海洋沉积物重金属检测方法及污染防治研究进展

海洋沉积物重金属检测方法及污染防治研究进展

张晓捷

天津顺达绿源生态科技有限公司， 天津 300462

摘要：改革后，在社会发展下，我国的科学技术水平进步，本文阐述了近几年在环境、土壤、沉积物等研究领域较为常用的重金属检测方法，如：X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子吸收光度法等，对比了其优缺点，同时介绍了若干较为前沿的如：酶抑制法、电化学生物传感器法、激光诱导击穿光谱（LIBS）技术、高光谱分析技术等分析方法。分析了不同机理的沉积物重金属污染防治措施、应用范围、优缺点和研究进展；提出了在实验室条件允许的情况下，分析方法应优先选择灵敏度高且能同时进行多元素和同位素分析的电感耦合等离子体质谱法；防治措施可选择结合2种及2种以上的单一修复手段的联合修复技术。

关键词：沉积物；重金属；检测；修复

引言

随着工业化的发展，近海养殖区的重金属污染越来越严重，水产品中重金属超标。一般把比重在5以上的金属定义为重金属，它们的金属的密度都在4.5g/m3以上。有些重金属是水产品所需的基本元素，但是重金属超标会危害到他们的生命，破坏生态平衡。重金属不仅对水体有影响，而且对水域内的养殖对象也有一定的影响。有些重金属对机体是有利的，是细胞内分子组成的一部分，但是一旦这些重金属超标会导致机体运行紊乱，造成机体中毒甚至死亡，这给生态环境和人类的身体健康构成了极大的威胁。某些重金属也会通过食物链进入到人的身体中，对人的生命安全造成一定的威胁。重金属进入动物体内后，不能被代谢，易在体内富集。

1常见重金属毒性作用

重金属主要作用于动物的肝脏、肾脏和生殖器官，重金属在肝脏、肾脏和生殖器官中富集，影响这些器官的正常运行，如镉能影响肝脏的正常代谢，危害肾小管的功能，影响生殖激素的合成和分泌。但是一些重金属对细胞组织的影响也有一定差异。如镉能破坏DNA，使细胞的粘附力下降。铅的浓度会影响儿童的智商，随着血铅浓度从1~10μg每分升增加，智商的总变化为-8.0分。汞能影响神经通路，抑制Na+/K+-ATP酶性，降低神经传导速度。由此可见，重金属的毒性作用非常强，而且重金属污染范围大，因此建立快速、简便的重金属检测技术刻不容缓。

2海洋水产品中重金属主要检测技术

2.1原子吸收光谱法

所谓的原子吸收光谱法又被称为原子吸收分光光度法，其主要的工作原理是蒸汽中的待测元素的基态原子对于共振辐射的吸收力度是不一样的，工作人员可以从其吸收力度来判断检测样品中的重金属含量。目前，原子吸收光谱法主要应用于检测定痕量和超痕量元素上，原因在于相比于其它检测方法而已，原子吸收光谱法具有高度的灵敏性、强大的选择性、大范围的分析性。抗干扰能力强、结果准确、操作简便等优点。可以说，原子吸收光谱法在检测海水中重金属含量上具有无可替代的作用。当然，成本价较高也成为了该技术大范围推广的重大阻碍。

2.2、X射线荧光光谱分析法

其主要原理是采用X射线光源，将光源发射的X射线水平照射到待测物质表面，此时待测物质在高强度射线的照射下，物质表面将发出微弱的荧光，通过采集物质散发出的荧光的强度即可分析待测样品内含有特定物质的浓度。设计便携式X射线荧光光谱仪(PXRF)成功检测出土壤中常见重金属元素Cr、Ni、Cu、Zn、As和Pb的含量；利用X射线荧光光谱法完成了土壤中九种元素含量的分析工作；利用X射线荧光光谱法成功完成土壤中物质含量分析；利用X射线荧光光谱完成了土壤中元素含量以及含水量的检测；利用X射线荧光光谱法辅以萃取分离方式成功检测到了土壤中重金属的含量。

