大同市自來水礦質(zhì)元素分析

彭雪梅，劉永文，富中華，田海嬌

(山西大同大學(xué)分析測試中心，山西大同 037009)

大同市是全國重要的煤炭、電力能源基地，礦產(chǎn)資源豐富，能源開采為主要工業(yè)形式。隨著城市建設(shè)的發(fā)展及人口的不斷增長，城市生活污水及工業(yè)“三廢”的排放量逐年增加，造成了大同市的環(huán)境污染。據(jù)大同市環(huán)境監(jiān)測站對大同市地面水的水質(zhì)監(jiān)測表明，該市河流各個斷面綜合污染指數(shù)均較高，水質(zhì)為劣Ⅴ類[1]，基本失去使用功能。而大同市是一座以地下水為主要供水水源的城市[2-3]，人們飲用水和家庭用水大部分來源于自來水。為了更好地關(guān)注大同市民的用水質(zhì)量，本文對大同市市區(qū)、礦區(qū)和大同大學(xué)校區(qū)自來水中的礦質(zhì)元素進(jìn)行了比較分析，進(jìn)而科學(xué)直觀地為廣大市民安心使用自來水提供參考依據(jù)。

1 水樣采集及處理方法

分別在大同市3個取樣區(qū) (大同市區(qū)、礦區(qū)、大同大學(xué)校區(qū))采集自來水水樣各3份，經(jīng)“四分法”處理后，量取每份水樣15 mL，然后轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯密閉消解罐中，依次往消解罐加入5 mL濃硝酸和1 mL雙氧水(30%)，進(jìn)行微波消解，消解完畢后將消解罐中的溶液全部移入25 mL容量瓶中，以超純水定容，用電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)[4]測定其中礦質(zhì)元素的含量。

2 大同市自來水中礦質(zhì)元素分析

2.1 大同市3個取樣區(qū)自來水中礦質(zhì)元素的比較分析

大同市3個取樣區(qū)自來水中Fe，Mn，Cu，Zn，Na，K，Ca，Mg，Pb，Al，Hg，As，Cd，Cr，Li，Co，Ni，Se，Si，B和P等21種礦質(zhì)元素的含量見表1。

表1 大同市三個取樣區(qū)自來水的礦質(zhì)元素含量/(mg·L-1)

經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)：大同市3個取樣區(qū)自來水中均含有高含量的Na，Ca，Mg，K，Si，P等元素；元素Fe，Zn，B，Al，As的含量在 0.1～0.6 mg/L 之間；Ni，Cu，Cr，Li，Mn，Cd 等元素的含量在 0.001 ～0.01 mg/L之間，含量甚微；自來水中均不含Pb，Co，Se元素；至于有毒元素Hg在礦區(qū)水和市區(qū)水中被發(fā)現(xiàn)，校區(qū)水中則不含Hg。 除元素Hg外，市區(qū)水和校區(qū)水所含礦質(zhì)元素的含量基本相近，而礦區(qū)水中 Na，Ca，Mg，K，Al，Li，Mn，As等元素的含量明顯高于市區(qū)水和校區(qū)水。

2.2 大同市自來水中礦質(zhì)元素與《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》限定值比較

將大同市自來水中礦質(zhì)元素與 GB 5749－2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中生活飲用水水質(zhì)常規(guī)和非常規(guī)檢驗(yàn)元素項(xiàng)目毒理限值[5]相比較，共分析了12種元素的超標(biāo)情況，結(jié)果見表2。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大同市自來水中Pb、Se、Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、B等元素含量均小于《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》限定值，符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)；而As、Ca、Al、Hg這4種礦質(zhì)元素含量卻出現(xiàn)超標(biāo)。此外，這4種元素的超標(biāo)均呈現(xiàn)這樣的特點(diǎn)：礦區(qū)水＞市區(qū)水＞校區(qū)水，這和礦區(qū)、市區(qū)和校區(qū)3個地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量呈正比。由此推測，大同市的水質(zhì)超標(biāo)問題可能與其環(huán)境有著密切關(guān)系。

