永州城區自來水源及自來水中錳、銅含量的比較研究

齊成媚 宋 亞 劉小文 廖 陽 劉 婷 王宗成

(湖南科技學院 生命科學與化學工程系，湖南 永州 425199)

永州城區自來水源及自來水中錳、銅含量的比較研究

齊成媚 宋 亞 劉小文*廖 陽 劉 婷 王宗成

(湖南科技學院 生命科學與化學工程系，湖南 永州 425199)

論文以永州城區自來水源河水及自來水為研究對象，以自來水廠取水口為中心，按照不同位置、不同深度、不同時期對河水進行隨機采樣，火焰原子吸收光譜檢測。結果表明，自來水源處河水錳含量平均值為0.143μg/mL，為國標的1.43倍，而自來水中錳含量平均值為0.105μg/mL，超出國標的5%；自來水源處河水銅含量平均值為0.047μg/mL，自來水中銅含量平均值為 0.0123μg/mL，均低于國標的限量要求。同時，研究表明，河水中錳含量自上游到下游有下降趨勢，而旱季到雨季則有明顯增加，從水面到水底存在微量上升；而河水上游的銅濃度略大于下游，約為 1.08倍，有輕微污染；深度為0.5m處的銅濃度比其他深度略大。建議相關部門應及時進行水質監測，采取相應措施，保障居民用水安全。

河水；自來水；錳含量；銅含量；濕法消解；火焰原子

水是人類生存和發展不可或缺的自然資源。正常成人每日攝入水量 2-3L，其中大部分由自來水供給，故自來水水質對機體健康具有重要影響。世界衛生組織調查表明，人類疾病有8%與飲水有關，每年大約有2000萬人死于飲用不衛生的水[1]。有研究表明，飲用水中污染程度與肝癌及消化系統癌癥死亡率成正相關[2]。以采礦業為主導產業的永州，由于不合理開采，洗礦尾水的直接排放，加上水土流失，大量泥砂直入江中，導致瀟水河水中Mn、Cu離子嚴重超標[3]。Mn、Cu均為人體必須的微量元素，與我們身體的健康也十分密切，但長期飲用Mn、Cu含量超標的水，會使機體Mn、Cu元素攝入過量。Mn進入人體會以磷酸鹽形式蓄積在肝、腦、骨和腎等處，出現慢性中毒癥狀如：神經衰弱、精神癥狀、腦和呼吸道疾病[4]。水質Cu污染通過食物鏈的生物富集作用最終影響人類。一方面通過直接飲用造成急性或慢性中毒，另一方面，可間接污染農產品和水產品，通過食物鏈威脅人體健康，并造成環境的二次污染[5]。目前國際上水環境重金屬檢測的發展方向是現場、快速、實時、在線、連續和自動化測量。主要采用的方法包括：火焰原子吸收光譜法、電感藕合等離子體發射光譜、石墨爐原子吸收光譜法等。我國2005年的環境狀況公報顯示，全國110個環保重點城市有20個城市的集中式飲水水源地的水質達標率＜50%，130個環保重點城市檢測取水總量不達標率為20%[6]。供水水源的污染不僅加劇了水源短缺的程度，而且還增加了飲用水的處理難度。因此對城市供水水源水質進行及時監控能有效提高現有水廠凈化能力，直接影響到居民用水安全、居民身體健康，同時具有十分廣泛的社會效益、環境效益和經濟效益[7]。

1 材料與方法

1.1 主要實驗儀器

TAS-986型原子吸收分光光度計(北京普析通用)；Mn空心陰極燈(北分銳利AAS-HCL)；乙炔鋼瓶；空氣壓縮機；分析天平；消解爐；實驗室常用玻璃儀器(均以硝酸浸泡過夜，用純水洗干凈)。

1.2 實驗試劑

Mn標準溶液(ρ=1mg/mL) ；Cu標準溶液(ρ=1mg/mL) ；硝酸(優級純)；高氯酸(優級純)；鹽酸(優級純)；去離子水 ；稀硝酸溶液(1+499)。

1.3 儀器操作條件

表1 儀器工作條件

1.4 實驗方法

對永州城區的自來水源及自來水進行隨機采樣，用濕法消解法進行前處理，并用火焰原子吸收光譜法對樣品進行測定，同時進行空白對照試驗。

1.4.1 樣品采集。以用硝酸浸泡24小時以上，然后去離子水沖洗干凈并晾干的聚乙烯瓶為采水容器。自來水源樣品以娘子嶺自來水廠取水口處為基準(包含取水口處)沿河上、下游分別隔 50m、100m、200m處按從水面垂直往水下0m、0.5m、1m、2m深度各取水1次，共取7組，分別標記；自來水樣品統一在湖南科技學院自來水出水口隨機采集，取4份，并分別標記。同時，實驗按時間分為3部分，每次取樣時間間隔1個月。(以下內容中，分別用s代表上游，qs代表取水口，x代表下游。)

