尚永輝，楊會(huì)議，馮克逸，周 琴，毛 茹，商 娟

（咸陽(yáng)師范學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng)712000）

渭河咸陽(yáng)段水質(zhì)中重金屬元素分析測(cè)定*

尚永輝，楊會(huì)議，馮克逸，周 琴，毛 茹，商 娟

（咸陽(yáng)師范學(xué)院 化學(xué)與化工學(xué)院，陜西 咸陽(yáng)712000）

采用原子發(fā)射光譜分析法測(cè)定了渭河咸陽(yáng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在渭河咸陽(yáng)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(biāo)，表明近年來(lái)隨著政府對(duì)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(shí)的逐步增強(qiáng)，渭河水質(zhì)污染得到了根本性的改善。

渭河咸陽(yáng)段；重金屬；檢測(cè)

水體重金屬污染是指含有重金屬離子的污染物進(jìn)入水體造成的各種污染，這種污染主要來(lái)源于礦業(yè)，機(jī)械制造，化工，電子等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)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(dāng)?shù)纫矔?huì)帶來(lái)嚴(yán)重的水體重金屬污染。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(dāng)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(dāng)達(dá)到一定限度就會(huì)對(duì)水體-水生植物-水生動(dòng)物系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重危害，并可能通過(guò)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(guò)生物鏈等方式遷移到其他生物，將對(duì)沿岸生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在威脅。由于重金屬化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)的長(zhǎng)期性，復(fù)雜性[2]，可以說(shuō)水體重金屬污染已經(jīng)成為當(dāng)今世界上最嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題之一，而如何科學(xué)有效地解決重金屬對(duì)水體的污染已經(jīng)成為世界各國(guó)政府以及廣大環(huán)保工作者研究的熱點(diǎn)之一[3]。

隨著改革開放的不斷深化，渭河沿岸經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展，但由于前期在發(fā)展中過(guò)分的強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益而忽視了環(huán)境保護(hù)，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(dǎo)致渭河水體失去了直接的利用價(jià)值，特別是大量的工業(yè)廢水排放問(wèn)題未得到妥善的解決，對(duì)渭河水質(zhì)污染十分嚴(yán)重[6-8]。

近年來(lái)，咸陽(yáng)市政府嚴(yán)格按照陜西省省委省政府對(duì)渭河治理提出了3年變清的目標(biāo)[9]，采取優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，源頭處理污水等多項(xiàng)并舉的方式加強(qiáng)污水水質(zhì)治理工作，采用推動(dòng)各個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，來(lái)提升環(huán)境競(jìng)爭(zhēng)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(biāo)[10]。咸陽(yáng)市政府從上到下都逐級(jí)行動(dòng)，倡導(dǎo)節(jié)能減排。提倡綠色生活，健康生活，政府也出臺(tái)一系列為的政策，財(cái)政部門撥出了充足資金，用于解決水污染問(wèn)題[9]。

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

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 藥品試劑與儀器設(shè)備

準(zhǔn)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(duì)應(yīng)元素標(biāo)準(zhǔn)單一儲(chǔ)備液，當(dāng)天配置當(dāng)天使用。

G44508砂芯漏斗（長(zhǎng)春市玻璃儀器廠）；0.45，0.22μm砂芯微孔過(guò)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(guó)Varian公司）。

1.2 試驗(yàn)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(biāo)準(zhǔn)溶液，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 水樣采集 實(shí)驗(yàn)選擇在咸陽(yáng)市取固定的A，B，C3個(gè)取樣點(diǎn)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(shí)定點(diǎn)在如圖1所示3個(gè)取樣點(diǎn)取樣63份，編號(hào)，保存于4℃冰箱中備用。

圖1 渭河咸陽(yáng)段取樣點(diǎn)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(shí)間。采用常規(guī)過(guò)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(hào)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(guò)濾器過(guò)濾，保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.4 樣品的檢測(cè) 測(cè)定 Cu，Co，Pb，F(xiàn)e，Mg，Zn，Cr，Cd，Mn，Ni 10 種金屬的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在各元素對(duì)應(yīng)的特征譜線處測(cè)定譜線強(qiáng)度值，以濃度相對(duì)譜線強(qiáng)度做圖，在相同條件下測(cè)定處理后各水樣信號(hào)值，反查計(jì)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(biāo)準(zhǔn)溶液，探索了900～1400W范圍內(nèi)變化的射頻功率對(duì)各待測(cè)元素譜線強(qiáng)度的影響，綜合考慮性噪比、譜線信號(hào)、檢出限等，選擇測(cè)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(duì)譜線強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)霧化器流速過(guò)小信噪比變大，檢出限也增加；而霧化器流速過(guò)大，將導(dǎo)致光譜強(qiáng)度降低，實(shí)驗(yàn)選擇霧化器流量0.8L·min-1；此外，實(shí)驗(yàn)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(jìn)樣時(shí)蠕動(dòng)泵速15r·min-1進(jìn)條件下采用徑向觀察10mm信號(hào)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(duì)每個(gè)元素測(cè)定可以選擇多條特征譜線，并具有同步自動(dòng)背景校正功能。本實(shí)驗(yàn)選擇2～3條譜線，根據(jù)干擾少、精密度好、信噪比高、信號(hào)強(qiáng)度高的原則確定，實(shí)驗(yàn)測(cè)定的10種金屬元素特征譜線見表1。

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

2.3 樣品測(cè)定

2.3.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線 在實(shí)驗(yàn)探究的最佳實(shí)驗(yàn)條件下逐一測(cè)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(cè)的到Cu，Mg，Mn 3種元素，其中，試驗(yàn)方法測(cè)定銅元素，鎂元素，錳元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程分別見圖2。

