渭河咸陽段水質(zhì)中重金屬元素分析測定*

尚永輝，楊會議，馮克逸，周 琴，毛 茹，商 娟

（咸陽師范學院 化學與化工學院，陜西 咸陽712000）

渭河咸陽段水質(zhì)中重金屬元素分析測定*

尚永輝，楊會議，馮克逸，周 琴，毛 茹，商 娟

（咸陽師范學院 化學與化工學院，陜西 咸陽712000）

采用原子發(fā)射光譜分析法測定了渭河咸陽段的水質(zhì)中 Cd，Co，Cr，Cu，F(xiàn)e，Mg，Mn，Ni，Pb，Zn 等 10余種金屬元素的含量。實驗結(jié)果表明，在渭河咸陽段水樣中未檢出Cd，Co，Cr，F(xiàn)e，Ni，Pb，Zn等金屬元素，Cu，Mg，Mn 3種元素的含量依次為 0.822，15.20，0.032mg·L-1，均未超標，表明近年來隨著政府對渭河沿岸的綜合治理，附近工廠企業(yè)和人民群眾環(huán)保意識的逐步增強，渭河水質(zhì)污染得到了根本性的改善。

渭河咸陽段；重金屬；檢測

水體重金屬污染是指含有重金屬離子的污染物進入水體造成的各種污染，這種污染主要來源于礦業(yè)，機械制造，化工，電子等工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含有重金屬離子如鉛，鉻，銅，鎳，鋅，鎘等的工業(yè)廢水的排放，此外，含鉛汽油的使用，廢舊蓄電池，汞電池等的處理不當?shù)纫矔韲乐氐乃w重金屬污染。在水質(zhì)污染中重金屬污染是一種典型累積性污染物，重金屬不能被分解，破壞，在水體中具有相當高的穩(wěn)定性和難降解性，因此，重金屬在水體中可以不斷積累[1]。當達到一定限度就會對水體-水生植物-水生動物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴重危害，并可能通過食物鏈直接或間接地影響到人類的自身健康。因此，重金屬污染毒害持久，且可以通過生物鏈等方式遷移到其他生物，將對沿岸生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在威脅。由于重金屬化學行為和生態(tài)效應的長期性，復雜性[2]，可以說水體重金屬污染已經(jīng)成為當今世界上最嚴重的環(huán)境問題之一，而如何科學有效地解決重金屬對水體的污染已經(jīng)成為世界各國政府以及廣大環(huán)保工作者研究的熱點之一[3]。

隨著改革開放的不斷深化，渭河沿岸經(jīng)濟得到了快速發(fā)展，但由于前期在發(fā)展中過分的強調(diào)經(jīng)濟效益而忽視了環(huán)境保護，渭河兩岸迅速建起的許多電子廠、造紙廠、食品加工廠等企業(yè)將生產(chǎn)產(chǎn)生的廢液、廢渣不經(jīng)處理直接排入渭河中[4，5]，導致渭河水體失去了直接的利用價值，特別是大量的工業(yè)廢水排放問題未得到妥善的解決，對渭河水質(zhì)污染十分嚴重[6-8]。

近年來，咸陽市政府嚴格按照陜西省省委省政府對渭河治理提出了3年變清的目標[9]，采取優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，源頭處理污水等多項并舉的方式加強污水水質(zhì)治理工作，采用推動各個產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，來提升環(huán)境競爭力的民心工程。市政府也籌集渭河流域污染治理工程資金約11億元，完成了省政府制定的渭河治理規(guī)劃目標[10]。咸陽市政府從上到下都逐級行動，倡導節(jié)能減排。提倡綠色生活，健康生活，政府也出臺一系列為的政策，財政部門撥出了充足資金，用于解決水污染問題[9]。

本研究主要是以咸陽湖為中心，對渭河咸陽段水質(zhì)進行分析研究，分別對咸陽湖中段，咸陽湖下游的古渡公園、以及咸陽湖上游的進水口的水質(zhì)進行取樣，采用原子發(fā)射光譜技術(shù)測定水樣中 Cu，Co，Pb，F(xiàn)e，Mg，Zn，Cr，Cd，Mn10余種金屬元素含量。對渭河咸陽段的水質(zhì)重金屬污染提供客觀有效的評價。

1 實驗部分

1.1 藥品試劑與儀器設備

準確稱量高純 F、Co、Cr、Mg、Mn、Ni、Pb、Cd、Zn的氯化物或氧化物，用1%HNO3（V∶V）配成10mg·L-1對應元素標準單一儲備液，當天配置當天使用。

G44508砂芯漏斗（長春市玻璃儀器廠）；0.45，0.22μm砂芯微孔過濾膜（天津市津隆工業(yè)爐有限公司）；Varian715-ES全譜直讀電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（美國Varian公司）。

