聲環(huán)境、飲用水及地表水中金屬離子的調(diào)查研究
——以江西中醫(yī)藥大學(xué)為例

鐘志清，邱受亮，錢 坤*，何海英，于艷紅，吳 波*

（1. 江西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，江西 南昌 330003；2. 江西科技師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，江西 南昌 330013）

【研究意義】根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報(bào)告，從公共衛(wèi)生的角度來看，噪聲是第二大環(huán)境壓力因素[1]。高校校園是學(xué)生學(xué)習(xí)和生活的主要場所，需要創(chuàng)造良好的聲環(huán)境。聲環(huán)境污染已成為校園環(huán)境建設(shè)中不容忽視的問題。同時，據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查，人類80%的疾病與水相關(guān)，長時間飲用不潔凈、不達(dá)標(biāo)的水可以引起多種疾病，部分重金屬元素往往對人體有毒性，甚至?xí)a(chǎn)生致癌作用[2]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】華中師范大學(xué)的仇浩然老師記錄了華中師范大學(xué)校園內(nèi)的聲環(huán)境，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)評估了校園環(huán)境噪聲狀況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：晝間噪聲污染更為嚴(yán)重，平均噪聲超標(biāo)率達(dá)到26%[3]。南昌大學(xué)張奇鳳等[4]曾報(bào)道過青山湖校區(qū)的飲用水中砷、鎘、汞、鉛等10種金屬離子的含量，結(jié)果顯示符合國家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn)，但是硒元素的含量過低。湖北第二師范學(xué)院胡慶蘭[5]對流芳校區(qū)飲用水中的金屬離子鈣、鎂、鐵、銅等含量進(jìn)行了測定，結(jié)果顯示都符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749—2006）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】江西中醫(yī)藥大學(xué)的飲用水水源來源于南昌市的幸福水庫，水源源自西山山脈中段的梅嶺山泉水[6]。鏡湖水域?qū)儆诮髦嗅t(yī)藥大學(xué)觀賞性的湖泊，水源也來自幸福水庫，鏡湖水質(zhì)的好壞也能反映出江西中醫(yī)藥大學(xué)的地表水質(zhì)情況。而且，江西省地質(zhì)調(diào)查院的研究學(xué)者發(fā)現(xiàn)，南昌市及其周邊地區(qū)表層土壤Hg、Cd等多金屬異常，Hg和Cd的異常面積分別為200 km2和60 km2，2種元素的表層土壤含量峰值分別為1.283 μg/g和0.75 μg/g，平均強(qiáng)度分別為0.407 μg/g和0.230 μg/g。按國家標(biāo)準(zhǔn)或相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，部分金屬元素Hg、Cd、Cu、Pb、Zn在局部地區(qū)已形成污染[7]。重金屬離子的污染具有富集性，在自然環(huán)境中很難通過微生物等途徑降解，最終通過食物鏈等途徑進(jìn)入人體中，直接或間接地危害師生健康?！緮M解決的關(guān)鍵問題】因此，筆者檢測了江西中醫(yī)藥大學(xué)的聲環(huán)境、飲用水及地表水中的金屬離子濃度，依據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008）[8]、生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749—2006）[9]及地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002）[10]，對飲用水和地表水中的金屬離子含量進(jìn)行評估和分析，以為師生的身體健康提供良好的聲環(huán)境和水環(huán)境質(zhì)量，同時為環(huán)境部門提供決策依據(jù)。

1 研究方法

1.1 檢測儀器

AWA5688多功能聲級計(jì)（愛華）、SP-3520AA原子吸收分光分度計(jì)（上海光譜）、AFS-8500原子熒光光度計(jì)（海光）。

1.2 噪聲和水資源檢測執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3096—2008)，學(xué)校為文化教育機(jī)構(gòu)，劃分為Ⅰ類聲環(huán)境功能區(qū)，即執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為晝間55 dB，夜間45 dB。飲用水執(zhí)行（GB 5749—2006)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。鏡湖水域執(zhí)行（GB 3838—2002）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，劃分為地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)第III類。

1.3 檢測點(diǎn)的選擇與樣品采集

校內(nèi)學(xué)生主要活動區(qū)域?yàn)樗奚?、圖書館、實(shí)驗(yàn)樓、食堂、教學(xué)樓和鏡湖邊上。噪聲檢測采樣點(diǎn)布置，①教學(xué)樓后面的公路，既能檢測到學(xué)生上課的聲音也能檢測到來往車輛的聲音。②學(xué)生宿舍：靠近公路且有高鐵經(jīng)過。③實(shí)驗(yàn)大樓：學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的地方，采樣點(diǎn)設(shè)置在車流量大的公路旁。④圖書館前，附近是主干道，主干道的公路上有大量車輛經(jīng)過。⑤食堂：星星食堂和明月食堂間的過道，這是食堂人流量最大的道路。⑥鏡湖靠近體育館的公路有較多學(xué)生和車輛經(jīng)過。用AWA5688多功能聲級計(jì)在各檢測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

