泉水中部分礦物質(zhì)元素的測定

李永君，陳家龍

（青海師范大學(xué)，青海 西寧 810016）

西寧市大通縣景陽鎮(zhèn)位于大通縣西南部，東連長寧鎮(zhèn)，西南連湟中縣，北連黃家寨鎮(zhèn)，總面積106km2。景陽鎮(zhèn)林木蔥蘢，風(fēng)景優(yōu)美，多種動植物共存。伴隨其多山脈地形涌現(xiàn)出的大小泉眼不計其數(shù)，當(dāng)?shù)鼐用駥⑺?dāng)作飲用水。泉水除了為村民提供方便的生活用水和優(yōu)質(zhì)的生產(chǎn)用水外，還能起到調(diào)節(jié)當(dāng)?shù)貧夂虻淖饔茫⑶铱梢宰鳛槁糜尉包c(diǎn)，帶動當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展。在中國有很多廣泛分布和各種類型的泉，泉水在全國是不勝枚舉［1-2］。

化學(xué)元素構(gòu)成了世界上的一切，人體也不例外，人體每時每刻都在進(jìn)行著非常精細(xì)的化學(xué)反應(yīng)，這些礦物質(zhì)元素都參與其中［3］。在人類生長發(fā)育的過程中，人體各種化學(xué)元素的含量通過新陳代謝與周圍環(huán)境之間的物質(zhì)和能量的交換來平衡［4］。礦物元素是人體所需要的營養(yǎng)元素之一，對人體的生長發(fā)育及代謝過程起著至關(guān)重要的作用［5］。憑借礦物質(zhì)元素占人體的重量可以分為兩類，其中鈣、鈉、鉀、鎂、碳、氫、氧、硫、氮、磷、氯、硅等為常量元素，占身體總質(zhì)量的99.95%；鐵、銅、鋅、錳、鈷、釩、鉻、鉬、硒、碘、氟、鍶等為微量元素，約占身體總質(zhì)量的0.05%［6］。礦物質(zhì)元素與人體代謝、組織代謝和器官代謝息息相關(guān)，在三大代謝中起著重要的作用［7］。“民以食為天”，隨著生活質(zhì)量的提高，人們從飲食中補(bǔ)充礦物質(zhì)元素。因此，礦物質(zhì)元素與人體健康密不可分，對人體尤為重要。

大通縣景陽鎮(zhèn)泉水是當(dāng)?shù)鼐用裆钪兄匾乃Y源，其水量和水質(zhì)與人類生活密切相關(guān)。本實(shí)驗(yàn)以大通縣景陽鎮(zhèn)泉水為研究對象，采用AAS法對泉水進(jìn)行初步測定，確定泉水中所含礦物質(zhì)元素是否符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)和天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)［8］。本實(shí)驗(yàn)對景陽鎮(zhèn)水資源的合理開發(fā)和綜合利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為景陽鎮(zhèn)泉水的進(jìn)一步開發(fā)利用奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，提供了科學(xué)數(shù)據(jù)［9］。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 樣品的采集

本實(shí)驗(yàn)所測樣品選自景陽鎮(zhèn)六個村莊 （小寨村，泉頭村，山城村，小寺村，什家村，甘樹灣村）的山泉水各一份及生活飲用自來水一份 （由于每個村的自來水水源相同，只采集一份自來水樣品）。

分別在景陽鎮(zhèn)六個村莊泉水出口點(diǎn)進(jìn)行采樣，用水樣反復(fù)沖洗聚乙烯塑料水瓶，然后裝存水樣，每處采集水樣600mL，采集完畢，貼標(biāo)簽封存。

1.2 樣品的處理

因?yàn)闃悠肥占瘏^(qū) （景陽鎮(zhèn)）在西寧市大通縣，遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)輸時間會比較長，在運(yùn)輸和儲存過程中，礦物質(zhì)元素可能被密封的容器壁吸附，出現(xiàn)掛壁現(xiàn)象，所以需要對容器壁吸附的礦物質(zhì)元素進(jìn)行處理。掛壁現(xiàn)象的處理：首先，對泉水樣品和自來水樣品的體積進(jìn)行測量和記錄。其次取一定量的硝酸溶液，稀釋成6 mol／L的50mL，將2mL的稀硝酸溶液倒入裝存樣品的容器，完全搖動，確保溶解吸附在容器壁的礦物質(zhì)元素。然后與原樣品混合，之后倒入一個燒杯中，用電爐加熱，使其恢復(fù)到原始取得的體積，如果操作不慎，在加熱過程中體積小于原采集量，可通過加入二次蒸餾水進(jìn)行補(bǔ)充，處理后，放入容量瓶中，等待測量。

1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

用1000μg／mL的各元素儲備液用蒸餾水將其稀釋至相應(yīng)濃度作為標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度，如表1所示。