1.4.2 樣品預處理。按SUN Han-wen(孫漢文編)的《At om Absorbed Spect rum Analysis Technology》(原子吸收光譜分析技術) 提供的方法對樣品進行預處理[8]。

1.4.3 空白對照試驗。取四份100mL去離子水，按照2.4.2的方法進行前處理。

1.4.4 標準溶液的配制。按李晶，梁偉. 《綠茶飲料中Cu、鋅、鐵、Mn的火焰原子吸收分光光度法測》定中提供的方法[9]制得1mg/mL的Mn標準溶液A和Cu標準溶液a。移取標準溶液A各 1mL于100mL容量瓶定容，制得10ug/mL標準溶液B。再分別移取2mL、4mL、6mL、8mL、10mL標準溶液B置于100mL容量瓶定容，即分別制得0.2ug/mL、0.4ug/mL、0.6ug/mL、0.8ug/mL、1.0ug/mL的Mn標準溶液C、D、E、F、G。按照同種方法，分別制得0.2ug/mL、0.4ug/mL、0.6ug/mL、0.8ug/mL、1.0ug/mL的Cu標準溶液c、d、e、f、g。

2 結果與分析

2.1 標準曲線的繪制

圖2-1 Mn標準曲線

圖2-2 Cu標準曲線

在選擇的儀器條件下，測定Mn、Cu系列標準溶液的吸光度，由圖3-1得到標準曲線的回歸方程：y=0.0482x+0.0072，相關系數r=0.9973;由圖3.2得到標準曲線的回歸方程：y=0.2210x+0.0067，相關系數r=0.9976。

2.2 共存離子的影響

在測定元素時，常有一些離子對其產生干擾，為消除這些干擾需加一些消干擾劑[10]。如：實驗條件下，共存離子對測定鈣、鎂有影響，通過加入釋放劑可消除樣品中鋁離子、鐵離子等對測定結果的影響。在此實驗條件下，樣品共存離子對Mn、Cu含量測定無干擾[11]。

2.3 檢測結果

2.3.1 自來水源中Mn、Cu含量檢測結果

由圖3-1、圖3-3可知：自來水源各采樣點河水中Mn含量大部分都超過《生活飲用水標準》(GB5749-2006)的限量要求0.1μg/mL，其中最大值達到0.23μg/mL，是限量標準的2.3倍，而最小值也達到0.8μg/mL，與限量標準只相差0.002μg/mL；同時，從s200m處到x200m處，即從上游至下游400m的距離河水中Mn含量有明顯減少趨勢，從平均值0.185μg/mL減少到平均值 0.095μg/mL，形成幾乎 0.090μg/mL的差值。差值的出現，可能與流動過程中 Mn離子與溶解氧等氧化成二氧化Mn沉淀而滯留有關系。從圖3-2、3-4可以看出，各采樣點之間Cu含量的平均濃度的差距不大，均處于0.037-0.043μg/mL之間，均遠低于《生活飲用水標準》(GB5749-2006)的0.1μg/mL的限量要求；s100m處的Cu含量的平均濃度為0.0428μg/mL，略大于其他的取水口；上游各采樣點Cu的含量的總值為0.123 μg/L，下游各采樣點Cu的含量的總值為0.119μg/L，上游受污染程度總體上比下游的污染程度嚴重。

圖3-1 自來水源各采樣點Mn含量檢測結果

圖3-2 自來水源各采樣點Cu含量檢測結果

圖3-3 自來水源各采樣點不同取水深度Mn含量檢測結果

圖3-4 自來水源各采樣點不同取水深度 Cu含量檢測結果

圖3-5 自來水源不同采樣時期Mn含量檢測結果

圖3-6 自來水源不同采樣時期 Cu含量檢測結果

由圖3-5可得知，從1月至4月，自來水中Mn含量平均值整體呈上升趨勢，基本呈以0.01μg/mL為等差的增加趨勢；同時，隨著旱季到雨季的過渡，自來水中Mn含量已逐漸超過《生活飲用水標準》(GB5479-2006)的限量要求。據此可推測，降雨能增加原水中的Mn含量，進而使自來水中 Mn含量增加。從圖3-6可以看出，在不同的時期，河水中Cu含量處于0.036-0.042mg/L之間，變化幅度不大，無明顯增加或減少趨勢。