圖 2 Cu，Mg，Mn 3 種元素標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of Cu，Mg，Mn

在實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定的Cu元素在1.00～5.00mg·L-1范圍內(nèi)329.395nm處的譜線強(qiáng)度與其濃度呈良好的線性關(guān)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(qiáng)度與其濃度呈良好的線性關(guān)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(qiáng)度其濃度在0.055～5.5mg·L-1范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)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(cè)定 在實(shí)驗(yàn)條件下依次測(cè)定連續(xù)7d，分早中晚分別在咸陽(yáng)湖上游，中游，下游3個(gè)地方采樣，取樣份按照1.2.3方法處理過(guò)樣品，將測(cè)定得到的Cu，Mg，Mn 3種元素的譜線強(qiáng)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(cè)定結(jié)果Tab.2 Content of Cu，Mg，Mn of Weihe Water samples

由測(cè)定結(jié)果可知，Cu元素在取樣點(diǎn)A處測(cè)定的最小值 0.81mg·L-1，最大值 0.86mg·L-1，測(cè)定平均值為 0.83mg·L-1；B 處測(cè)定的最小值 0.78mg·L-1，最大值 0.88mg·L-1，測(cè)定平均值為 0.81mg·L-1；C 處測(cè)定的最小值 0.79mg·L-1，最大值 0.87mg·L-1，測(cè)定平均值為0.83mg·L-1。Mn元素在取樣點(diǎn)A處測(cè)定的最小值 0.02mg·L-1，最大值 0.04mg·L-1，測(cè)定平均值為0.03mg·L-1；B 處測(cè)定的最小值 0.01mg·L-1，最大值0.04mg·L-1，測(cè)定平均值為 0.03mg·L-1；C處測(cè)定的最小值 0.02mg·L-1，最大值 0.04mg·L-1，測(cè)定平均值為0.03mg·L-1；Mg元素在取樣點(diǎn)A處測(cè)定的最小值13.52mg·L-1，最大值 24.99mg·L-1，測(cè)定平均值為16.30mg·L-1；B處測(cè)定的最小值 11.70mg·L-1，最大值24.05mg·L-1，測(cè)定平均值為 15.24mg·L-1；C 處測(cè)定的最小值 10.72mg·L-1，最大值 19.02mg·L-1，測(cè)定平均值為14.04mg·L-1。根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）[11]中地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值的相關(guān)規(guī)定，3種元素均未超標(biāo)，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(qiáng)對(duì)銅元素的檢測(cè)和相關(guān)治理工作。

3 結(jié)論

實(shí)驗(yàn)連續(xù)測(cè)定了渭河咸陽(yáng)段上游，中游，下游3個(gè)采樣點(diǎn)的一周樣品，實(shí)驗(yàn)表明渭河咸陽(yáng)段水中未檢測(cè)到 Cd，Co，Cr，F(xiàn)e，Ni，Pb，Zn 等 7 種元素，檢測(cè)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(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002），可知Mg、Cu、Mn 3種元素均未超標(biāo)，表明經(jīng)過(guò)多年的連續(xù)治理工作，渭河咸陽(yáng)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(biāo)準(zhǔn)值1.0mg·L-1，后期渭河咸陽(yáng)段水質(zhì)治理要加大Cu元素的治理工作，該項(xiàng)工作為渭河咸陽(yáng)段水質(zhì)治理提供了有益的參考。

在各級(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)的重視及全體人民的共同努力之下，對(duì)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(shí)現(xiàn)污水處理后達(dá)標(biāo)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(yáng)段，對(duì)咸陽(yáng)周邊的電子廠、紡織廠、造紙廠等排污情況實(shí)行嚴(yán)格監(jiān)督。近年來(lái)，咸陽(yáng)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(guó)地表水重金屬污染的進(jìn)展研究［J］.環(huán)境科學(xué)與管理，2017，42（2）:31-34.

［2］ 張玲.水體重金屬污染的危害及生物監(jiān)測(cè)［J］.江西化工，2017，（3）:216-217.

［3］ 任惠麗，田強(qiáng)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(xué)與技術(shù)，2014，37（12）:134-137.

［4］ 張玉清.渭河流域水污染成因的探析及防治對(duì)策［J］.西安聯(lián)合大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，3（2）:78-82.

［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(xué)報(bào)，2017，28（1）:50-55.

［6］ 彭殿寶，周孝德.渭河流域（陜西段）水體現(xiàn)狀及水污染綜合治理研究［J］.水資源與水工程學(xué)報(bào)，2010，21（1）:3-4.

［7］ 楊學(xué)福，王蕾，關(guān)建玲，等.渭河西咸段表層沉積物重金屬賦存形態(tài)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)［J］.安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2017，17（2）:725-729.

［8］ 馮旭.渭河關(guān)中段水體污染評(píng)價(jià)及水質(zhì)演變規(guī)律研究［D］.楊凌:西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

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

［10］ 何發(fā)理.探索延伸主戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)保給力新農(nóng)村-陜西省農(nóng)村環(huán)保工作調(diào)研［J］.環(huán)境保護(hù)，2010，3（23）:48～50.

［11］ 國(guó)家環(huán)保總局，http://g2g.tx.gov.cn/art/2015/10/13/art_97_53143.html，《國(guó)家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（21475113）；陜西省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2012JQ2013）；陜西省軟科學(xué)研究計(jì)劃項(xiàng)目（2015KRM1 64）；咸陽(yáng)師范學(xué)院‘青藍(lán)人才’資助 "（XSYQL201507）；2016年陜西大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)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。