沋河水庫(kù)重金屬污染的調(diào)查分析研究

邊步云，胥亞亞，王 蕾

(渭南師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，陜西 渭南 714099)

【蓓蕾園地】

沋河水庫(kù)重金屬污染的調(diào)查分析研究

邊步云，胥亞亞，王 蕾

(渭南師范學(xué)院 化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，陜西 渭南 714099)

為了了解渭南沋河水庫(kù)水中重金屬的污染現(xiàn)狀，采用火焰原子吸收光譜法測(cè)定了沋河水庫(kù)中金屬元素鋅、鉛、銀、鎘、鐵的含量.將測(cè)定結(jié)果與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,結(jié)果表明，所分析的試樣中金屬元素的含量均未超標(biāo)，符合國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)重金屬含量的要求.

水庫(kù)；金屬離子；火焰原子吸收光譜法

一般來(lái)說(shuō)，重金屬是指比重大于5、原子量大于55的金屬；從環(huán)境污染方面所說(shuō)的重金屬，主要是指汞、鎘、鉛、鉻以及類金屬砷[1].它們一旦通過(guò)飲水、飲食、呼吸或是直接接觸的路徑進(jìn)入人體，就會(huì)極大地?fù)p壞身體的正常功能，因?yàn)橹亟饘俨幌衿渌亩舅乜梢栽诟闻K分解代謝，然后排出體外，相反，它們極易積存在大腦、腎臟等器官，一旦超標(biāo)，易引起基因突變，影響細(xì)胞遺傳，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生畸胎或誘發(fā)癌癥[2].重金屬一般以天然濃度廣泛存在于自然界中，但由于人類對(duì)重金屬的開(kāi)采、冶煉、加工及商業(yè)制造活動(dòng)日益增多，造成不少重金屬如鉛、汞、鎘、鈷等進(jìn)入大氣、水、土壤中，引起嚴(yán)重的環(huán)境污染.以各種化學(xué)狀態(tài)或化學(xué)形態(tài)存在的重金屬，在進(jìn)入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)后就會(huì)存留、積累和遷移，造成危害.如隨廢水排出的重金屬，即使?jié)舛刃?，也可在藻類和底泥中積累，被魚(yú)和貝的體表吸附，產(chǎn)生食物鏈濃縮，從而造成公害[3].水是人類和大多數(shù)生物維持生命的必需要素,是人的生命之源.《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)飲用水的定義為“供人生活的飲水和生活用水”[4].到了近代,人們更加關(guān)注飲用水影響人類健康的情況，尤其是我國(guó)近幾年水質(zhì)污染狀況非常不樂(lè)觀,飲用水影響人體健康是不容忽視的[5-7].我國(guó)對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的研究經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程.1959年,我國(guó)頒布了第一個(gè)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),有16項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo);1976年增加到23項(xiàng);1985年頒布的GB5749—85《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》,規(guī)定了35項(xiàng)生活飲用水標(biāo)準(zhǔn),這個(gè)飲用水水質(zhì)監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)性研究標(biāo)準(zhǔn)使用至今，由建設(shè)部頒布[8].

沋河是渭河的重要支流之一，沋河水庫(kù)自建成蓄水運(yùn)行40余年來(lái)為渭南市區(qū)供水、城市防洪、農(nóng)田灌溉發(fā)揮了一定的作用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益.同時(shí)，也是渭南市城區(qū)人民生活用水和渭河化肥廠工業(yè)用水的重要水源.近年來(lái)隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展和人民生活水平的提高，沋河水質(zhì)也受到威脅.根據(jù)沋河水庫(kù)的分布狀況，選擇合適的地表水取樣點(diǎn)，在一年內(nèi)定期進(jìn)行采樣，根據(jù)國(guó)家水質(zhì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，選擇火焰原子吸收法對(duì)樣品進(jìn)行鋅、鉛、銀、鎘、鐵等有一定毒性的金屬含量分析，為沋河水庫(kù)水質(zhì)的保護(hù)提供了合理的措施，也對(duì)目前地表水的污染現(xiàn)狀及變化趨勢(shì)做出結(jié)論，為防止重金屬的環(huán)境污染和進(jìn)行綜合治理提供了依據(jù).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)儀器：WFX-120原子吸收分光光度計(jì)(北京瑞利分析儀器公司)；WM-2B型無(wú)油氣體壓縮機(jī)(天津市醫(yī)療器械廠)；鋅、鉛、銀、鎘、鐵元素空心陰極燈；電子天平等.

