消解法所應用的微波消解爐和壓力溶樣罐的價格昂貴因此在一定程度上限制了微波溶解技術的應用。重金屬檢測樣品的電化學分析法電化學分析法由于具有儀器成本低廉維持費用較低操作方便簡單且靈敏度高等優(yōu)點因此該方法已成為現(xiàn)代分析測試的主要手段。
重金屬檢測樣品的電化學分析法
電化學分析法由于具有僅器成本低廉維持費用較低操作方便簡單且靈敏度高等優(yōu)點因此該方法已成為現(xiàn)代分析測試的主要手段。
一、原子光譜法
1.火焰原子吸收光譜法
將霧化后的試樣溶液送入火焰中原子化這樣被測元素則轉(zhuǎn)變?yōu)榛鶓B(tài)原子，被測元素空心陰極燈發(fā)出的共振線通過基態(tài)原子時，發(fā)光強度會因為選擇性共振吸收而被減弱吸收遵守的是光吸收基本定律。鎘和鉛在空氣/乙炔火焰中比較容易被測定，但光譜和非光譜干擾也容易在空氣/乙炔火焰中產(chǎn)生。在實際樣品中由于鎘的含量甚微需要結(jié)合萃取富集分離和氣化分離等方法來提高檢測靈敏度，降低檢出限。這樣金屬離子便能夠與樣品的基體分離富集然后進行測定。
2.石墨爐原子吸收光譜法
該方法由于具有較高絕對靈敏度(一般會比火焰原子吸收光譜法高3個數(shù)量級) 因此已廣泛應用于痕量金屬的分析。在石墨爐原子吸收光譜法的進行過程中往往會存在較嚴重的基體干擾，但是通過添加基體改進劑可以很好地減弱干擾?；w改進劑可以提高測定的靈敏度再現(xiàn)性和準確性基體改進劑一般為鉑組金屬鎳的硝酸鹽以及氯化物。目前基體改進劑與微波消化技術相結(jié)合的方法已被廣泛應用于農(nóng)產(chǎn)品、中藥水處理劑等領域。
二、原子熒光法
氫化物發(fā)生一原子熒光光譜法具有儀器結(jié)構(gòu)簡單操作方便靈敏度高和干擾少等優(yōu)點。目前氫化物發(fā)生可測元素范圍已擴大到11種。
1.電感藕合等離子體發(fā)射光譜及質(zhì)譜法
電感禍合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-0ES)和電感禍合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是近年來在發(fā)射光譜上發(fā)展起來的一種新技術，具有檢測靈敏度高等優(yōu)點，但是昂貴的價格限制了該方法的廣泛應用。
2.光度分析法
所有現(xiàn)場快速檢測鎘的方法和儀器基本都基于分光光度法和鎘試劑，所以說分光光度法是一種經(jīng)典測定方法。該法使用簡便快速，而且靈敏度高容易普及成本低，可定性和定量分析含鎘樣品，分光光度法通?？蓽y定10~7g/mL的物質(zhì)，能夠滿足各方面分析的要求，應用范圍較廣。
處理污水重金屬污染的相關技術和應急方法
1.物理去除法
(1)混凝法。
在污水當中,存在著一些極為細小的沉降顆粒物,這些顆粒物往往具有一定的電荷,并且呈現(xiàn)出正負不同的電荷,具有相互吸引的性能,采用混凝法處理污水,則是應用顆粒物具有異性電荷的特性。通常情況下,這些微型物質(zhì)在水中呈現(xiàn)出膠體狀態(tài),一旦將混凝物質(zhì)融人到其中,這些物質(zhì)通過不同的電荷而相互吸引,使污染物能夠快速的吸附到混凝劑當中,形成一種絮狀結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)對水體的凈化。
(2)膜分離法。
膜分離法的應用性更加廣泛,由于膜分離法具有低耗能、溫度適應能力強處理效率較高的特性,一般很少會出現(xiàn)由于處理不當產(chǎn)生的二次污染問題,以聚礬、聚醚礬、聚諷酞胺為主要材料的膜, 一般具有較高的耐酸堿性,但是,由于膜分離法的成本較高,通常適用于規(guī)模較小的污水處理,在大型的污水處理工作當中并不具有可操作性。
(3)吸附法。
吸附法是根據(jù)吸附劑表面活性特征,以實現(xiàn)對污水當中的重金屬離子的處理,-般采用表面積大、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜以及具備較強的吸附能力的活性炭作為吸附載體來吸附重金屬離子，同時,活性炭也具備了耐酸堿的特征,其化學性質(zhì)和物理性質(zhì)都相對的穩(wěn)定,相比較于其他的材料,可以達到對重金屬較好的吸附效果。而對于源水中重金屬的吸附,粉末狀的活性炭可以依靠其更大的比表面積，將物理吸附與化學吸附相結(jié)合,高效的吸附重金屬離子于其表面,在粉末狀活性炭的沉降過程中實現(xiàn)了對重金屬物質(zhì)的去除。
2.化學去除法
(1)電解法電解法。
是通過在污水當中投放具有化學性質(zhì)的藥劑，來實現(xiàn)對污水中重金屬離子的分離，通過化學反映實現(xiàn)化學沉淀,將沉淀物質(zhì)從水體當中去除。化學沉淀法包含了兩種類型,一是硫化物沉淀,這種沉淀方法是利用了當重金屬的硫化物與水體接觸,其具有較低的溶解度,不容易產(chǎn)生二次溶解,但成本因素限制了硫化物沉淀方法的廣泛應用，高昂的價格以及具有毒性特征，導致了硫化物沉淀的處理流程難度增加,具有一定的風險,并且只能在經(jīng)過嚴格的處理后才能排放。二是鐵氧化合物沉淀,使將硫酸亞鐵放入污染水體當中，使得重金屬離子發(fā)生反應,形成具有磁性的鐵氧體晶體，沉淀后將其排除。
(2)絮凝法。
通過沉淀作用，提高水體pH值,將重金屬轉(zhuǎn)化為氫氧化物或者碳酸鹽形式,井從水中逐漸分離出來，或者適當加入硫化物沉淀劑，將重金屬離子生成硫化物沉淀,從而被充分去除。
(3)中和沉淀法。
中和沉淀法通過在水體中投放堿性藥劑,使污染的水體中的重金屬離子經(jīng)過化學反應生成氫氧化物，由此實現(xiàn)沉淀。采用中和沉淀法不僅可以高效的去除水體中的重金屬污染,而且還可以有效的調(diào)整水體的pH值。
(4)氧化還原法。
氧化還原法是根據(jù)重金屬具有的氧化性，利用氧化還原反應被氧化或者被還原,將重金屬污染物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無毒低毒物質(zhì),或者將其轉(zhuǎn)化成可以從飲用水中分離出來的物質(zhì),從而降低飲用水中重金屬含量,達到目的,目前，通常使用的氧化還原法可以分成藥劑氧化或者電化學還原法等。
結(jié)語
重金屬污染越來越嚴重，并且能夠在環(huán)境中長時間聚集導致人類的食物和飲用水重金屬污染給人民生活健康帶來嚴重的威脅所以應在加大食物和飲用水重金屬檢測的同時，盡量減少污染源和切斷污染途徑。
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