曾梓孌

（桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，廣西 桂林 541000）

水是生命的起源，在人類(lèi)發(fā)展生活中居于至關(guān)重要的地位。隨著經(jīng)濟(jì)全球化的迅速發(fā)展，人類(lèi)的用水需求不斷增加。如今，人類(lèi)淡水資源的消耗量越來(lái)越多，許多廢水沒(méi)有經(jīng)過(guò)相關(guān)處理就隨意排放，對(duì)水體環(huán)境造成了污染，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能、水資源的利用具有嚴(yán)重影響，以至于許多國(guó)家水資源短缺的現(xiàn)象[1]。

工業(yè)廢水排放，是導(dǎo)致水環(huán)境污染的重要因素，水質(zhì)由于工業(yè)生產(chǎn)的不同需要有所差異，許多與原料相關(guān)的物質(zhì)，其儲(chǔ)存形態(tài)也不相同，不同企業(yè)排除的廢水千差萬(wàn)別，進(jìn)入河流、湖泊的重金屬元素沉積，增加了水體自?xún)舻呢?fù)擔(dān)，造成了比較嚴(yán)重的水環(huán)境污染，對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生不良影響，不利于人類(lèi)的健康生活。

1 水環(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀

湖泊、水庫(kù)、生活飲用水等水體資源統(tǒng)稱(chēng)為水環(huán)境。水環(huán)境重金屬污染，是因?yàn)楣I(yè)廢水的大量排放造成的，導(dǎo)致水質(zhì)環(huán)境發(fā)生嚴(yán)重改變。地球上的水資源比較豐富，但是人們開(kāi)發(fā)利用的淡水資源比較少。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)污染、工業(yè)、生活用水污染等，造成水環(huán)境比較嚴(yán)峻[2]。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中大量使用有機(jī)氯農(nóng)藥，在降水的作用下，殘留的藥物滲入地下水體中。

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生大量廢水，有些廠(chǎng)家沒(méi)有根據(jù)嚴(yán)格要求對(duì)廢水進(jìn)行處理，就將廢水排入河流，造成水環(huán)境污染加劇。

人類(lèi)過(guò)度使用水資源、過(guò)度開(kāi)采，不利于植被生物的生長(zhǎng)，導(dǎo)致嚴(yán)重的水土流失等相關(guān)問(wèn)題，還會(huì)加重水體環(huán)境的污染程度。農(nóng)藥成分大多是持久性的有機(jī)污染物，進(jìn)入土層之后很難降解，會(huì)越積越多，加快了土壤的污染程度，降雨之后隨著雨水流入湖泊，加快水體污染的速度，這些都是息息相關(guān)的。水體環(huán)境的重金屬污染，是因?yàn)檫^(guò)度開(kāi)采礦石、企業(yè)排放廢水造成的。

水體環(huán)境中的重金屬污染影響水體生物的生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響著人類(lèi)的健康。隨著工業(yè)水平的不斷提升，水環(huán)境中即使農(nóng)戶(hù)污染現(xiàn)狀不斷加重，不利于人類(lèi)的發(fā)展。飲用水主要來(lái)源有河流、湖泊等淡水，其中主要的污染物就是汞，其次就是鉻和鉛污染。

據(jù)研究顯示，長(zhǎng)江上游因?yàn)楣I(yè)廢水的排放，使水體環(huán)境污染程度不斷加重，有些重金屬污染物沒(méi)有得到科學(xué)處理就排放，嚴(yán)重影響生物的健康安全。太湖、松花湖的重金屬元素污染也呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)。

工業(yè)廢水的排放，由于空氣污染造成酸雨現(xiàn)象，河流中的沉積物匯入大海，造成重金屬元素污染的狀況不斷加重。水體環(huán)境的重金屬污染，不僅會(huì)對(duì)水中生物造成嚴(yán)重?fù)p害，還會(huì)間接影響人們的飲食生活安全。所以，水環(huán)境重金屬元素污染的處理迫在眉睫，如果不嚴(yán)加監(jiān)管，會(huì)造成更加嚴(yán)重的生態(tài)失衡。

2 水環(huán)境中重金屬元素檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 整體結(jié)構(gòu)

水環(huán)境中重金屬元素檢測(cè)系統(tǒng)，包括水路系統(tǒng)、檢測(cè)電路、電極系統(tǒng)等內(nèi)容。檢測(cè)電路工作主要是合理控制工作流程，做好數(shù)據(jù)收集工作，實(shí)現(xiàn)水路系統(tǒng)控制、傳輸相關(guān)功能。水路系統(tǒng)是為了儀器的控制，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中導(dǎo)入不同溶液，在檢測(cè)完成之后清洗管道。

由于單通筏多管道系統(tǒng)水路相對(duì)復(fù)雜、實(shí)際操作過(guò)程比較復(fù)雜，為了解決這一問(wèn)題，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)注射泵配合多通筏設(shè)計(jì)代替原先的結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性功能，應(yīng)用傳統(tǒng)三電極系統(tǒng)。

系統(tǒng)使用無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊與遠(yuǎn)程PC端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，通過(guò)微處理器對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行及時(shí)記錄，并且記錄相關(guān)的工作數(shù)據(jù)，發(fā)送至PC端實(shí)施深度處理。傳輸實(shí)現(xiàn)后，微處理器借助泵閥控制水路，對(duì)管路進(jìn)行清洗，接下來(lái)開(kāi)展下一階段的檢測(cè)，見(jiàn)圖1。

圖1 系統(tǒng)檢測(cè)

2.2 系統(tǒng)誤差自動(dòng)補(bǔ)償法的實(shí)現(xiàn)

要想使電路系統(tǒng)驗(yàn)證自身功能滿(mǎn)足正常工作的需求，減少不必要的檢查步驟，添加可靠性檢查功能模塊，對(duì)其可靠性進(jìn)行檢查。在實(shí)際微處理過(guò)程中開(kāi)始多路模擬開(kāi)關(guān)，增加可靠性檢查的相關(guān)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)自由狀態(tài)與工作狀態(tài)的簡(jiǎn)單切換。使用微處理器輸出準(zhǔn)確點(diǎn)位，及時(shí)記錄輸出結(jié)果，檢查其與預(yù)期結(jié)果是否存在誤差，檢查電路是否正常。如果結(jié)果顯示正常，就要對(duì)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，使用水路系統(tǒng)將需要測(cè)驗(yàn)的溶液置入測(cè)試腔內(nèi)，通過(guò)微處理器對(duì)恒電位儀實(shí)施輸出掃描，與此同時(shí)，詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果。如果結(jié)果現(xiàn)實(shí)異常，就要認(rèn)真檢查系統(tǒng)輸出過(guò)程中存在的問(wèn)題，若結(jié)果無(wú)限接近于零，就說(shuō)明三電極系統(tǒng)的確是在溶液中浸沒(méi)，如果結(jié)果曲線(xiàn)平穩(wěn)，就說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)異常。

綜上所述，地球上的海洋水資源比較豐富，但是人們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的是淡水資源，因?yàn)樯钗廴?、工業(yè)污染等因素，加快了水體環(huán)境的污染進(jìn)程。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活中大量使用有機(jī)氯農(nóng)藥，在降水的作用下，殘留的藥物滲入地下水體中。

由于工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)的大量廢水，加重了水環(huán)境重金屬元素污染的現(xiàn)狀，這是不可逆的，嚴(yán)重影響人們的生活安全。本文針對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水環(huán)境重金屬的檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提出了系統(tǒng)可靠性檢測(cè)的方法，以供同行借鑒。