AAS法测定水中重金属含量

谢艳招 黄艺燕 赵 林

(福建师范大学闽南科技学院生命科学与化学系，福建泉州 362332)

1 引言

水是重要的自然资源，也是包括人类在内的生物体的最重要组成部分，但世界可供人类利用的淡水资源却相对短缺。地球上的淡水资源日益枯竭，而人类对淡水资源的需求日益增加。经济发展的同时，也造成了严重的水体污染，包括生活污水、化工废水的无节制排放及农业化肥的滥用等，严重影响了水生态结构和水资源质量。

水体污染中，重金属污染尤为突出。环境污染涵盖的重金属除了生物毒性显著的汞、镉、铬、铅，还包括锌、铜、钴、镍、锡、钒等［1］。这些重金属随着食物链的富集进入人体，严重威胁着人类健康。例如，汞被食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大，汞中毒会引起头痛发热、呕吐腹泻，肾损害等;镉进入生物体后容易累积，且很难被降解和消除，其毒性随形态的变化而改变［2］，镉及其镉化合物进入人体后会导致高血压，引起心脑血管疾病，破坏骨骼和肝肾，引起肾衰竭［3］;铬也是水环境的头号污染物之一，在水中主要以三价和六价形式存在，铬性皮肤溃疡的发病率较高，可引起反胃呕吐，腹痛，肝肿大，严重时导致循环衰竭，失去知觉，甚至死亡;铅直接影响体内金属离子和酶系统，造成神经功能紊乱，降低人体免疫力，伤害人的脑细胞，损害神经系统、造血系统、血管和消化系统，亦能损害肾脏，造成肾衰竭，还能抑制受孕［4］。综上所述，重金属若进入自然环境下的水体，将不同程度地危害人类健康。

改革开放以来，我国经济迅猛发展，综合国力加强，从以前以个体农业为主的小经济国发展到如今的世界第四大经济体，仅次于美国、日本、德国［5］。工业化发展给人们带来巨大财富的同时，水资源污染日益突出，严重制约我国经济的可持续发展。

1983年，在京杭运河的杭州段，中国首次出现较为严重的水体重金属污染事件，全国80%以上的水域都 受到影响，形势严峻，部分长江近岸水域，包括以长江 沿岸的几个主要城市的水体都受到了重金属的污染， 有些省市的污染率已超过65%［6］。

2 实验部分

2.1 实验原理

将待测溶液雾化并引入原子化器中，在适当的火 焰温度下转化为基态原子蒸气，当光源发射出的特征 谱线与被测元素吸收波长相同且通过火焰中的基态原 子蒸气时，因基态原子吸收了光，光减弱程度即为吸光 度A，该值与基态原子的数目(元素浓度)在一定的光 谱条件下遵循朗伯－比耳定律。即在一定的实验条件 下，A=kC，k为常数，C 为被测元素浓度［7］。

2.2 仪器和试剂

仪器∶普析－990火焰原子吸收分光光度计，镉元 素、铬元素及铅元素空心阴极灯，乙炔钢瓶，空气压缩 机，离心机，容量瓶，移液管，洗耳球，烧杯。试剂∶镉、 铬、铅的标准贮备液，浓度均为1000 ug/ml(国家标准 物质中心)，去离子水。

2.3 水样的采集和处理

采样瓶先用洗涤剂洗净，再用去离子水洗净烘干， 分别采集当地居民家中的自来水、自家挖掘的井水及 典型河段的河水三种水样。用移液管量取同等量的三 种水样至离心管中，离心30 min取出，取上层清液至洗 净烘干的烧杯中，贴好标签，待用［8］。

2.4 系列标准溶液的配制

分别移取Cd、Cr、Pb标准贮备液2 mL于100 mL的容量瓶中，加去离子水摇匀定容，配制成浓度均为20 ug/mL 的中间液［9］。分别移取2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL的Cd、Cr和Pb中间液于50 mL的容量瓶中，标 签分别为∶Cd1、Cd2、Cd3、Cd4、Cd5;Cr1、Cr2。

表1 标准系列溶液

Cr3、Cr4、Cr5;Pb1、Pb2、Pb3、Pb4、Pb5，加去离子水定容，另外准备50 mL去离子水作为空白试样。标准系列溶液的具体浓度见表1［8］。

2.5 仪器的工作条件

表2 仪器工作条件

3 结果与讨论

3.1 标准工作曲线线性回归方程及线性相关性

表3 标准曲线的线性回归方程

3.2 目标水体与国家标准饮用水的重金属含量对比

对同一水样进行6次测定，测定结果的平均值即为水样中被测金属离子的含量，测定结果见表4。

表4 水样中待测重金属离子总量的测定结果

3.3 结果分析

最新国家饮用水标准毒物指标中三种重金属含量的最高允许值分别为∶总镉0.005 mg/L、总铬0.05mg/L、总铅 0.01mg/L［10］。对比可知，测定结果显示三种水样的 Cr、Cd和Pb含量均未超标。研究结果为当地水环境的安全性提供了实验依据。

