河南省水中重金屬含量的測(cè)定

1、河南農(nóng)業(yè)大學(xué)牧醫(yī)工程學(xué)院動(dòng)物醫(yī)學(xué)專業(yè)2014屆畢業(yè)論文河南地區(qū)生活飲用水中鉛、鎘污染狀況的調(diào)查與分析宋笑顏（2014屆動(dòng)物醫(yī)學(xué)專升本1班）摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，重金屬污染對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了嚴(yán)重的危害。為了調(diào)查與分析河南地區(qū)生活飲用水中鉛、鎘污染狀況，本文對(duì)采集來(lái)自河南省豫東、豫西、豫南、豫北地區(qū)16地市共100個(gè)樣品，其中，豫東地區(qū)周口市11個(gè)，商丘市7個(gè)，開封市6個(gè)；豫西地區(qū)焦作市4個(gè)，平頂山市5個(gè)，三門峽市6個(gè)，洛陽(yáng)市5個(gè)；豫南地區(qū)信陽(yáng)市14個(gè)，許昌7個(gè)，駐馬店市8個(gè)，南陽(yáng)市8個(gè)；豫北地區(qū)濮陽(yáng)市1個(gè)，新鄉(xiāng)市6個(gè)，鶴壁市1個(gè)，鄭州市6個(gè)，安陽(yáng)市5個(gè)，采用石墨爐原子吸收分光光度法測(cè)

2、定其中的重金屬元素鉛和鎘的含量。結(jié)果顯示，在所測(cè)的100個(gè)水樣中，有17個(gè)樣品的鉛含量超過(guò)了中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法中規(guī)定的鉛臨界數(shù)值-10 ng/mL，超標(biāo)率為17%（17/100），超標(biāo)中最高的在洛陽(yáng)市，高達(dá)40.05 ng/mL；超標(biāo)中最低的在商丘市，可達(dá)11.13 ng/mL；而所有樣品中鎘的含量均在我國(guó)關(guān)于生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法中規(guī)定的金屬指標(biāo)值-5 ng/mL內(nèi)。結(jié)果表明，在我省生活飲用水中鉛污染的現(xiàn)象比較嚴(yán)重，應(yīng)該引起相關(guān)部門的足夠重視。關(guān)鍵詞：河南??；生活飲用水；石墨爐原子吸收分光光度法；鉛；鎘Determination of lead, cadmium in

3、 drinking waterSONG Xiao-yan(Class of 2014 Animal Medicine Top-up 1 class）Abstract: With the development of modern industry, heavy pollution constitutes a serious harm on the ecological and human health. in order to research and analysis lead, cadmium pollution in drinking water of the He Nan region

4、, in this paper, the collection from the easter, western, southern and north regions of He Nan province, a total of 100 samples, among them, the eastern region:zhoukou city 11, shangiu city 7, kaifeng city 6; the western region, jiaozuo city 4, pingdingshan city 5, sanmenxia city 6, luoyang city 5;

5、the southern region: xinyang ciy 14, xuchang city 7; zhumadian city 8; nanyang city 8; the northern region: puyang city 1, Xinxiang city 6, hebi city 1, zhengzhou city 6, anyang city 5, by graphite furnace atomic absorption spectrophotometric method for determining the content of the heavy metals le

6、ad and cadmium. according to the results of the 100 water samples, there are 17 samples of lead over the ministry of health of the People's Republic of China, the drinking water standard test methods specified in the metal index-10 ng/mL, which was 17% (17/100), the tallest in the city of luoyan

7、g, excessive up to 40.05 ng/mL; Standard of the lowest in shangqiu, up to 11.13 ng/mL; the content of cadmium in all samples are in our country about the drinking water standard test methods specified in the metal index - 5 ng/mL. The results show that the lead pollution in drinking water in our pro

8、vince the phenomenon is more serious, should cause enough attention related department.Key words: He Nan province; Drinking water; Graphite furnace atomic absorptio spectrophotometry; Lead; cadmium據(jù)中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站2006年6月發(fā)布的113個(gè)環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)城市集中式飲用水源地水質(zhì)月報(bào)，有16個(gè)城市的集中式飲用水源地水質(zhì)全部不達(dá)標(biāo)，占重點(diǎn)城市的14；有74個(gè)飲用水水源地不達(dá)標(biāo)，占重點(diǎn)城市飲用水水源地的2