1.2 試驗內(nèi)容

1.2.1 溶液的配制 10mg·L-1Pb2+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Cr2+，Zn2+，Cu2+，Mg2+，F(xiàn)e3+，Mn2+溶液配置：逐步稀釋依次得到1～5mg·L-1標準溶液，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 水樣采集 實驗選擇在咸陽市取固定的A，B，C3個取樣點取樣，取樣具體位置見圖1。從2017年4月下旬連續(xù)7d于早，中，晚定時定點在如圖1所示3個取樣點取樣63份，編號，保存于4℃冰箱中備用。

圖1 渭河咸陽段取樣點Fig.1 Sampling Point of weihe river xianyang section

1.2.3 水樣處理 將采集到的水樣靜置一段時間。采用常規(guī)過濾方法除去水樣中的大量泥沙等不溶物質(zhì)，再依次采用編號4580砂芯漏斗，抽濾除去水樣中的微小顆粒，最后采用0.45，0.22μm的砂芯微膜過濾器過濾，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 樣品的檢測 測定 Cu，Co，Pb，F(xiàn)e，Mg，Zn，Cr，Cd，Mn，Ni 10 種金屬的標準溶液，在各元素對應的特征譜線處測定譜線強度值，以濃度相對譜線強度做圖，在相同條件下測定處理后各水樣信號值，反查計算得到水樣中的最終元素含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 原子發(fā)射儀器工作條件

分別采用 Cd，Co，Cr，Cu，F(xiàn)e，Mg，Mn，Ni，Pb，Zn等10余種金屬元素的標準溶液，探索了900～1400W范圍內(nèi)變化的射頻功率對各待測元素譜線強度的影響，綜合考慮性噪比、譜線信號、檢出限等，選擇測定的射頻功率為1000W；探索了霧化器流量在0.75～1.25L·min-1范圍內(nèi)對譜線強度的影響，發(fā)現(xiàn)霧化器流速過小信噪比變大，檢出限也增加；而霧化器流速過大，將導致光譜強度降低，實驗選擇霧化器流量0.8L·min-1；此外，實驗中確定霧化器壓力為200kPa，射頻RF頻率為40.68 MHz，發(fā)射功率為1000W，等離子氣流量為 15.0L·min-1，輔助氣流量為 1.5L·min-1，霧化器流量為0.8L·min-1，進樣時蠕動泵速15r·min-1進條件下采用徑向觀察10mm信號值。

2.2 元素分析線選擇

全譜直讀電感耦合等離子原子發(fā)射光譜法對每個元素測定可以選擇多條特征譜線，并具有同步自動背景校正功能。本實驗選擇2～3條譜線，根據(jù)干擾少、精密度好、信噪比高、信號強度高的原則確定，實驗測定的10種金屬元素特征譜線見表1。

表1 待測元素的特征譜線Tab.1 Characteristic line of determined elements

2.3 樣品測定

2.3.1 標準曲線 在實驗探究的最佳實驗條件下逐一測定63份水樣中金屬元素含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)63份樣品中均不存在 Cd，Co，Cr，F(xiàn)e，Ni，Pb，Zn 等元素，僅檢測的到Cu，Mg，Mn 3種元素，其中，試驗方法測定銅元素，鎂元素，錳元素的標準曲線方程分別見圖2。

圖 2 Cu，Mg，Mn 3 種元素標準曲線Fig.2 Standard curve of Cu，Mg，Mn

在實驗條件下測定的Cu元素在1.00～5.00mg·L-1范圍內(nèi)329.395nm處的譜線強度與其濃度呈良好的線性關系，線性方程為：I=636.76C（mg·L-1）～362.48（r=0.9962）；檢出限 0.35mg·L-1；Mg 元素 3.7×10-4～37mg·L-1范圍內(nèi)，279.553nm 處的強度與其濃度呈良好的線性關系，線性方程為I=33973C（mg·L-1）+1414.49（r=0.9962），檢出限 0.85×10-4mg·L-1；Mn 元素257.610nm處的譜線強度其濃度在0.055～5.5mg·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關系，線性方程為：I=8583.2C（mg·L-1）-1360.7（r=0.9954），檢出限 0.017 mg·L-1。2.3.2 樣品測定 在實驗條件下依次測定連續(xù)7d，分早中晚分別在咸陽湖上游，中游，下游3個地方采樣，取樣份按照1.2.3方法處理過樣品，將測定得到的Cu，Mg，Mn 3種元素的譜線強度帶入到各自的線性方程中，獲得樣品中3種元素的含量，見表2。

表2 渭河水樣中Cu，Mg，Mn元素含量測定結(jié)果Tab.2 Content of Cu，Mg，Mn of Weihe Water samples

由測定結(jié)果可知，Cu元素在取樣點A處測定的最小值 0.81mg·L-1，最大值 0.86mg·L-1，測定平均值為 0.83mg·L-1；B 處測定的最小值 0.78mg·L-1，最大值 0.88mg·L-1，測定平均值為 0.81mg·L-1；C 處測定的最小值 0.79mg·L-1，最大值 0.87mg·L-1，測定平均值為0.83mg·L-1。Mn元素在取樣點A處測定的最小值 0.02mg·L-1，最大值 0.04mg·L-1，測定平均值為0.03mg·L-1；B 處測定的最小值 0.01mg·L-1，最大值0.04mg·L-1，測定平均值為 0.03mg·L-1；C處測定的最小值 0.02mg·L-1，最大值 0.04mg·L-1，測定平均值為0.03mg·L-1；Mg元素在取樣點A處測定的最小值13.52mg·L-1，最大值 24.99mg·L-1，測定平均值為16.30mg·L-1；B處測定的最小值 11.70mg·L-1，最大值24.05mg·L-1，測定平均值為 15.24mg·L-1；C 處測定的最小值 10.72mg·L-1，最大值 19.02mg·L-1，測定平均值為14.04mg·L-1。根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標準（GB3838-2002）[11]中地表水環(huán)境質(zhì)量標準基本項目標準限值的相關規(guī)定，3種元素均未超標，但是Cu元素比較接近極限值1.0mg·L-1，所以，建議在今后的水質(zhì)治理中加強對銅元素的檢測和相關治理工作。

3 結(jié)論

實驗連續(xù)測定了渭河咸陽段上游，中游，下游3個采樣點的一周樣品，實驗表明渭河咸陽段水中未檢測到 Cd，Co，Cr，F(xiàn)e，Ni，Pb，Zn 等 7 種元素，檢測到的Cu元素平均含量為0.822mg·L-1，Mg元素平均含量為 15.20mg·L-1，Mn 元素平均含量為 0.032mg·L-1，根據(jù)《國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002），可知Mg、Cu、Mn 3種元素均未超標，表明經(jīng)過多年的連續(xù)治理工作，渭河咸陽段水質(zhì)污染得到了根本性改善，水中重金屬污染情況良好。但Cu元素比較接近標準值1.0mg·L-1，后期渭河咸陽段水質(zhì)治理要加大Cu元素的治理工作，該項工作為渭河咸陽段水質(zhì)治理提供了有益的參考。

在各級政府領導的重視及全體人民的共同努力之下，對渭河水質(zhì)的治理已經(jīng)初見成效。渭河段興建了各大污水處理廠，實現(xiàn)污水處理后達標再排放，廢水規(guī)劃集中處理，這使渭河水質(zhì)情況得到極大的改善。在咸陽段，對咸陽周邊的電子廠、紡織廠、造紙廠等排污情況實行嚴格監(jiān)督。近年來，咸陽渭河水質(zhì)污染情況已有所改善，水中重金屬污染情況也有所緩解。

［1］ 謝曉君，王方園，王光軍，等.中國地表水重金屬污染的進展研究［J］.環(huán)境科學與管理，2017，42（2）:31-34.

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［3］ 任惠麗，田強兵，丁妍.渭河陜西段魚體肌肉中重金屬污染研究［J］.環(huán)境科學與技術(shù)，2014，37（12）:134-137.

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［5］ 陳瑤，程文，石苗，等.渭河陜西段底泥間隙水與上覆水中污染物分布特征研究［J］.水資源與水工程學報，2017，28（1）:50-55.

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［9］ 張丹.咸陽23.16億元治理渭河水污染［N］.陜西日報，2013，3（2）:1.

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［11］ 國家環(huán)?？偩?，http://g2g.tx.gov.cn/art/2015/10/13/art_97_53143.html，《國家地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）.

Analysis and distribution of heavy metal of Weihe River at Xianyang Section*

SHANG Yong-hui，YANG Hui-yi，F(xiàn)ENG Ke-yi，ZHOU Qin，MAO Ru，SHANG Juan
（School of Chemistry&Chemical Engineering，Xianyang Normal University，Xianyang 712000，China）

The Cd，Co，Cr，Cu，F(xiàn)e，Mg，Mn，Zn，Ni and Pb and other metal elements of Weihe Water samples of Xianyang Section were determined by atomic emission spectrum.The experimental results showed that in the Weihe Water samples in Xianyang Section was not detected Cd，Co，Cr，F(xiàn)e，Ni，Pb.The content of metal elements such as Cu，Mg，Mn elements were 0.822，15.20，0.032mg·L-1，there are no more than the limit value of standardshowed that in recent years with our comprehensive governance on the coast of Weihe，Nearby factory enterprises and improvement of the people environmental protection consciousness，Water pollution in Weihe has been fundamentally improved.

Weihe section of Xianyang；heavy metal；detection

X52

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20171230

2017-08-03

國家自然科學基金項目（21475113）；陜西省科技計劃項目（2012JQ2013）；陜西省軟科學研究計劃項目（2015KRM1 64）；咸陽師范學院‘青藍人才’資助 "（XSYQL201507）；2016年陜西大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目（2435）

尚永輝（1978-），男，博士，陜西寶雞人，副教授，主要從事環(huán)境分析研究。