實(shí)驗(yàn)藥品：去離子水、鋅粒、硝酸鉛、硝酸銀、四水合硝酸鎘、九水合硝酸鐵、HNO3溶液.以上實(shí)驗(yàn)藥品均為分析純.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液及系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

(1)鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取鋅粒0.500 0 g于小燒杯中，用濃HNO3溶液溶解完全后，轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀釋至刻度線并充分搖勻，即為1.0 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.再配制1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、4.0 mg/L、5.0 mg/L的系列鋅標(biāo)準(zhǔn)溶液.

(2)鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取硝酸鉛0.800 4 g于小燒杯中，用蒸餾水溶解完全后，轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀釋至刻度線并充分搖勻，即為1.0 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.再配制2.0 mg/L、4.0 mg/L、6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L的系列鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液.

(3)銀標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取硝酸銀0.787 6 g于小燒杯中，用蒸餾水溶解完全后，轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀釋至刻度線并充分搖勻，即為1.0 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.再配制0.5 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L、2.0 mg/L、2.5 mg/L的系列銀標(biāo)準(zhǔn)溶液.

(4)鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取四水合硝酸鎘1.371 3 g于小燒杯中，用蒸餾水溶解完全后，轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀釋至刻度線并充分搖勻，即為1.0 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.再配制2.0 mg/L、4.0 mg/L、6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L的系列鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液.

(5)鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制：準(zhǔn)確稱取九合硝酸鐵3.607 9 g于小燒杯中，用蒸餾水溶解完全后，轉(zhuǎn)移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀釋至刻度線并充分搖勻，即為1.0 g/L的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液.再配制1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、4.0 mg/L、5.0 mg/L的系列鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液.

1.2.2 采樣與水樣處理

水樣采集于渭南市沋河水庫(kù)出口、入口.取容積為1 L的塑料瓶作為取樣器，首先用水和清洗劑清洗,以除去灰塵和油垢,再用自來(lái)水沖洗干凈,然后用10%的硝酸浸泡24 h,取出瀝干,用自來(lái)水漂洗干凈,最后用去離子水充分蕩洗三次.分6次定時(shí)在取樣點(diǎn)取樣，每次在出入口用預(yù)處理好的采樣器各采取瞬時(shí)水樣1 L，在實(shí)驗(yàn)室用硝酸酸化至pH小于2密封保存.預(yù)處理時(shí)先消解，將5 mL硝酸加入100 mL水樣中，加熱蒸發(fā)至10 mL，稍冷，再加入少量硫酸、硝酸，繼續(xù)加熱蒸發(fā)至冒大量白煙，冷卻，加適量水至100 mL,然后利用蒸發(fā)原理將其濃縮至10 mL,依次按照10∶1將這六種水樣進(jìn)行濃縮，增大其待測(cè)離子的濃度，以保證被測(cè)離子濃度在測(cè)定線性范圍之內(nèi)，也可減少測(cè)量誤差.

2 測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)曲線法是火焰原子吸收光譜法最常用的定量分析方法.在分析元素的線性范圍內(nèi)，配置系列濃度(C)的標(biāo)準(zhǔn)溶液.在最佳的分析條件下測(cè)定系列濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度(A)，采用最小二乘法繪制A-C標(biāo)準(zhǔn)曲線圖.在相同分析條件下測(cè)定試樣溶液的吸光度A，求出試樣溶液的濃度C.標(biāo)準(zhǔn)曲線法適用于基體效應(yīng)影響較小的試樣溶液分析，在滿足實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的要求時(shí)，一條標(biāo)準(zhǔn)曲線可以同時(shí)分析多個(gè)試樣溶液.

表1 儀器工作條件

2.1 儀器的工作條件

對(duì)火焰原子吸收光譜法測(cè)定鋅、鉛、銀、鎘、鐵的燈電流、狹縫、乙炔流量、空氣流量等實(shí)驗(yàn)條件參數(shù)進(jìn)行了探討，選擇了最佳實(shí)驗(yàn)條件見(jiàn)表1.

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

按照標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制方法配制不同元素的標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后配制成其不同濃度的工作溶液,在表1儀器的工作條件下測(cè)定其吸光度值,得到各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖1.在所用濃度范圍內(nèi),線性關(guān)系良好，得到校準(zhǔn)曲線回歸方程，各元素回歸方程詳見(jiàn)表2.