9、0.1；有5.27億噸水量不達(dá)標(biāo)，占重點(diǎn)城市總?cè)∷康?2.31。許多重金屬作為環(huán)境污染物和潛在的有毒污染物已經(jīng)引起了世界各國(guó)科學(xué)家的高度重視，Pb、Cd等有毒重金屬元素廣泛地分布在自然環(huán)境中2-4，可通過(guò)飲用水引起機(jī)體的急性和慢性中毒。鎘是一種毒性極大的重金屬，在體內(nèi)滯留時(shí)間長(zhǎng)，有組織累積，在人體骨骼中的滯留半衰期是38年5，有致癌性6。鉛也是一種毒性極大的重金屬，過(guò)量的鉛進(jìn)入人體會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、血液系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等造成終生性傷害7。飲用含鉛量、含鎘量高的水是人體內(nèi)鉛和鎘積累的重要因素之一，采礦、冶金、電鍍等行業(yè)的污染以及使用含鉛和鎘高的自來(lái)水管道，都可使飲用水中鉛和鎘的含量增高。我國(guó)生活飲用

10、水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，在地面水及生活飲用水中，含鉛量不能超過(guò)0.01mg/L，含鎘量不能超過(guò)0.005 mg/L。因此，鉛、鎘在環(huán)境水樣中的含量，是環(huán)境監(jiān)測(cè)控制的一個(gè)重要指標(biāo)。本試驗(yàn)以河南省豫東、豫西、豫南、豫北地區(qū)16個(gè)地市的100個(gè)生活飲用水為研究對(duì)象，通過(guò)無(wú)火焰原子吸收分光光度法測(cè)定其中的鉛、鎘含量，并與中華人民共和國(guó)衛(wèi)生部頒布的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值進(jìn)行比較，分析我省各地區(qū)生活飲用水的現(xiàn)狀和重金屬鉛、鎘污染的狀況。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與時(shí)間本試驗(yàn)研究于2014年3月17日至5月12日在河南省畜牧局畜產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)檢驗(yàn)中心（檢驗(yàn)三室）進(jìn)行。1.2 試驗(yàn)材料本試驗(yàn)所有的生活飲用水

11、樣分別采自河南省豫東地區(qū)24個(gè)樣品（周口市11個(gè)，商丘市7個(gè)，開封市6個(gè)）；豫西地區(qū)20個(gè)樣品（焦作市4個(gè)，平頂山市5個(gè)，三門峽市6個(gè)，洛陽(yáng)市5個(gè)）；豫南地區(qū)37個(gè)樣品（信陽(yáng)市14個(gè)，許昌7個(gè)，駐馬店市8個(gè)，南陽(yáng)市8個(gè)）；豫北地區(qū)19個(gè)樣品（濮陽(yáng)市1個(gè)，新鄉(xiāng)市6個(gè)，鶴壁市1個(gè)，鄭州市6個(gè)，安陽(yáng)市5個(gè)），共100個(gè)生活飲用水水樣。1.3 主要儀器和參照系數(shù) 連續(xù)光源原子吸收光譜儀（儀器型號(hào) CONTRAA 700），德國(guó)耶拿分析儀器公司；原子吸收分光光度計(jì)（規(guī)格型號(hào) AA-6300型），日本島津；鉛、鎘元素空心陰極燈，北京瑞利普光電器件廠；氬氣鋼瓶、微量加夜器（20 µL）、乙炔氣體。

12、所有玻璃器皿，使用前均須用硝酸溶液侵泡，并直接用純水清洗 表1 原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定微量元素工作參數(shù)Atomic absorption spectrophotometer to measure trace elements working parameters元素鉛鎘波長(zhǎng)/n m283.3228.8干燥溫度/120120干燥時(shí)間/s3030灰化溫度/600900灰化時(shí)間/s3030原子化溫度/21001800原子化時(shí)間/s551.4 主要試劑及器材硝酸鉛（優(yōu)級(jí)純，99.9%），濰坊三水檢驗(yàn)設(shè)備有限公司 ；鎘粉（光譜純，99.9%），上海田源生物技術(shù)；硝酸溶液(1+99)、硝酸溶液（1+1），

13、西安鑫寶佳業(yè)化工有限公司；雙蒸水、磷酸二氫銨（優(yōu)質(zhì)純），廣州銳昌化工科技有限公司；硝酸鎂（優(yōu)級(jí)純），廣州銳昌化工科技有限公司；100 mL容量瓶、500 mL容量瓶、10 mL量筒、微量移液管、微量移液槍。1.5 樣品的處理若自來(lái)水本身沒(méi)有太多明顯的雜質(zhì)，無(wú)需過(guò)濾，可直接將水樣儲(chǔ)存于干凈的塑料瓶中，備用。若雜質(zhì)比較明顯，過(guò)濾后使用8。樣品的提?。簽楸苊獯郎y(cè)液被污染，確保實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確，應(yīng)先用待檢水樣沖洗石墨管，經(jīng)23次沖洗后倒入樣品，進(jìn)行編號(hào)記錄。1.6 儲(chǔ)存液的制備1.6.1 鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液Þ（Pb）=1 mg/mL 準(zhǔn)確稱取0.7990 g硝酸鉛溶于約100 mL純水中，加硝酸溶液（1