4 展望

随着全球经济和科学技术的迅速发展，重金属及其化合物在各个领域中广泛应用，重金属废水的排放量日益加大，且一般难以在自然环境下生物去除［11］，水资源质量日益下降，严重威胁着人类的健康和生态结构的稳定，相关废水的治理迫在眉睫。

活性炭的比表面积大，空隙结构发达，且具有较好的机械强度和化学稳定性，利用活性炭吸附法能有效处理水中重金属，还可实现重金属的回收利用［12］。有学者认为，活性炭吸附重金属的原理是根据活性炭的表面基团与溶液中的金属离子的络合化式学吸附［13］，也过学者认为是金属离子在活性炭表面沉积的物理吸附［14］，通过改变活性炭表面的官能团种类和数量或改变活性炭的粒径和空隙的大小，可达到提高活性炭吸附水中重金属能力的目的［15］。

更先进的治理工艺还有有机材料法、絮凝工艺、生物技术、电解技术及膜分离技术等等［16］。其中，电解技术主要用于电镀水的处理，但耗能大，且只适用于浓度相对较高的重金属溶液［17］。微生物絮凝法由于微生物生长繁殖快，产物容易分离且不产生二次污染产物，易于实现工业化而获得快速发展［18］。这些新型治理工艺所取得的进展为绿色环保的重金属处理指明了新方向。

［1］K.Chandra Sekha，N.S.Chary.Fractionation studies and bioaccumulation of sediment－bound heavy metals in Kolleru lake by edible fish［J］.Environmental International，2003，29∶1001 －1008.

［2］陈志良，莫大伦，仇荣亮.镉污染对生物有机体的危害及防治对策［J］.环境保护科学，2001，27(106)∶37－39.

［3］姜秋俚，孙铁珩，张见昕，等.火焰原子吸收法测定水中的总铬［J］.环境保护科学，2011，37(6)∶94.

［4］赵永强，童颖，刘志高.火焰原子吸收光谱法测定不锈钢中铅［A］.冶金分析，2012，32(6)∶73.

［5］李珊珊，田考聪.饮用水源水中重金属的健康风险评价［J］.重庆医科大学学报，2008，33(4)∶450.

［6］孙维锋，肖迪.水体重金属污染现状及治理技术［A］.能源与节能，2012，2∶49.

［7］黄冰玲，张丽平.原子吸收分光光度法测工业废水中重金属的含量［J］.山东化工，2010，39(11)∶51.

［8］张雪梅，张翼明.AAS法测定水中金属元素含量探讨［J］.包钢科技，2007，33(5)∶81 －82.

［9］魏增云，李志英.火焰原子吸收光度法测废水中的铅和铬［A］.应用技术研究，2010∶1－2.

［10］GB 5749－2006，国家生活饮用水卫生标准［S］.

［11］于泊蕖，吕树芳，马建薇.镁剂在重金属离子脱除方面的应用研究进展［J］.煤炭技术，2010，29(5)∶218－220.

［12］施红，努尔东拜，吴云海.活睦炭吸附法去除废水中重金属的研究进展［J］.江苏环境科技，2006，19(2)∶110 －113.

［13］张瑶，张克荣，罗永义，等.活性炭对铅镉镍钴离子的吸附机理探讨［J］.华西医大学报，1995，26(3)∶322－325.

［14］Kadirvelu K，Thamaraiselvi K，Namasivayam C.Removal of heavymetals from industrial wastewaters by adsorption onto activated carbon prepared from an agricultural solid waste［J］.Bioresouree Technology，2001，76∶63 －65.

［15］姜言欣，黄祥，蒋文举.活性炭处理重金属废水的研究与应用进展［J］.安徽农业科学，2012，40(7)∶4156－4158.

［16］葛俊森，梁渠.水中重金属危害现状及处理方法［J］.广州化工，2007，35(5)∶69 －70.

［17］M.Tsezos，R.G.L.MeCready，Hofstede，eta1.The Continuous recovery ofuranium from biologically leached solutions using immobilizedbiomass［J］.Biotechnol Bioeng.2009，34∶125 －126.

［18］David E.Salt Ingrid J Pickering，R oger C Prince，Neuijen，et a1.Metal accumulation by aquacuhured seedings of Indianmustard ［J］.Environmental Science and T echnology，1997，(31)∶1636 －1644.