圖1 各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

元素123456回歸方程RZn0．01．02．03．04．05．0A=0．1064C0．9997Pb0．02．04．06．08．010．0A=0．0018C0．9996Ag0．00．51．01．52．02．5A=0．0654C+0．00030．9995Cd0．00．20．40．60．81．0A=0．1231C0．9990Fe0．01．02．03．04．05．0A=0．0261C+0．00010．9992

3 結(jié)果與討論

3.1 重金屬元素的含量測(cè)定及達(dá)標(biāo)情況

由吸光度值計(jì)算出的待測(cè)元素含量，代入公式(1)，可以得到各水樣中各元素在分析試樣中的濃度.然后根據(jù)稀釋倍數(shù)可達(dá)到原始水樣中各元素的含量及達(dá)標(biāo)情況(詳見(jiàn)表3，結(jié)果為6次測(cè)定的平均值).

A=KC. (1)

其中：A為樣品溶液的吸光度值；K為比例系數(shù)，C為樣品溶液的濃度.

表3 各元素的檢測(cè)值及達(dá)標(biāo)情況

從表3可以看出，Zn、Pb、Ag、Cd、Fe這5種金屬元素的含量均在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)線以內(nèi)，水樣中Pb、Ag、Cd這3種重金屬離子含量未檢出，水中含有少量的Zn和Fe.一般來(lái)說(shuō)，在沒(méi)有污染源的情況下，Pb、Ag、Cd這3種重金屬離子在水庫(kù)中的含量很低，Zn、Fe的含量在0.020 mg/L左右[9].

分析說(shuō)明沋河水庫(kù)中的水這一項(xiàng)指標(biāo)是達(dá)標(biāo)的，未受到重金屬元素的污染.但本文并未檢測(cè)水質(zhì)的其他指標(biāo)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，對(duì)水源地的保護(hù)工作、環(huán)境的綜合治理并不能放松，還需進(jìn)一步加強(qiáng).

3.2 結(jié)論

本文采用火焰原子吸收分光光度法測(cè)定渭南市沋河水庫(kù)中五種金屬元素含量，實(shí)驗(yàn)表明，該方法簡(jiǎn)便、操作快捷、實(shí)用性較強(qiáng)，測(cè)定元素含量準(zhǔn)確.從測(cè)定結(jié)果可以看出所測(cè)5種金屬元素的含量均符合國(guó)家水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求.

(指導(dǎo)教師 焦更生)

[1] 陶秀成.環(huán)境化學(xué)[M].北京: 高等教育出版社,2006.

[2] 陳靜生，周加義．中國(guó)水環(huán)境重金屬研究[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1992.

[3] 田成秀，李文明，鄭長(zhǎng)遠(yuǎn).河流重金屬研究進(jìn)展[J].青海師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011,(4):25-28.

[4] 徐幼云,顧澤南,王維一,等.飲水與健康[M].北京：人民衛(wèi)生出版社,1983.23-50.

[5] 劉曉海,趙磊,段剛，等.云南某地突發(fā)污染事件土壤和作物重金屬污染評(píng)價(jià)[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2009,32(3):181-183.

[6] 劉揚(yáng)林,蔣新元.株洲市自馬鄉(xiāng)土壤和農(nóng)作物重金屬污染評(píng)價(jià)[J].土壤，2004，56(5)：551-556.

[7] 鄭莉莉,程溫瑩.成都市東區(qū)TSP及其重金屬污染分析[J].環(huán)境監(jiān)測(cè)，2011，24(4)：29-31.

[8] 國(guó)家安全飲水委員會(huì).飲水與健康[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1983.127-130.

[9] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].第4版.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2002.2-7.

【責(zé)任編輯 馬小俠】

Study on Heavy Metal Pollution of Youhe Reservoir

BIAN Bu-yun, XU Ya-ya, WANG Lei

(College of Chemistry and Life Science, Weinan Normal University, Weinan 714099, China)

In order to understand the heavy metal pollution status of Youhe reservoir in Weinan, the content of metal elements such as zinc, lead, cadmium, silver, iron was determined by flame atomic absorption spectrometry. The determination results compared with the national standard show that the metal elements’ content was under the national standard and conform to the national water quality standards for heavy metal content.

reservoir; metal ions; atomic absorption spectrometry

2014-10-13

渭南師范學(xué)院大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目:沋河水庫(kù)重金屬污染的調(diào)查分析研究(13XK082)

邊步云(1990—)，男，陜西靖邊人，渭南師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院2011級(jí)本科生.

X52

A

1009-5128(2015)10-0090-05