14、+99）1mL，并用純水定容至500 mL。鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液Þ(Pb)=50 µg/mL：取鉛標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液5.00 mL于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（1+99）稀釋至刻度，搖勻。鉛標(biāo)準(zhǔn)使用液Þ(Pb)=1 µg/mL：取鉛標(biāo)準(zhǔn)中間液2.00 mL于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液(1+99)稀釋至刻度，搖勻。磷酸二氫銨（120 g/L）：稱取12 g磷酸二氫銨（優(yōu)級(jí)純）加水溶解并定容至100 mL。硝酸鎂溶液（50 g/L）：稱取5 g硝酸鎂（優(yōu)級(jí)純）加水溶解并定容至100 mL。1.6.2 鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液Þ(Cd)=1 mg/mL 準(zhǔn)確稱取0

15、.5000 g 鎘（99.9%）溶于約5 mL硝酸溶液（1+1），并用純水定容至500 mL。鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液Þ(Cd)=1 µg/mL：取鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液5.00 mL于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（1+99）稀釋至刻度，搖勻。此溶液Þ(cd)=50 µg/mL，再取此溶液2.00 mL于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液（1+99）定容。鎘標(biāo)準(zhǔn)使用液Þ(Cd)=0.1 µg/mL取鎘標(biāo)準(zhǔn)中間液10.00 mL于100 mL容量瓶中，用硝酸溶液(1+99)稀釋至刻度，搖勻。磷酸二氫銨（120 g/L）：稱取12 g磷酸二氫銨（優(yōu)級(jí)純）加水

16、溶解并定容至100 mL。硝酸鎂溶液（50 g/L）：稱取5 g硝酸鎂（優(yōu)級(jí)純）加水溶解并定容至100 mL。1.7 樣品中鉛、鎘含量的測(cè)定1.7.1 鉛的測(cè)定 用移液槍準(zhǔn)確分別吸取鉛的標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.25、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0 mL溶液于100 mL容量瓶中，各加10 mL磷酸二氫銨溶液，1 mL的硝酸鎂溶液，用硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻，分別配制成0、2.5、5.0、10、20、30、40 ng/mL鉛的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。 吸取10 mL水樣于50 mL容量瓶中，加入1.0 mL磷酸二氫銨溶液，0.1 mL硝酸鎂溶液；同時(shí)另取10 mL硝酸溶液（1+99）于50 mL容量瓶

17、中，加入等體積磷酸二氫銨溶液和硝酸鎂溶液作為空白。將儀器參數(shù)設(shè)定后，依次吸取20 µL試劑空白、標(biāo)準(zhǔn)系列和樣品，注入石墨管，啟動(dòng)石墨爐控制程序和記錄儀，記錄吸收峰高和峰面積。打印檢驗(yàn)結(jié)果。1.7.2 鎘的測(cè)定 用移液槍準(zhǔn)確分別吸取鎘的標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.50、1.0、3.0、5.0、7.0 mL溶液于100 mL容量瓶?jī)?nèi)，分別加10 mL磷酸二氫銨溶液，1 mL的硝酸鎂溶液，用硝酸溶液稀釋至刻度，搖勻，分別配制0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0 ng/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列。 吸取10 mL水樣，加入1.0 mL磷酸二氫銨溶液，0.1 mL硝酸鎂溶液；同時(shí)取10 mL硝酸溶液（1+99

18、），加入等體積磷酸二氫銨溶液和硝酸鎂溶作為空白儀器參數(shù)設(shè)定后依次吸取20 µL試劑空白、標(biāo)準(zhǔn)系列和樣品，注入石墨管，啟動(dòng)石墨爐控制程序和記錄儀，記錄吸收峰高和峰面積。打印檢驗(yàn)結(jié)果。1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析所有數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS13.0生物統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和多重比較。2 結(jié)果與分析2.1 待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定配制的0、2.5、5.0、10、20、30、40 ng/mL鉛的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液和0、0.5、1.0、3.0、5.0、7.0 ng/mL鎘的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，經(jīng)石墨爐原子吸收分光光度法計(jì)測(cè)定，得到曲線方程和相關(guān)系數(shù)。表 2 待測(cè)元素標(biāo)準(zhǔn)系列曲線方程和