3 大同市自來水中礦質(zhì)元素評價及建議

從大同市3個取樣區(qū)自來水中Ca和Mg的含量可以看出，市區(qū)水的總硬度為35 mg/L，校區(qū)水的總硬度為45 mg/L，符合聯(lián)合國WTO推薦的優(yōu)質(zhì)生活飲用水硬度標(biāo)準(zhǔn)(＜50 mg/L)；礦區(qū)水的總硬度約為60 mg/L，符合聯(lián)合國WTO推薦的生活飲用水硬度標(biāo)準(zhǔn)(＜100 mg/L)。

檢測發(fā)現(xiàn)，3個取樣區(qū)自來水中都含有豐富的人體所必需的礦物質(zhì)元素，如K，Ca，Na，Mg，F(xiàn)e，Zn，Mn，B，P等，基本符合市民生活用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。 但同時檢測到Al，Cd，As，Hg等人體不需要或?qū)θ梭w有害的元素，而且Al，As，Hg，Ca元素還存在含量超標(biāo)問題。

具體來說，3個取樣區(qū)的自來水中Al，As元素含量都超標(biāo)。經(jīng)分析，Al超標(biāo)可能是由于大同市自來水廠在水處理的第一步(混凝過程)用的水處理劑(聚合氯化鋁、硫酸鋁)的用量把握不夠好，在氫氧化鋁把水中不易沉淀的膠粒及微小懸浮物分離、沉降后還有過量Al離子存在于水中；As的超標(biāo)可能與大同地區(qū)的地質(zhì)狀況有關(guān)，大同市地處火山群集中分布區(qū)。而自來水廠一般采用的都是常規(guī)的處理程序，可能忽視了水處理過程的二次污染和大同市特殊的地質(zhì)狀況，從而導(dǎo)致了自來水中Al，As元素超標(biāo)。

Hg元素只在校區(qū)水中未檢測到，而在礦區(qū)水和市區(qū)水中含量均超標(biāo)，這和大同市的工業(yè)結(jié)構(gòu)可能有著密切的聯(lián)系。大同市是一座以能源開采、重工業(yè)和高耗能產(chǎn)業(yè)為主的工業(yè)城市，長期以來缺乏環(huán)境保護(hù)意識，導(dǎo)致全市工業(yè)廢水及生活用水的大量排放。同時，工業(yè)廢渣和城市垃圾通過雨水淋濾作用以及年久失修、廢棄的管道和管道腐蝕等原因[3]，使一些有害污染物進(jìn)入含水層，污染地下水，尤其是礦區(qū)位于煤炭開采中心地帶，工業(yè)污染更嚴(yán)重，這些都是水中Hg污染的主要途徑。相對而言，大同大學(xué)校區(qū)位于大同市郊區(qū)地帶，遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)，水體受到的污染相對較小，免受Hg元素的污染。

表2 大同市自來水中礦質(zhì)元素與《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》限定值比較/(mg·L-1)

至于礦區(qū)水中Ca，Na，K等元素含量明顯高于市區(qū)水和校區(qū)水，這可能與礦區(qū)環(huán)境有關(guān)，另外不排除礦區(qū)自來水廠進(jìn)行消毒時，使用的次氯酸鈉消毒液和漂白粉(主要成分為次氯酸鈣)較多所致。

因此，建議相關(guān)部門對水源進(jìn)行改善治理以及提高自來水凈化處理技術(shù)水平，增加必要工序除去自來水中過量的Al，As，Hg等有毒元素，以保障市民的健康用水。

[1]孫博.大同：8 條主要大河流水質(zhì)全呈“劣五類”[EB/OL].(2006-02-16)[2010-02-05].http：//www.xinhuanet.com/chinanews/2006-02/16/content-6251448.htm.

[2]王秉錄，彭振麗，宋衛(wèi)東.大同市地面水污染分析與防治[J].雁北師范學(xué)院學(xué)報，2007，23(2)：57-59.

[3]趙玉英.大同市水污染現(xiàn)狀及治理規(guī)劃 [EB/OL].(2000-09-01)[2010-05-16].http：//www.bad.cn/cenweb/portal/media-type/htm/user/anon/page/waterPubCMSItemInfoPage.

[4]王志強(qiáng)，張學(xué)強(qiáng).ICP-AES法測定水中14種元素的研究[J].福建分析測試，2009，18(2)：63-66.

[5]《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》修訂組.GB 5749-2006.生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007.