沋河水库重金属污染的调查分析研究

边步云，胥亚亚，王 蕾

(渭南师范学院 化学与生命科学学院，陕西 渭南 714099)

【蓓蕾园地】

沋河水库重金属污染的调查分析研究

边步云，胥亚亚，王 蕾

(渭南师范学院 化学与生命科学学院，陕西 渭南 714099)

为了了解渭南沋河水库水中重金属的污染现状，采用火焰原子吸收光谱法测定了沋河水库中金属元素锌、铅、银、镉、铁的含量.将测定结果与国家标准进行比较,结果表明，所分析的试样中金属元素的含量均未超标，符合国家水质标准对重金属含量的要求.

水库；金属离子；火焰原子吸收光谱法

一般来说，重金属是指比重大于5、原子量大于55的金属；从环境污染方面所说的重金属，主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷[1].它们一旦通过饮水、饮食、呼吸或是直接接触的路径进入人体，就会极大地损坏身体的正常功能，因为重金属不像其他的毒素可以在肝脏分解代谢，然后排出体外，相反，它们极易积存在大脑、肾脏等器官，一旦超标，易引起基因突变，影响细胞遗传，严重时会产生畸胎或诱发癌症[2].重金属一般以天然浓度广泛存在于自然界中，但由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染.以各种化学状态或化学形态存在的重金属，在进入环境或生态系统后就会存留、积累和迁移，造成危害.如随废水排出的重金属，即使浓度小，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝的体表吸附，产生食物链浓缩，从而造成公害[3].水是人类和大多数生物维持生命的必需要素,是人的生命之源.《生活饮用水卫生标准》中对饮用水的定义为“供人生活的饮水和生活用水”[4].到了近代,人们更加关注饮用水影响人类健康的情况，尤其是我国近几年水质污染状况非常不乐观,饮用水影响人体健康是不容忽视的[5-7].我国对水质标准的研究经历了漫长的过程.1959年,我国颁布了第一个饮用水水质标准,有16项水质指标;1976年增加到23项;1985年颁布的GB5749—85《生活饮用水卫生标准》,规定了35项生活饮用水标准,这个饮用水水质监测的实验性研究标准使用至今，由建设部颁布[8].

沋河是渭河的重要支流之一，沋河水库自建成蓄水运行40余年来为渭南市区供水、城市防洪、农田灌溉发挥了一定的作用，取得了较好的经济社会效益.同时，也是渭南市城区人民生活用水和渭河化肥厂工业用水的重要水源.近年来随着城镇化的发展和人民生活水平的提高，沋河水质也受到威胁.根据沋河水库的分布状况，选择合适的地表水取样点，在一年内定期进行采样，根据国家水质测定标准，选择火焰原子吸收法对样品进行锌、铅、银、镉、铁等有一定毒性的金属含量分析，为沋河水库水质的保护提供了合理的措施，也对目前地表水的污染现状及变化趋势做出结论，为防止重金属的环境污染和进行综合治理提供了依据.

1 实验部分

1.1 实验材料

实验仪器：WFX-120原子吸收分光光度计(北京瑞利分析仪器公司)；WM-2B型无油气体压缩机(天津市医疗器械厂)；锌、铅、银、镉、铁元素空心阴极灯；电子天平等.

实验药品：去离子水、锌粒、硝酸铅、硝酸银、四水合硝酸镉、九水合硝酸铁、HNO3溶液.以上实验药品均为分析纯.

1.2 实验方法

1.2.1 标准储备液及系列标准溶液的配制

(1)锌标准溶液的配制：准确称取锌粒0.500 0 g于小烧杯中，用浓HNO3溶液溶解完全后，转移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀释至刻度线并充分摇匀，即为1.0 g/L的标准储备液.再配制1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、4.0 mg/L、5.0 mg/L的系列锌标准溶液.

(2)铅标准溶液的配制：准确称取硝酸铅0.800 4 g于小烧杯中，用蒸馏水溶解完全后，转移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀释至刻度线并充分摇匀，即为1.0 g/L的标准储备液.再配制2.0 mg/L、4.0 mg/L、6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L的系列铅标准溶液.

(3)银标准溶液的配制：准确称取硝酸银0.787 6 g于小烧杯中，用蒸馏水溶解完全后，转移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀释至刻度线并充分摇匀，即为1.0 g/L的标准储备液.再配制0.5 mg/L、1.0 mg/L、1.5 mg/L、2.0 mg/L、2.5 mg/L的系列银标准溶液.

(4)镉标准溶液的配制：准确称取四水合硝酸镉1.371 3 g于小烧杯中，用蒸馏水溶解完全后，转移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀释至刻度线并充分摇匀，即为1.0 g/L的标准储备液.再配制2.0 mg/L、4.0 mg/L、6.0 mg/L、8.0 mg/L、10.0 mg/L的系列镉标准溶液.

(5)铁标准溶液的配制：准确称取九合硝酸铁3.607 9 g于小烧杯中，用蒸馏水溶解完全后，转移到500 mL容量瓶中，再加0.2%的硝酸稀释至刻度线并充分摇匀，即为1.0 g/L的标准储备液.再配制1.0 mg/L、2.0 mg/L、3.0 mg/L、4.0 mg/L、5.0 mg/L的系列铁标准溶液.