表1 各元素標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度

1.4 實(shí)驗(yàn)儀器工作條件

實(shí)驗(yàn)均采用空氣-乙炔火焰原子吸收光度計，選定的試驗(yàn)條件見表2。

表2 火焰原子吸收法工作條件

表2 （續(xù)）

1.5 樣品溶液的測定

根據(jù)表2工作條件，測量了各標(biāo)準(zhǔn)系列工作液和待測溶液以及空白樣品的吸光度。根據(jù)測定的吸光度和標(biāo)準(zhǔn)曲線對含量進(jìn)行計算。由于樣品含量的差異和元素測定的靈敏度不同，測定時需要各元素稀釋不同的倍數(shù)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)表2所列儀器的工作條件，分別測定各標(biāo)準(zhǔn)系列工作液的吸光度A。以吸光度A為縱坐標(biāo)，以質(zhì)量濃度C（μg／mL）為橫坐標(biāo)，以質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo) （x），吸光度為縱坐標(biāo) （y）繪制出各元素的標(biāo)準(zhǔn)曲線，結(jié)果見圖1～圖8，擬合得到線性回歸方程和相關(guān)系數(shù)，結(jié)果見表3。

圖1 K的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖2 Cu的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖3 Fe的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖4 Zn的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖5 Na的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖6 Ca的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖7 Mn的標(biāo)準(zhǔn)曲線

圖8 Mg的標(biāo)準(zhǔn)曲線

表3 各元素回歸方程和相關(guān)系數(shù)

由表3看出，F(xiàn)e、K、Cu、Zn、Mg、Mn、Ca、Na的吸光度與濃度呈良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均在0.99以上，滿足分析要求。

樣品及自來水中Fe、K、Cu、Zn、Mg、Mn、Ca、Na的質(zhì)量濃度見表4和圖9。

表4 各元素含量的測定結(jié)果 μg／mL

圖9 各元素在樣品中的含量

3 結(jié)果分析與討論

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出，景陽鎮(zhèn)泉水中富含Ca。Ca不僅可以促進(jìn)體內(nèi)某些酶的活性，調(diào)節(jié)激素的分泌，調(diào)節(jié)酶的活性，并且補(bǔ)充Ca會緩解身體四肢抽筋，增強(qiáng)骨骼密度。此外，Ca還可以控制炎癥和水腫，調(diào)節(jié)心率，降低心血管通透性，維持酸堿平衡，而且可以起到激活人體體內(nèi)酶的活性的作用［10］。因此，多喝泉水對人體中Ca含量的補(bǔ)充有一定的幫助。

其次，景陽鎮(zhèn)泉水中K的含量較多。K是維持人體生命的重要元素之一，也是人體最重要的陽離子之一。K的主要生理功能是維持體內(nèi)離子、滲透壓和酸堿平衡，維持細(xì)胞的正常代謝、神經(jīng)和肌細(xì)胞膜的興奮性和心肌細(xì)胞的正常功能［11］。

景陽鎮(zhèn)泉水樣品中還富含Mg元素。Mg元素是人體細(xì)胞中的一種重要陽離子，當(dāng)Mg缺乏時，血管收縮和血管反應(yīng)性增強(qiáng)，細(xì)胞內(nèi)鈣水平增加［12］。

Na和K在體內(nèi)的作用是不可分割的，它們控制著細(xì)胞、組織液和電解質(zhì)在血液中的平衡，保持平衡的壓力水平，過多的出汗會使神經(jīng)和肌肉的這些離子濃度大大降低，就會出現(xiàn)不平衡，影響肌肉和神經(jīng)的反應(yīng)程度，引起惡心、嘔吐、肌肉痙攣等癥狀。

Fe是肌紅蛋白和血紅蛋白中氧的載體。沒有Fe，就不能合成血紅蛋白，不能運(yùn)輸氧氣，組織細(xì)胞也不能代謝。Fe使MPO系統(tǒng)具有良好的殺菌抑菌效果，乳鐵蛋白能抑制革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌的細(xì)胞膜，阻止細(xì)菌在吞噬細(xì)胞和白細(xì)胞內(nèi)的再生，具有抗菌作用［13］。而泉水中也含有較多Fe，所以泉水也是補(bǔ)充Fe的來源之一。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出景陽鎮(zhèn)泉水中所含礦物質(zhì)元素是符合國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006和國家飲用天然礦泉水標(biāo)準(zhǔn)GB8537-2018［14-15］。泉水中Ca含量最高達(dá)66.493μg／mL，Cu、Zn、Mn未檢出，K、Na、Mg含量的含量較少。所有泉水樣品均符合國家生話飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和國家飲用天然礦泉水國家標(biāo)準(zhǔn)，所以當(dāng)?shù)卮迕駥⑷鳛樯铒嬘盟墙】档摹１緦?shí)驗(yàn)對西寧市大通縣景陽鎮(zhèn)城市供水、農(nóng)田灌溉、生態(tài)環(huán)境維護(hù)和水資源的合理開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，為景陽鎮(zhèn)泉水的進(jìn)一步開發(fā)和綜合利用奠定了科學(xué)基礎(chǔ)，提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。