地表水的檢測主要集中在鏡湖進(jìn)水口、湖中水和鏡湖出水口進(jìn)行水樣采集，用2 L有機(jī)玻璃水樣采集器采集水下1.5 m水樣，用干凈干燥的500 mL采樣瓶進(jìn)行收集。飲用水主要集中在食堂、宿舍樓、教學(xué)樓和圖書館，分別用干凈干燥的500 mL采樣瓶采集水樣。

1.4 檢測方法

1.4.1噪聲檢測方法為了全面檢測學(xué)校的噪聲水平，且考慮到校園環(huán)境，使用AWA5688多功能聲級計(jì)在每個檢測點(diǎn)進(jìn)行時長為10 min的檢測，晝間18:00至22:00測一次，22:00至次日06:00測一次，采用直接讀取法。讀取數(shù)據(jù)并記錄每個檢測點(diǎn)的溫度、濕度、露點(diǎn)、風(fēng)寒、風(fēng)速、大氣壓、海拔、噪聲平均值和噪聲最大值，分析所得數(shù)據(jù)。測量前用校準(zhǔn)器將聲級計(jì)校準(zhǔn)到標(biāo)準(zhǔn)聲級，測量結(jié)束后用校準(zhǔn)器對聲級計(jì)再次進(jìn)行校準(zhǔn)，檢查前后校準(zhǔn)誤差是否小于2 dB，否則重新測量。

1.4.2水資源檢測方法水質(zhì)-銅、鋅、鉛、鎘的測定-原子吸收分光光度法（GB 7475—87）[11]、水質(zhì)-鈣和鎂的測定-原子吸收分光光度法（GB 11905—89）[12]、水質(zhì)-汞、砷的測定-原子熒光法（HJ 694—2014）[13]、水質(zhì)-鐵、錳的測定-火焰原子吸收分光光度法（GB/T 11911—1989）[14]，選擇鎂、鈣、錳、鐵、銅、鋅、砷、鎘、汞、鉛等金屬離子進(jìn)行原子吸收分光光度法或原子熒光光度法測定。

鎂、鈣、錳和鐵的濃度測定：將待測液噴入火焰中，使鈣、鎂、錳、鐵原子化，在火焰中形成的基態(tài)原子對特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收。由測得的樣品吸光度和校準(zhǔn)溶液的吸光度進(jìn)行比較，確定樣品中被測元素的濃度。分別選用422.70 nm共振線的吸收測定鈣原子，選用285.20 nm共振線的吸收測定鎂原子，選用279.50 nm共振線的吸收測定錳原子，選用248.30 nm共振線的吸收測定鐵原子。

銅、鋅、鉛和鎘的濃度測定：將待測液噴入火焰中，使銅、鋅、鉛和鎘原子化，在火焰中形成的原子對特征電磁輻射產(chǎn)生吸收，將測得的樣品吸光度和標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度進(jìn)行比較，確定樣品中被測元素的濃度。依次選用324.80 nm共振線的吸收測定銅，選用213.90 nm共振線的吸收測定鋅，選用283.30 nm共振線的吸收測定鉛，選用228.80 nm共振線的吸收測定鎘。

砷和汞的濃度測定：經(jīng)預(yù)處理后的待測液進(jìn)入原子熒光光度計(jì)，在酸性條件的硼氫化鉀（或硼氫化鈉）還原作用下，生成砷化氫和汞原子，砷化氫在氬氫火焰中形成基態(tài)砷原子，其基態(tài)砷原子和汞原子受元素（砷、汞）燈發(fā)射光的激發(fā)產(chǎn)生原子熒光，原子熒光強(qiáng)度與待測液中待測元素含量在一定范圍內(nèi)呈正比。