1.2.2 采样与水样处理

水样采集于渭南市沋河水库出口、入口.取容积为1 L的塑料瓶作为取样器，首先用水和清洗剂清洗,以除去灰尘和油垢,再用自来水冲洗干净,然后用10%的硝酸浸泡24 h,取出沥干,用自来水漂洗干净,最后用去离子水充分荡洗三次.分6次定时在取样点取样，每次在出入口用预处理好的采样器各采取瞬时水样1 L，在实验室用硝酸酸化至pH小于2密封保存.预处理时先消解，将5 mL硝酸加入100 mL水样中，加热蒸发至10 mL，稍冷，再加入少量硫酸、硝酸，继续加热蒸发至冒大量白烟，冷却，加适量水至100 mL,然后利用蒸发原理将其浓缩至10 mL,依次按照10∶1将这六种水样进行浓缩，增大其待测离子的浓度，以保证被测离子浓度在测定线性范围之内，也可减少测量误差.

2 测定

标准曲线法是火焰原子吸收光谱法最常用的定量分析方法.在分析元素的线性范围内，配置系列浓度(C)的标准溶液.在最佳的分析条件下测定系列浓度标准溶液的吸光度(A)，采用最小二乘法绘制A-C标准曲线图.在相同分析条件下测定试样溶液的吸光度A，求出试样溶液的浓度C.标准曲线法适用于基体效应影响较小的试样溶液分析，在满足实验室质量控制的要求时，一条标准曲线可以同时分析多个试样溶液.

表1 仪器工作条件

2.1 仪器的工作条件

对火焰原子吸收光谱法测定锌、铅、银、镉、铁的灯电流、狭缝、乙炔流量、空气流量等实验条件参数进行了探讨，选择了最佳实验条件见表1.

2.2 标准曲线的绘制

按照标准溶液的配制方法配制不同元素的标准溶液，然后配制成其不同浓度的工作溶液,在表1仪器的工作条件下测定其吸光度值,得到各元素的标准曲线，见图1.在所用浓度范围内,线性关系良好，得到校准曲线回归方程，各元素回归方程详见表2.

图1 各元素的标准曲线

元素123456回归方程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 结果与讨论

3.1 重金属元素的含量测定及达标情况

由吸光度值计算出的待测元素含量，代入公式(1)，可以得到各水样中各元素在分析试样中的浓度.然后根据稀释倍数可达到原始水样中各元素的含量及达标情况(详见表3，结果为6次测定的平均值).

A=KC. (1)

其中：A为样品溶液的吸光度值；K为比例系数，C为样品溶液的浓度.

表3 各元素的检测值及达标情况

从表3可以看出，Zn、Pb、Ag、Cd、Fe这5种金属元素的含量均在国家标准线以内，水样中Pb、Ag、Cd这3种重金属离子含量未检出，水中含有少量的Zn和Fe.一般来说，在没有污染源的情况下，Pb、Ag、Cd这3种重金属离子在水库中的含量很低，Zn、Fe的含量在0.020 mg/L左右[9].

分析说明沋河水库中的水这一项指标是达标的，未受到重金属元素的污染.但本文并未检测水质的其他指标，从长远看，对水源地的保护工作、环境的综合治理并不能放松，还需进一步加强.

3.2 结论

本文采用火焰原子吸收分光光度法测定渭南市沋河水库中五种金属元素含量，实验表明，该方法简便、操作快捷、实用性较强，测定元素含量准确.从测定结果可以看出所测5种金属元素的含量均符合国家水质标准的要求.

(指导教师 焦更生)

[1] 陶秀成.环境化学[M].北京: 高等教育出版社,2006.

[2] 陈静生，周加义．中国水环境重金属研究[M].北京：中国环境科学出版社，1992.

[3] 田成秀，李文明，郑长远.河流重金属研究进展[J].青海师范大学学报(自然科学版),2011,(4):25-28.

[4] 徐幼云,顾泽南,王维一,等.饮水与健康[M].北京：人民卫生出版社,1983.23-50.

[5] 刘晓海,赵磊,段刚，等.云南某地突发污染事件土壤和作物重金属污染评价[J].环境科学与技术，2009,32(3):181-183.

[6] 刘扬林,蒋新元.株洲市自马乡土壤和农作物重金属污染评价[J].土壤，2004，56(5)：551-556.

[7] 郑莉莉,程温莹.成都市东区TSP及其重金属污染分析[J].环境监测，2011，24(4)：29-31.

[8] 国家安全饮水委员会.饮水与健康[M].北京:人民卫生出版社,1983.127-130.

[9] 国家环境保护总局.水和废水监测分析方法[M].第4版.北京:中国环境科学出版社,2002.2-7.

【责任编辑 马小侠】

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

渭南师范学院大学生创新创业训练计划项目:沋河水库重金属污染的调查分析研究(13XK082)

边步云(1990—)，男，陕西靖边人，渭南师范学院化学与生命科学学院2011级本科生.

X52

A

1009-5128(2015)10-0090-05