2.3发光细菌检测法

根据发光细菌检测法的机理，可以将发光细菌检测法分为直接法和生长法。直接法是将一定浓度的发光细菌直接接种到有害物质的溶液中，可以立刻检测发光强度。在越南的红河和湄公河三角洲地区共收集了194个地下水样本，研究结果发现大肠杆菌在地下水中砷浓度为7μg/L时表现良好，其生物发光信号在10~100μg/L范围内呈线性增长，这种方法在其他地下水资源砷污染区域的筛选中具有巨大潜力。生长法是指发光细菌在有害物质中繁殖一段时间，通过检测发光细菌的发光强度来检测重金属。T评估直接法和生长法测定水中危害物的有效性，发现生长法比直接法更灵敏，对水产品中重金属的检测更加准确。近年来，发光细菌检测法因为灵敏度高，检测时间短而备受欢迎，但是目前发光细菌检测重金属的方法还存在特异性不强和重现性不佳的问题。为此，随着科学技术的发展，发光细菌检测法结合了基因工程技术和一些现代大型分析仪器在不断的改进和完善。

2.4阳极溶出伏安法

阳极溶出伏安法最早出现于十九世纪二十年代，并为其发明者赢得了诺贝尔化学奖的荣誉，该检测方法通过将还原电势施加于工作电极，如此一来，当电极电势超过所需检测金属的离子析出电势时，海水中的被检测金属离子就会被还原为金属电镀于工作电极表面，这种情况下如果反向扫描电势的话，就可以根据计算电流峰高来和相同条件下的海水相比较来得出海水中的重金属含量。该检测技术一度被广泛的应用于汞、砷、铅等重金属检测中，近年来，随着科学技术的不断发展，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。

2.5异位治理法

沉积物的异位治理法是指利用人工或机械的手段将受污染的沉积物从海底清除出去，通过清理去除污染物内源的方法达到减少沉积物中污染物质向其他介质扩散释放的目的。该治理方法包括环保疏浚、淋滤及玻璃化、异位钝化、污泥无害化处理和利用等。在沉积物的异位治理法中，环保疏浚虽能改善氮、磷等营养物质，但该方法将大面积的悬浮物扰动起来的同时极易破坏底栖生物，并且对疏浚后的沉积物的二次修复成本较高，目前已很少采用。异位淋滤技术是利用生物淋洗剂对沉积物重金属有一定的溶出效率的原理，可选用EDTA和CTA螯合剂淋洗疏浚后的底泥沉积物，将重金属污染物质从沉积物中转移到水中。异位钝化处理技术是在考虑重金属元素在不同的环境中具有不同的形态和价态的特点前提下，利用化学手段进行沉积物污染治理。通过所添加的化学试剂将重金属元素从不稳定态转化为稳定态，从而对重金属向环境中释放起到了有效抑制的作用。目前广泛使用的化学钝化剂有水泥、石灰石、含有氧化铁的红泥等。例如高岭土和石灰石可以有效地降低重金属锌的活性；蒙脱石黏土岩对重金属就有良好的吸附和固定效果；滑石粉对铜、铅、镉元素有明显的吸附效果。

结语

综上所述，经过多年的发展，海洋水产品中的重金属检测技术有了很大的突破，开发了许多经济、简便、可以进行现场快速检测的新技术。如何建立低成本、简便易行、快速高效的筛选检测方法，对于海洋水产品中重金属检测体系的有效运行起着至关重要的作用，而这也是目前海洋水产品检测分析领域主要的技术瓶颈之一。未来检测技术应趋向传感器集成和在线检测技术，针对一些领域检测需求，开发专业的检测仪器，针对养殖方式的需求，建立在线监测技术，提高生产效率和产品质量。

参考文献

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[3]翟慧泉,金星龙,岳俊杰,赵俊英.重金属快速检测方法的研究进展[J].湖北农业科学,2010,08.