2 結(jié)果與分析

2.1 噪聲采集的數(shù)據(jù)與分析

學(xué)校當(dāng)天測試溫度為24 ℃，濕度為46.7%～78.2%，風(fēng)速為0.7 m/s，大氣壓為101.7 kPa。噪聲是主要的分析對象，由表1可知，圖書館的噪聲平均值達(dá)到了55.4 dB，最大噪聲為75.7 dB，主要原因是圖書館靠近汽車行駛主干道，所引發(fā)的聲音較大，但是學(xué)校的綠化帶和圍墻對噪聲的阻隔也起到了一定的作用；食堂噪音平均值為54.1 dB，學(xué)生宿舍噪音平均值為53.0 dB，最大噪聲為75.7 dB和62.4 dB，主要原因?yàn)槭程煤蛯W(xué)生宿舍靠近高鐵，且測量時正值學(xué)生放學(xué)用餐。教室后公路噪聲平均值為59.2 dB，是所有測量地點(diǎn)最高的，主要原因是學(xué)生在教室上課以及公路車輛通過時需要鳴笛示意前方車輛行人，導(dǎo)致噪聲最高分貝73.8 dB。鏡湖位于學(xué)校中心的位置，噪聲平均值為48.1 dB，主要原因是同一時段相對于其他地方人流量和車流量較少。通過學(xué)校內(nèi)部環(huán)境顯示，綠化帶和圍墻的吸聲降噪作用明顯，可以在校園周圍多設(shè)置綠化帶，種植高低搭配的植物，在美化環(huán)境的同時又能充分吸收噪聲；建議在城市規(guī)劃中，充分考慮文教區(qū)對聲環(huán)境的特殊要求，讓學(xué)校遠(yuǎn)離交通噪聲的干擾，對現(xiàn)有的交通干道可以實(shí)行限速或者采取其它措施減少車輛噪聲。

表1 噪聲監(jiān)測記錄結(jié)果

2.2 水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)和分析

2.2.1鎂、鈣、錳和鐵離子的濃度鈣、鎂在營養(yǎng)學(xué)上被稱為常量金屬元素，鈣具有穩(wěn)定蛋白質(zhì)的作用，鎂對血管張力及血管反應(yīng)性有直接的作用，可改善心肌能量，有效清除氧自由基。飲用水中鈣鎂含量適中，飲用水的總硬度在限值范圍內(nèi)，適當(dāng)提高飲用水的總硬度可能對心血管疾病的發(fā)生產(chǎn)生影響，降低其發(fā)病率。當(dāng)水中鐵離子濃度大于0.3 mg/L和錳離子濃度大于0.l mg/L時，水便變渾；超過l mg/L時，水具有鐵腥味。特別是當(dāng)水中含有過量的鐵、錳時，在洗滌衣服時能生成銹色斑點(diǎn)。人們長期飲用含鐵、錳過高的水，會影響人的飲食、消化系統(tǒng)和骨骼。

由表2可知，宿舍水、教學(xué)樓、圖書館和食堂的飲用水，鈣離子的濃度介于17.62～18.63 mg/L，鎂離子的濃度介于1.23～1.25 mg/L，錳離子的濃度為0.03 mg/L，鐵離子的濃度為0.05 mg/L，各個元素在不同區(qū)域的濃度存在少許差異，依據(jù)（GB 5749—2006)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，錳離子和鐵離子均未超過限值（錳離子限值為0.10 mg/L，鐵離子限值為0.30 mg/L），不同區(qū)域的錳、鐵元素含量均在合理范圍內(nèi)，但該標(biāo)準(zhǔn)沒有對鈣、鎂離子的濃度提出具體的限值要求。

表2 鎂、鈣、錳和鐵離子的濃度 mg/L

同時，鏡湖中進(jìn)水口、湖中水和出水口鈣離子的濃度介于14.16～20.08 mg/L，鎂離子的濃度介于0.87～0.94 mg/L，錳離子的濃度為0.03 mg/L，鐵離子的濃度介于0.04～0.05 mg/L。湖水的水體處于流動狀態(tài)，湖中各個地方的離子濃度會有少許不同。依據(jù)（GB 3838—2002）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，錳離子限值為0.10 mg/L，鐵離子限值為0.30 mg/L，錳離子和鐵離子均未超過限值，在合理范圍內(nèi)。

2.2.2銅、鋅、鉛和鎘離子的濃度銅離子和鋅離子是人體必需的微量元素，機(jī)體內(nèi)的生化功能主要是催化作用。鉛離子和鎘離子可通過廢水、廢氣、廢渣等流入大自然，產(chǎn)生環(huán)境污染并危害人體[15]。由表3可知，宿舍水、教學(xué)樓、圖書館和食堂的飲用水中的銅離子濃度介于0.06～0.07 mg/L，鋅離子的濃度介于0.03～0.04 mg/L，鉛離子的濃度介于0.000 88～0.000 95 mg/L，鎘離子的濃度介于0.000 23～0.000 27 mg/L。依據(jù)（GB 5749—2006）生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，銅離子的限值為1.00 mg/L，鋅離子的限值為1.00 mg/L，鉛離子的限值為0.01 mg/L，鎘離子的限值為0.005 mg/L。根據(jù)表3試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，學(xué)校飲用水中銅、鋅、鉛和鎘離子均未超出限值，在合理范圍內(nèi)。