19、相關(guān)系數(shù)Table 2 the element，s standardseries equation of a curve and the correlation coefficient待測(cè)元素曲線方程相關(guān)系數(shù)(R)鉛（Pb）鎘（Cd）A=(0.0077+0.3020*C)/(1+0.1397*C)R2=0.9996注：表中A 表示吸光度，C 表示濃度Note: In the table A stands for absorbancy,C stands for content. （鉛的曲線） （鎘的曲線）2.2 飲用水中重金屬含量與地區(qū)的關(guān)系（見以下各圖表）表7 河南地區(qū)飲用水中鉛的含量Hena

20、n region of the content of lead in drinking water區(qū)域城市樣品總量超標(biāo)樣品（ng/mL）正常值區(qū)間分布總量數(shù)超標(biāo)率（）最高值最低值平均值0（ng/mL）04（ng/mL）47（ng/mL）710（ng/mL）豫東地區(qū)周口市1165522.9111.9314.6923商丘市7228.620.5911.1315.86311開封市6116.721.79311豫西地區(qū)焦作市4211平頂山512019.1513三門峽624洛陽(yáng)市524040.0516.2428.1512豫南地區(qū)信陽(yáng)市1417.120.146511許昌市742駐馬店 市8611南陽(yáng)市8337

21、.525.7516.0118.01122豫北地區(qū)新鄉(xiāng)市642鄭州市6231安陽(yáng)市512028.48112濮陽(yáng)市1鶴壁市1從上表可以看出，豫東地區(qū)的每個(gè)城市都有鉛超標(biāo)現(xiàn)象；豫西地區(qū)中鉛超標(biāo)城市有平頂山、洛陽(yáng)；豫南地區(qū)鉛超標(biāo)城市有信陽(yáng)市、南陽(yáng)市；豫北地區(qū)鉛超標(biāo)城市有安陽(yáng)市。其中超標(biāo)樣品數(shù)最多的是周口市；其次是南陽(yáng)市，超標(biāo)率最高的是周口市；其次是洛陽(yáng)市。所有超標(biāo)值中最高的達(dá)40.05 ng/mL（洛陽(yáng)市）；最低的達(dá)11.13 ng/mL（商丘市）。綜上所述，以上提到的各個(gè)城市的相關(guān)部門需引起高度重視。應(yīng)加強(qiáng)環(huán)境衛(wèi)生保護(hù)工作及加強(qiáng)水資源的保護(hù)與污水處理工作。（由于本實(shí)驗(yàn)的樣品采集具有隨機(jī)性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅

22、僅代表具體地區(qū)的水資源情況，并不能全方位涵蓋每個(gè)城市的各個(gè)地方，所以不能進(jìn)行概括性的比較。） 對(duì)于河南省地區(qū)飲用水中重金屬元素鎘的含量，均低于標(biāo)準(zhǔn)值，沒(méi)有超標(biāo)現(xiàn)象。3 討論3.1 原子吸收分光光度計(jì)的工作原理本試驗(yàn)采用原子吸收光譜法檢測(cè)生活飲用水中重金屬鉛、鎘的含量，其工作原理為：樣品經(jīng)適當(dāng)處理后，注入石墨爐原子器，所含的金屬離子在石墨管內(nèi)，以原子的高溫蒸發(fā)解離為原子蒸氣，待測(cè)元素的基態(tài)原子吸收來(lái)自同種元素空心陰極燈發(fā)射的共振線，其吸收的強(qiáng)度在一定的范圍內(nèi)與金屬濃度成正比8。本試驗(yàn)中微量元素標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線方程的相關(guān)系數(shù)均大于0.9990，說(shuō)明儀器精密度高，溶液配制和標(biāo)準(zhǔn)曲線均比較準(zhǔn)確，可信度高。

23、3.2 操作中需要注意的事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的酸介質(zhì)是硝酸，鹽酸易產(chǎn)生沉淀。(2)在石墨爐原子化器中，被分析分子吸收嚴(yán)重，固體顆粒引起光散射等原因，造成嚴(yán)重的背景吸收，引起相當(dāng)大的測(cè)量誤差，有時(shí)甚至將信號(hào)淹沒(méi)，這就需要進(jìn)行背景校正，本實(shí)驗(yàn)采用氘燈做背景扣除，取得了很好的測(cè)量效果。(3)測(cè)定時(shí)，要特別注意器皿、試劑及去離子水是否含痕量鉛和鎘，這是能否獲得準(zhǔn)確結(jié)果的關(guān)鍵，長(zhǎng)時(shí)間不用的玻璃器皿應(yīng)用1+1硝酸溶液浸泡過(guò)夜，用純水沖凈后使用9。3.3 鉛的毒性作用 鉛對(duì)人體無(wú)任何生理功能，反而會(huì)產(chǎn)生多種不良影響。鉛對(duì)全身各系統(tǒng)和器官均有毒性作用。天然水中很少含有鉛，飲用水中的鉛主要來(lái)自含鉛的家庭管

