泉水中部分礦物質元素的測定

李永君，陳家龍

（青海師范大學，青海 西寧 810016）

西寧市大通縣景陽鎮位于大通縣西南部，東連長寧鎮，西南連湟中縣，北連黃家寨鎮，總面積106km2。景陽鎮林木蔥蘢，風景優美，多種動植物共存。伴隨其多山脈地形涌現出的大小泉眼不計其數，當地居民將它當作飲用水。泉水除了為村民提供方便的生活用水和優質的生產用水外，還能起到調節當地氣候的作用，并且可以作為旅游景點，帶動當地的經濟發展。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］。

化學元素構成了世界上的一切，人體也不例外，人體每時每刻都在進行著非常精細的化學反應，這些礦物質元素都參與其中［3］。在人類生長發育的過程中，人體各種化學元素的含量通過新陳代謝與周圍環境之間的物質和能量的交換來平衡［4］。礦物元素是人體所需要的營養元素之一，對人體的生長發育及代謝過程起著至關重要的作用［5］。憑借礦物質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，約占身體總質量的0.05%［6］。礦物質元素與人體代謝、組織代謝和器官代謝息息相關，在三大代謝中起著重要的作用［7］。“民以食為天”，隨著生活質量的提高，人們從飲食中補充礦物質元素。因此，礦物質元素與人體健康密不可分，對人體尤為重要。

大通縣景陽鎮泉水是當地居民生活中重要的水資源，其水量和水質與人類生活密切相關。本實驗以大通縣景陽鎮泉水為研究對象，采用AAS法對泉水進行初步測定，確定泉水中所含礦物質元素是否符合國家飲用水標準和天然礦泉水標準［8］。本實驗對景陽鎮水資源的合理開發和綜合利用具有重要的現實意義，為景陽鎮泉水的進一步開發利用奠定了科學基礎，提供了科學數據［9］。

1 實驗部分

1.1 樣品的采集

本實驗所測樣品選自景陽鎮六個村莊 （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）。

分別在景陽鎮六個村莊泉水出口點進行采樣，用水樣反復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，貼標簽封存。

1.2 樣品的處理

因為樣品收集區 （景陽鎮）在西寧市大通縣，遠離實驗室，運輸時間會比較長，在運輸和儲存過程中，礦物質元素可能被密封的容器壁吸附，出現掛壁現象，所以需要對容器壁吸附的礦物質元素進行處理。掛壁現象的處理：首先，對泉水樣品和自來水樣品的體積進行測量和記錄。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行補充，處理后，放入容量瓶中，等待測量。

1.3 標準溶液的制備

用1000μg／mL的各元素儲備液用蒸餾水將其稀釋至相應濃度作為標準工作液濃度，如表1所示。

表1 各元素標準工作液濃度

1.4 實驗儀器工作條件

實驗均采用空氣-乙炔火焰原子吸收光度計，選定的試驗條件見表2。

表2 火焰原子吸收法工作條件

表2 （續）

1.5 樣品溶液的測定

根據表2工作條件，測量了各標準系列工作液和待測溶液以及空白樣品的吸光度。根據測定的吸光度和標準曲線對含量進行計算。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。

2 實驗結果

2.1 各元素的標準曲線

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

圖1 K的標準曲線

圖2 Cu的標準曲線

圖3 Fe的標準曲線

圖4 Zn的標準曲線

圖5 Na的標準曲線

圖6 Ca的標準曲線

圖7 Mn的標準曲線

圖8 Mg的標準曲線

表3 各元素回歸方程和相關系數

由表3看出，Fe、K、Cu、Zn、Mg、Mn、Ca、Na的吸光度與濃度呈良好的線性關系，相關系數均在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的質量濃度見表4和圖9。

表4 各元素含量的測定結果 μg／mL

圖9 各元素在樣品中的含量

3 結果分析與討論

由實驗結果看出，景陽鎮泉水中富含Ca。Ca不僅可以促進體內某些酶的活性，調節激素的分泌，調節酶的活性，并且補充Ca會緩解身體四肢抽筋，增強骨骼密度。此外，Ca還可以控制炎癥和水腫，調節心率，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酶的活性的作用［10］。因此，多喝泉水對人體中Ca含量的補充有一定的幫助。

其次，景陽鎮泉水中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離子、滲透壓和酸堿平衡，維持細胞的正常代謝、神經和肌細胞膜的興奮性和心肌細胞的正常功能［11］。

景陽鎮泉水樣品中還富含Mg元素。Mg元素是人體細胞中的一種重要陽離子，當Mg缺乏時，血管收縮和血管反應性增強，細胞內鈣水平增加［12］。

Na和K在體內的作用是不可分割的，它們控制著細胞、組織液和電解質在血液中的平衡，保持平衡的壓力水平，過多的出汗會使神經和肌肉的這些離子濃度大大降低，就會出現不平衡，影響肌肉和神經的反應程度，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，不能運輸氧氣，組織細胞也不能代謝。Fe使MPO系統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胞膜，阻止細菌在吞噬細胞和白細胞內的再生，具有抗菌作用［13］。而泉水中也含有較多Fe，所以泉水也是補充Fe的來源之一。

由實驗結果看出景陽鎮泉水中所含礦物質元素是符合國家生活飲用水衛生標準GB5749-2006和國家飲用天然礦泉水標準GB8537-2018［14-15］。泉水中Ca含量最高達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生標準和國家飲用天然礦泉水國家標準，所以當地村民將泉水作為生活飲用水是健康的。本實驗對西寧市大通縣景陽鎮城市供水、農田灌溉、生態環境維護和水資源的合理開發利用具有重要的現實意義，為景陽鎮泉水的進一步開發和綜合利用奠定了科學基礎，提供了科學數據。