2022-01-10
近年來,隨著水十條、土十條的陸續推出,越來越多的民眾對于我國水質和土壤污染情況日益關注。然而,水質和土壤污染的現狀不容樂觀,其帶來的危害也是嚴重而深遠的。今天,小編整理了相關資料,同各位分享水環境重金屬污染的來源及危害,其中的主要重金屬又需要如何檢測。
水環境重金屬污染現狀
隨著全球經濟和社會的發展,人類社會對水的需求量迅速增長。近50年來,人類對淡水的消耗量逐步增加。由此產生大量的廢水未加處理,不能循環使用,造成水環境污染,嚴重影響水生生態系統的結構、功能和水資源的利用,嚴重者可導致出現水資源危機。由各種渠道進入水環境的重金屬,其含量超過一定限量,便造成水環境污染。水環境重金屬污染不但造成重大經濟損失,還嚴重危害著包括人類在內的各種生命體的健康與生存。近年來,隨著工農業以及經濟的迅猛發展,各類水環境中重金屬污染日趨加劇已成為不爭的事實。目前我國絕大多數城市都不同程度地存在著突出的水質污染問題,對我國各大湖泊的調查結果表明,近年各種重金屬污染呈上升趨勢。從我國七大水系的調研結果可以看出,長江水系Cd污染僅次于Hg、COD、 BOD和揮發酚;黃河水系有16.7%的斷面總Cd含量超標;淮河干流總Cd含量超標率為16.7%;海灤河總Cd含量平均超標率為16.7耀83.9%;大遼河水系污染較輕。在對所統計的26個國控湖泊、水庫的監測中發現 了不同程度的Cd污染問題,污染程度仍次于Hg污染。
水環境重金屬污染對土壤影響的嚴重性
由于工業廢水、生活污水未經處理直接排入土地、河流,形成水污染。用這些水來灌溉農作物,也會形成土壤污染。據資料顯示,中國受污染的耕地約有1.5億畝,占18億畝耕地的8.3%,土壤環境質量總體不容樂觀。而相比水污染,由此帶來的土壤重金屬污染更具危害性。首先,水污染一般都比較直觀,通過感官就能察覺。而土壤污染往往要通過土壤樣品分析、農作物檢測,甚至人畜健康的影響研究才能確定。土壤污染從產生到發現危害通常時間較長。其次,與水體相比,污染物更難在土壤中遷移、擴散和稀釋。因此,污染物容易在土壤中不斷累積。另外,土壤污染具有難可逆性。由于重金屬難以降解,導致重金屬對土壤的污染基本上是一個不可完全逆轉的過程。最后,土壤污染治理具有艱巨性。土壤污染一旦發生,僅僅依靠切斷污染源的方法則很難恢復。總體來說,治理土壤污染的成本高、周期長、難度大。
對水質及土壤重金屬檢測的必要性
重金屬對我國水環境及土壤的破壞已經引起了國家的的高度重視,2011年2月, 國務院制訂了《重金屬污染綜合防治規劃》,這成為中國第一個“十二五”國家規劃,也是首個針對“重金屬污染綜合防治”
的五年規劃,這也預示著我國重金屬的檢測和治理工作將走向一個新的階段。如今,十三五規劃中,重金屬的污染綜合防治規劃仍然是重中之重。隨著水十條、土十條的陸續出臺,加強對水質、土壤中重金屬污染的研究和監測顯得尤為重要。
水環境重金屬污染來源及危害
我國作為飲用水水源的地表水主要為河流、湖泊及水庫。有關部門對這幾類水體的監測情況分析認為,主要的重金屬污染為汞。地表水飲用水源的鎘污染僅次于汞,鉻和鉛污染也比較普遍,其它重金屬如鎳、鉈、鈹、銅在中國各類地表水飲用水體中的超標現象也很嚴重。首先汞污染的來源主要是以汞為原料的工業過程中產生的含汞廢水和廢渣。另外煤及石油燃燒時所釋放的汞,含汞農藥的廣泛使用也會造成對水質、土壤的污染。汞的危害往往是嚴重的,金屬汞常常以蒸汽態污染大氣,可通過呼吸道進入人體,職業性大量吸入汞蒸汽可引起慢性汞中毒,其主要表現體力減退,頭暈、頭痛、失眠、多夢、記憶力減退等中樞神經系統癥狀。其次鎘污染的來源主要是有色金屬的開采所排放出的廢氣、廢水和廢渣及煤和石油燃燒所產生的煙氣。餐飲具和食品包裝也存在鎘污染,比如在上釉的陶瓷上儲存酸性食物,可引起鎘污染,被污染的河水灌溉稻田而被水稻吸收等。人長期食用含鎘的食物會引起痛痛病
(即骨癌病)。病癥表現為腰、手、腳等關節疼痛。病癥持續幾年后,患者全身各部位會發生神經痛、骨痛現象,行動困難,甚至呼吸都會帶來難以忍受的痛苦。
重金屬在水體中不能被微生物降解,只能以不同的價態在水、底質和生物之間遷移轉化,發生分散和富集作用。當在水體中積累到一定的限度就會對水體------水生植物------水生動物系統產生嚴重危害。重金屬進入水生生態系統后分布于水生生態系統的各個組分中,對生態系統各組分產生影響(即生態效應)。當生物體內重金屬積累到一定數量后,就會出現受害癥狀,生理受阻、發育停滯,甚至死亡,并使整個水生生態系統結構和功能受損、崩潰。魚類和貝類富集重金屬后被人類所食用,或者重金屬被稻谷、小麥等農作物所吸收并被人類食用,重金屬就會進入人體。重金屬在人體內能和蛋白質及酶等發生強烈的相互作用,