24、道系統(tǒng)，即水管、焊料、配件或人戶連接設(shè)施，鉛是可在人體和動(dòng)植物中蓄積的有毒金屬，主要毒性效應(yīng)是導(dǎo)致貧血、神經(jīng)機(jī)能失調(diào)和腎損傷10。鉛及其化合物可通過(guò)呼吸道與胃腸道吸收，一般不經(jīng)皮膚吸收，有機(jī)鉛如醋酸鉛可有少量經(jīng)皮膚吸收，四乙基鉛易經(jīng)皮膚吸收11。3.4 鎘的毒理作用水樣中鎘含量甚微，一旦水中的鎘超量便可引起：腎臟損害：早期主要表現(xiàn)為近段腎小管重吸收功能障礙，即所謂的“腎小管性蛋白尿”。繼之，高分子量蛋白亦可因腎小球損害而排泄增加。在長(zhǎng)期接觸鎘的工人中，尚可見到腎結(jié)石患病率增高，可能與尿鈣排泄增加有關(guān)。肺部損害：有肺氣腫、慢性阻塞性肺病和肺纖維化等類型。骨骼損害：嚴(yán)重慢性鎘中毒患者在晚期可出現(xiàn)骨

25、骼損害，表現(xiàn)為骨質(zhì)疏松、骨軟化和自發(fā)性骨折。 其他，可有嗅覺(jué)喪失、鼻粘膜潰瘍、門齒及犬齒頸部黃色環(huán)、輕度貧血，偶有輕度肝功能異常12。3.5 水中重金屬污染的區(qū)域性并不是所有城市飲用水都受到污染。水中重金屬超標(biāo)的現(xiàn)象不僅與各城市的地理位置有關(guān)，也與該城市的重工業(yè)發(fā)展情況有關(guān)。正如大家所知道的，黃河進(jìn)入河南后，由三門峽流向洛陽(yáng)、鄭州、開封，所以相對(duì)而言，開封位于下游，受到污染的嚴(yán)重程度相對(duì)較高；而三門峽就相對(duì)較低。還有就是，各個(gè)城市工業(yè)的發(fā)展情況不一，以煤礦業(yè)，冶金業(yè)為主的發(fā)展城市自然重金屬的污染會(huì)比較嚴(yán)重，如商丘市(永煤集團(tuán))、平頂山市(中國(guó)平煤神馬能源化工集團(tuán)有限責(zé)任公)、焦作市（焦煤集團(tuán)）

26、、洛陽(yáng)市（中國(guó)石化集團(tuán)洛陽(yáng)石化）等，還有處于快速發(fā)展階段的城市，科技進(jìn)步的同時(shí)，汽車尾氣、污水、除草劑都將對(duì)水資源產(chǎn)生極大的污染。4 小結(jié)本試驗(yàn)研究表明河南省飲用水中重金屬鉛的含量超標(biāo)的城市相對(duì)較多，飲用水中重金屬鎘的含量超標(biāo)現(xiàn)象相對(duì)較少。這次試驗(yàn)由于樣品含量相對(duì)較少，采集樣品地區(qū)不能足以代表河南各個(gè)地區(qū)，所以不能全面系統(tǒng)地反映出河南省內(nèi)各個(gè)城市的飲用水中重金屬的含量。如有可能，應(yīng)有計(jì)劃性的多地區(qū)采樣，用原子吸收光譜法測(cè)定多種微量元素，詳細(xì)調(diào)查飲用水受污染的情況，這樣結(jié)果更有代表性和可信度?？傊?，飲用水中重金屬的污染對(duì)人體健康的危害不容忽視，應(yīng)該引起我們的高度重視。致謝： 本試驗(yàn)研究是在實(shí)習(xí)老師賀老師的悉心指導(dǎo)和親切關(guān)懷下完成的。本試驗(yàn)是在牧醫(yī)工程學(xué)院內(nèi)診實(shí)驗(yàn)室和工程樓光譜分析室進(jìn)行的，由衷感謝各位輔導(dǎo)老師在此期間給予了大力幫助和支持！參考文獻(xiàn)：1 侯俊, 王超, 蘭林, 等.我國(guó)飲用水水源地保護(hù)法規(guī)體系現(xiàn)狀及建議J. 水資源保護(hù), 2009,25（1):79-85.2 Chappell W R, Beck B D