由圖 3-9可知，隨機采集的自來水樣品中 Mn含量平均值為 0.105μg/mL，略高于我國飲用水標準對 Mn濃度限定為0.1μg/mL，將嚴重影響自來水的比濁度、色度，以及自來水用戶的身體健康。同時，根據原水Mn含量與出廠水Mn含量呈正相關的理論，可推測，自來水源的原水Mn含量已少量超標；同時，由圖3-11可以看到，由于自來水源中的Mn含量隨著季節的轉變而引起的增加也給自來水品質帶來影響，從1月至4月，各批次采集的自來水中Mn含量的平均濃度皆呈上升趨勢，相關部門應及時采取措施，降低自來水中Mn含量，保障居民身體健康。由圖3-10可知，自來水4次取樣的樣品中Cu含量平均值的比較，明顯的看出飲用水最高的平均值為0.025 μg/mL，最低的平均值為0.023μg/mL，樣品中Cu含量最高為最低1.08倍。整體上看，先是呈現急劇下降，然后略上升的趨勢，自來水中Cu總的平均值為0.024 μg/mL。

圖3-7 自來水源不同取水深度Mn含量檢測結果

圖3-8 自來水源不同取水深度 Cu含量檢測結果

根據圖3-7、圖3-8可得知，水面即0m的河水中Mn、Cu相對含量較其他深度要低，而水底下2m處Mn相對含量較其他深度要高，但總體來看兩者Mn含量相對差距不大；同時，Mn相對含量基本呈隨深度的增加而增加的趨勢，可能與Mn元素的氧化沉淀及自然沉降有關。而Cu含量在水底0.5m處達到最大值，各取水深度Cu含量沒有明顯變化趨勢。

3.3.2 自來水中Mn、Cu含量檢測結果

圖3-9 自來水中Mn含量檢測結果

圖3-10 自來水中Cu含量檢測結果

圖3-11 各采樣時期各批次自來水中Mn含量檢測結果

3 結論與討論

3.1 實驗結果

試驗結果表明，自來水源處河水Mn含量平均值為0.143μg/mL，而自來水中Mn含量平均值為0.105μg/mL；自來水源處河水Cu含量平均值為0.047μg/mL，自來水中Cu含量平均值為0.0123μg/mL；從s200m處x200m處包括自來水廠取水口共 7個位置的 Mn含量平均值分別為：0.185ug/mL、0.180ug/mL、0.163ug/mL、0.138ug/mL、0.131ug/mL、0.113ug/mL、0.095ug/mL；從水面到水底兩米處所取4個深度Mn含量平均值分別為0.131ug/mL、0.142ug/mL、0.135ug/mL、0.166ug/mL；從1月份到4月份，各采樣時期Mn含量平均值分別為：0.095ug/mL、0.104ug/mL、0.116ug/mL、0.125ug/mL。從s200m處x200m處包括自來水廠取水口共7個位置的Cu含量平均值分別為：0.041ug/mL、0.043ug/mL、0.040ug/mL、0.039ug/mL、0.041ug/mL、0.039ug/mL、0.041ug/mL；從水面到水底兩米處所取4個深度Cu含量平均值分別為0.028ug/mL、0.042ug/mL、 0.034ug/mL、0.036ug/mL；從1月份到4月份，各采樣時期Cu含量平均值分別為：0.039ug/mL、0.041ug/mL、0.042ug/mL、0.036ug/mL。

由以上數據可得知，永州城區自來水源處河水Mn含量大于我國飲用水標準對Mn濃度限定，超過0.043ug/mL，而永州城區自來水中Mn含量也略大于我國飲用水標準對Mn含量的限定，超過0.005ug/mL；同時，河水中Mn含量從上游到下游有下降趨勢，上下400m有0.09ug/mL的跨度，越到下游，河水中Mn含量有明顯降低，而且個別位點能低于我國飲用水標準對Mn濃度的限定；從旱季到雨季有上升趨勢，前后4個月時間存在0.032ug/mL跨度；從水面到水底有微量上升趨勢，其中水面Mn含量最低，而水底2m處Mn含量最高。相關部門應及時采取措施，排查瀟水上游各Mn礦采礦點的污水處理設施，改善河水水質，進而提高自來水品質，保障永州城區居民日常生活用水的安全。同時，永州城區自來水源處不同取水位點、不同取水深度、不同采樣時期的河水中Cu含量均低于我國飲用水限量標準，所有搜集到的樣品中Cu含量都處于一個穩定狀態，暫時沒有安全隱患。

3.2 討論

永州城區自來水水質令人擔憂，歸根究底在于永州礦產資源的不合理開發，因此政府及開發商合理開發和利用已有的礦產資源，自來水廠對輸出自來水水質進行及時檢測和處理才能保證永州城區的自來水用戶用到高品質自來水，保障用戶的身體健康，同時也會產生積極的社會效應，進而產生廣泛的社會效益、經濟效益。

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O661

A

1673-2219（2014）05-0087-05

2013－12－20

齊成媚（1985－），女，湖南耒陽人，研究方向為藥物提取。

(責任編校：何俊華)