使它們失去活性,也可能在人體的某些器官中累積,使人產生重金屬中毒,影響人類健康,輕則發生怪病(水俁病、骨痛病等),重者就會死亡。
針對水質及土壤主要重金屬污染物汞、鎘等元素的檢測,可按照GB/T 5750相應檢測方法,其中最常用的方法是原子熒光光譜法(AFS)、原子吸收分光光度法(AAS)、電感耦合等離子-質譜法(ICP-MS)等。其中ICP-MS常應用于微量分析,可多元素測定,測定下限低,但是價格貴,運行成本高,不適用于批量測試,并且對于某些樣品中Cd元素的測試存在背景干擾。其次,AAS分析速度慢,線性范圍窄,基體干擾嚴重。相比較前兩者,原子熒光光譜儀(AFS)是具有中國自主知識產權的分析儀器,具有分析靈敏度高、線性范圍寬、儀器結構簡單、成本低廉、易于維護、光譜干擾及化學干擾少等獨特優點。對于Hg、Cd、Pb等元素的特征譜線均處于原子熒光最佳的檢測波長范圍,在采用了高效的蒸氣發生進樣技術后,具有其他分析手段無可比擬的檢出能力,可以獲得與電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)相當的檢出限和靈敏度。是檢測水質樣品中汞、鎘、砷等元素最有效的分析儀器之一。
此外,對于作為水環境及土壤主要重金屬污染物汞,除了總量測試以外,還需要對于其不同價態形態做檢測。因為汞的賦存形態不同,其毒性亦不同。例如水中汞的形態可以分為溶解態、顆粒(吸附)態以及有機態。其中溶解態Hg2+具有較高的化學活性,是排入天然水體污染物的主要存在形式。水體中汞很容易發生烷基化反應,從而生成各種烷基汞化合物,有極大的脂溶性,通過食物鏈的富集給人類造成危害。另外,各種形態的氣態汞吸附在大氣氣溶膠顆粒上,形成顆粒汞,易被干濕沉降,重新回到水環境中,成為水環境中汞重要來源之一。只有全面檢測汞元素的不同形態及價態才能夠更好的掌握水環境污染狀況,從而有效得到污染治理。目前2016年3月21日已經實施的新食品標準中液相色譜原子熒光聯用儀作為檢測甲基汞的唯一法,該聯用方法同樣適用于水質樣品汞的形態分析。綜上所述,目前原子熒光光譜儀是檢測水質及土壤中汞、鎘等重金屬的最有效分析儀器。
北京金索坤技術開發有限公司是市面上唯一一家只專注原子熒光光譜儀的研發、生產的高新技術企業。三十多年的潛心研究使得公司對于重金屬鎘、汞的檢測積累了大量的經驗。下面是小編為大家準備的應用原子熒法檢測鎘、汞的分析測試條件。(實驗所用儀器均以SK-樂析為例)
Hg的推薦分析條件
基本物理參數:
(1)汞的原子熒光光譜
汞的原子熒光光譜都采用253.65(nm)共振熒光線;汞的另一共振線為184.9(nm),由于大氣對此波長吸收較大,因而一般的儀器不能應用。
(2)汞的物理性質
金屬汞在常溫下是液態,其沸點為365.58℃,冰點為-38.87℃,在常溫下汞蒸氣中的汞是呈原子狀態存在,即使在零度以下,汞仍然能夠蒸發。
因為汞即使在低溫下也有相當高的原子蒸氣壓,故汞極易原子化。
Hg2+在酸性溶液中極易被 KBH4 或 SnCl2 等還原劑還原成汞蒸氣;以及汞的化合物也能在加熱條件下分解釋放出汞蒸氣,從而使之可以方便地從樣品基質中分離出來。
標準儲備液的配制:
稱取0.1080g氧化汞(HgO)溶解于20mL1:1HCl(v/v)溶液中,加入10.00mLHNO3,1.0g重鉻酸鉀(K2Cr2O7)溶解,移入1000mL容量瓶中,用蒸餾水稀釋至刻度,搖勻,此溶液Hg濃度為100μg/mL。
標準系列配制:
吸取1.00mL濃度為100μg/mL的標準儲備液的移入100mL容量瓶中,加入10mL0.5%重鉻酸鉀溶液,用1% HNO3 (v/v)稀釋至1000mL,搖勻,此溶液Hg濃度為1.0μg/mL。吸取1.00mL濃度為1.0μg/mL的標準溶液的移入100mL容量瓶中,加入10mL0.5%重鉻酸鉀溶液,用1% HNO3 (v/v)稀釋至100mL,搖勻,此溶液Hg濃度為10.0ng/mL。用此溶液配制下表的標準系列:
標準號 |
加入0.10μg/mL 標準體積(mL) |
加入HCl體積 (mL) |
加入混合液 體積(mL) |
最終體積 (mL) |
標準濃度 ng/mL |
1 |
0.00 |
10.00 |
1.0 |
100 |
0.0 |
2 |
1.00 |
10.00 |
1.0 |
100 |
0.1 |
3 |
2.00 |
10.00 |
1.0 |
100 |
0.2 |
4 |
5.00 |
10.00 |
1.0 |
100 |
0.5 |
5 |
10.00 |
10.00 |
1.0 |
100 |
1.0 |
注:混合液為5%重鉻酸鉀溶
還原劑的配制: