灌溉水樣中鎘的測定及其 對人類健康的影響

拜合提亞爾·阿不來提

（新疆伊寧市水利局，新疆伊寧市 835000）

1 引言

人類習(xí)慣于把水看作是取之不盡，用之不竭最廉價的自然資源，但隨著人口的膨脹和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水資源短缺的現(xiàn)象正在很多地區(qū)相繼出現(xiàn)，水污染及其所帶來的危害更加劇了水資源的緊張并對人類的生命健康形成了威脅。切實防止水污染，保護(hù)水資源已成了當(dāng)今人類的迫切任務(wù)。實際上、對水資源的認(rèn)識和開發(fā)利用并非始于近代 。數(shù)千年前、人類已開始了利用地表水和地下水的實踐活動、我國則是世界上水資源開發(fā)利用最早的國家之一[1，2]。

過去，飲用水的細(xì)菌污染是決定人類健康的一個重要因素，目前，在一些地區(qū)飲用水中還存在這方面的潛在危險。非典，禽流感等疾病的出現(xiàn)又向人類敲響了警鐘。第二次世界大戰(zhàn)以來，合成化學(xué)品生產(chǎn)的迅速增長、已成為今天水質(zhì)的主要威脅。來自于有害化學(xué)物質(zhì)的污染、工業(yè)污水的排放的農(nóng)田大量使用殺蟲劑、除草劑的徑流使地面水受到污染、更嚴(yán)重的是化學(xué)廢棄物的不適當(dāng)處理使地下水也受到污染。

有許多微量元素是動植物的營養(yǎng)元素、它們在低含量時是必需元素、但在高含量時則是有毒害的。有些重金屬被劃入最有害的元素污染物行列、這些元素一般有Pb 、Cd 、Hg。

鎘是一種積累富集性毒物，進(jìn)入人體后主要累積于腎內(nèi)和骨骼中，能引起骨節(jié)變形、自然骨折、腰關(guān)節(jié)受損，有時還引起心血管病。這種病潛伏期10多年，發(fā)病后難以治療，鎘濃度0.2～1.1 mg/L可使魚類死之， 濃度0.1 mg/L時使水體的自凈作用受到危害，如日本富山事件。

作為環(huán)境主要污染物之一的鎘對人類和動物均 有毒性。近年來的研究表明鎘污染主要通過土壤進(jìn)入農(nóng)作物再被攝入人體。慢性低水平接觸鎘可以引起機(jī)體免疫功能的改變從而導(dǎo)致許多疾病的發(fā)生。

1992年彰化、和美交界地區(qū)發(fā)生農(nóng)地鎘污染事件，致使全面休耕[3]；1995年復(fù)耕後又傳出鎘含量超出標(biāo)準(zhǔn)，食品衛(wèi)生管理法規(guī)定大米中鎘含量不得超過0.5ppm[4]。日常生活中主接觸鎘的來源有釉料、塑膠、油漆、印染、鎳鎘電池、工業(yè)機(jī)械之電鍍，以及由這些電鍍排放的廢液，流入河川後導(dǎo)致食品污染，如魚貝類，及引用河水灌溉的蔬菜稻米。慢性鎘中毒會使腎臟受損、肝功能障礙、流產(chǎn)、畸形兒及前列腺癌等[5]。

采用示波極譜法利用JP-303極譜分析儀，在1.0 mol/L鹽酸低液中，電位-0.6V左右分別測定伊犁地區(qū)喀什河下游、伊犁河、伊寧縣阿克無斯壇和漢人街四種水樣中鎘的含量。本文就此進(jìn)行了分析。

2 實驗部分

用JP-303極譜分析儀線性掃描極普法測定中水樣中鎘的含量。儀器靈敏度＜5×10-8moL/L將速度變化很快的極化電壓施加在滴汞電極的后2s中，在電極面積變化很小的時間內(nèi)進(jìn)行快速線性電位掃描以減少充電電流的影響。極譜定量分析的依據(jù)是在一定條件下，擴(kuò)散電流id與被測離子濃度c呈正比，利用這一規(guī)律通過直接比較法，標(biāo)準(zhǔn)曲線法或標(biāo)準(zhǔn)加入法即可對被測離子進(jìn)行定量測定。

本研究采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定伊犁河、喀什河下游、伊寧縣阿克無斯壇及漢人街水中鎘含量，即先配制一系列不同濃度的Cd2+標(biāo)準(zhǔn)溶液，在一定實驗條件下分別測量其擴(kuò)散電流（波高），繪制擴(kuò)散電流與濃度的關(guān)系曲線（標(biāo)準(zhǔn)曲線），然后在相同條件下測量未知試液中Cd2+的擴(kuò)散電流，即可在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查的相應(yīng)Cd2+含量。Cd2+在滴汞電極上被還原，得到極譜波。

電化學(xué)反應(yīng)可表示為：Cd2++2e+Hg = Cd(Hg)

3 結(jié)果與討論

3.1 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線繪制

先測定水樣的酸度或堿度時水樣的PH值近中性，所取的水樣未出現(xiàn)沉淀現(xiàn)象,所以用中速濾紙過濾水樣后直接取樣分析。實驗參數(shù)如表1所示。

表1 參數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別取含量為0，10.0，20.0，30.0，40.0，50.0μg的鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液于10ml的比色管中加入1：1鹽酸1 mL，0.1%明膠溶液0.5mL，抗壞血酸0.05g溶解后加水稀釋到標(biāo)線。轉(zhuǎn)入電解池中在-0.25～-1.0V間測鎘，表2所示鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線測定值。繪制峰高-濃度校準(zhǔn)曲線（如圖1所示）。

圖1 鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線

表2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定值

3.2 回歸分析

在建立工作曲線時，需要了解被測組分濃度與電流之間在不同實驗條件，不同干擾因素下的關(guān)系，在確定兩個變量之間的關(guān)系時，不可能憑直觀判斷出來，而必須借助于科學(xué)的方法——回歸曲線。

(1) 元線性回歸方程的建立。設(shè)一元線性回歸方程的一般形式為：

表3 相關(guān)系數(shù)的計算數(shù)據(jù)

利用最小二乘法可從實驗值求得：

a＝0.31002，b＝0.57832

所以可得一元線性回歸方程：

Y =0.31002+0.57832X

(2) 回歸直線的相關(guān)系數(shù)檢驗法。

y與x之間是否存在相關(guān)系數(shù)，用γ表示。

所以y與x顯著相關(guān)，所求回歸方程Y=0.31002+0.57832X 是有意義的[6，7]。

3.3 樣品的測定

移取適量已處理好的水樣于10mL的比色管中，按測標(biāo)準(zhǔn)溶液的程序加入試劑進(jìn)行極譜測定。在校準(zhǔn)曲線上查出樣品的含量。由測得的樣品溶液的電流，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相對應(yīng)濃度（ mg/L ）。

4 結(jié) 論

水是人類維系生命的基本物質(zhì)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市發(fā)展不可缺少的重要資源。本文采用示波極譜法利用JP-303極譜分析儀，在1.0 mol/L的鹽酸低液中，電位-0.6V左右分別測定伊犁地區(qū)喀什河下游、伊犁河、伊寧縣阿克無斯壇和漢人街四種水樣中鎘的含量。國家標(biāo)準(zhǔn)中對鎘含量在不同類中有不同的標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域鎘含量不超過0.005 mg/L。實驗結(jié)果表面喀什河下游、伊犁河和伊寧縣阿克無斯壇水中沒有波峰還未出現(xiàn)鎘超標(biāo)現(xiàn)象或鎘含量＜5×10-8moL/L，但漢人街的水中出現(xiàn)波峰鎘含量為0.0015mg/L，雖然沒有超過國家標(biāo)準(zhǔn)，由于漢人街水主要通過住宅區(qū)，河內(nèi)存在很多生活垃圾，由此導(dǎo)致一些污染物超標(biāo)，目前漢人街水仍用于灌溉，因此必須控制水流被垃圾污染，切實防止水污染。

[1] 劉天齊,劉逸農(nóng)等.環(huán)境保護(hù)概論[M].高等教育出版社,2001：(114)

[2] 徐恒力等.水資源開發(fā)與保護(hù)[M].北京地質(zhì)出版社,2001,8：(1-6)

[3] 王凱雄,胡勤海等.環(huán)境化學(xué)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2006：(95)

[4] 費學(xué)寧.現(xiàn)代水質(zhì)監(jiān)測分析技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2005：(185)

[5] 雷恒毅,寧平等.環(huán)境學(xué)概論[M].中國環(huán)境科學(xué)出版社,2005,6：(123)

[6] 孫成.環(huán)境檢測實驗[M].科學(xué)出版社,2003：(40)

[7] 華中師范大學(xué),東北師范大學(xué)等.分析化學(xué)實驗(第三版)[M].高等教育出版社,2006：(191-193)