表3 銅、鋅、鉛和鎘離子的濃度 mg/L

由表3可知，鏡湖中進(jìn)水口、湖中水和出水口銅離子的濃度為 0.06 mg/L，鋅離子的濃度為0.04 mg/L，鉛離子的濃度介于0.000 56～0.000 62 mg/L，鎘離子的濃度介于0.000 14～0.000 18 mg/L。依據(jù)（GB 3838—2002）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，銅離子的限值為1.00 mg/L，鋅離子的限值為1.00 mg/L，鉛離子的限值為0.05 mg/L，鎘離子的限值為0.005 mg/L。學(xué)校地表水中銅、鋅、鉛和鎘離子均未超出限值，在合理范圍內(nèi)，各個元素在不同區(qū)域的濃度存在少許差異，可能與湖水的水體處于流動狀態(tài)相關(guān)。

2.2.3砷和汞的離子濃度長期低劑量攝入砷化物達(dá)一定程度，會導(dǎo)致慢性砷中毒，引起神經(jīng)衰弱癥候群等。汞是重金屬污染中毒性最大的元素，在大氣中唯一能成氣態(tài)形式存在的金屬元素，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，氣態(tài)汞有很強(qiáng)的遷徙能力。食入后直接沉入肝臟，對大腦、神經(jīng)、視力破壞極大；當(dāng)汞離子濃度大于0.01 mg/L時，就會導(dǎo)致人中毒。由表4可知，宿舍水、教學(xué)樓、圖書館和食堂中的砷離子濃度介于0.000 984～0.001 040 mg/L，汞離子的濃度為未檢出。依據(jù)（GB 5749—2006）生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，砷離子的限值為0.01 mg/L，汞離子的限值為0.001 mg/L。因此，飲用水砷和汞離子的濃度均未超出國家標(biāo)準(zhǔn)的限值，在合理范圍內(nèi)。由表4可知，飲用水中砷離子濃度介于0.000 938～0.001 001 mg/L，汞離子的濃度介于0.000 047 9～0.000 093 3 mg/L。依據(jù)（GB 3838—2002）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，砷離子的限值為0.05 mg/L，汞離子的限值為0.000 1 mg/L。因此，地表水中的砷和汞離子的濃度均未超出國家標(biāo)準(zhǔn)的限值，在合理范圍內(nèi)。湖水中的汞離子為痕量存在，可能原因是氣態(tài)汞具有很強(qiáng)的遷徙能力有關(guān)。

表4 砷和汞離子的濃度 mg/L

3 結(jié) 論

通過對江西中醫(yī)藥大學(xué)校園內(nèi)的聲環(huán)境、地表水和飲用水中的金屬離子濃度的檢測，得出如下結(jié)論：

（1）聲環(huán)境評價(jià)：噪聲在限值范圍之內(nèi)。圖書館靠近城市主干道，食堂附近有高速鐵路，均會導(dǎo)致校園噪聲比較大。汽車在行駛過程中，車速是影響噪聲大小的主要因素。因此需要實(shí)行控制車速、限制車流輛和禁止鳴笛等措施，進(jìn)一步降低道路交通造成的噪聲影響，另外通過增加校園內(nèi)部的綠化，利用花草樹木對聲音的散射和吸收作用，進(jìn)行吸音降噪，從而改善校園的聲環(huán)境。

（2）飲用水評價(jià)：各個監(jiān)測點(diǎn)水中鎂、鈣、錳、鐵、銅、鋅、砷、鎘、汞、鉛等金屬離子濃度與限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，各項(xiàng)濃度指標(biāo)均在安全濃度之內(nèi)，有害金屬元素砷、鎘、汞、鉛含量較低。

（3）地表水評價(jià)：各個監(jiān)測點(diǎn)水中鎂、鈣、錳、鐵、銅、鋅、砷、鎘、汞、鉛等金屬離子濃度與限值標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比，各項(xiàng)濃度指標(biāo)均在安全濃度之內(nèi)。地表水中的各個元素在不同區(qū)域的濃度存在少許差異，可能與湖水的水體處于流動狀態(tài)相關(guān)。地表中的汞離子為痕量存在，可能是氣態(tài)汞具有很強(qiáng)的遷徙能力有關(guān)。