2022-01-10
近年來,隨著水十條、土十條的陸續(xù)推出,越來越多的民眾對(duì)于我國水質(zhì)和土壤污染情況日益關(guān)注。然而,水質(zhì)和土壤污染的現(xiàn)狀不容樂觀,其帶來的危害也是嚴(yán)重而深遠(yuǎn)的。今天,小編整理了相關(guān)資料,同各位分享水環(huán)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(huán)境重金屬污染現(xiàn)狀
隨著全球經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,人類社會(huì)對(duì)水的需求量迅速增長。近50年來,人類對(duì)淡水的消耗量逐步增加。由此產(chǎn)生大量的廢水未加處理,不能循環(huán)使用,造成水環(huán)境污染,嚴(yán)重影響水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和水資源的利用,嚴(yán)重者可導(dǎo)致出現(xiàn)水資源危機(jī)。由各種渠道進(jìn)入水環(huán)境的重金屬,其含量超過一定限量,便造成水環(huán)境污染。水環(huán)境重金屬污染不但造成重大經(jīng)濟(jì)損失,還嚴(yán)重危害著包括人類在內(nèi)的各種生命體的健康與生存。近年來,隨著工農(nóng)業(yè)以及經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,各類水環(huán)境中重金屬污染日趨加劇已成為不爭的事實(shí)。目前我國絕大多數(shù)城市都不同程度地存在著突出的水質(zhì)污染問題,對(duì)我國各大湖泊的調(diào)查結(jié)果表明,近年各種重金屬污染呈上升趨勢(shì)。從我國七大水系的調(diào)研結(jié)果可以看出,長江水系Cd污染僅次于Hg、COD、 BOD和揮發(fā)酚;黃河水系有16.7%的斷面總Cd含量超標(biāo);淮河干流總Cd含量超標(biāo)率為16.7%;海灤河總Cd含量平均超標(biāo)率為16.7耀83.9%;大遼河水系污染較輕。在對(duì)所統(tǒng)計(jì)的26個(gè)國控湖泊、水庫的監(jiān)測中發(fā)現(xiàn) 了不同程度的Cd污染問題,污染程度仍次于Hg污染。
水環(huán)境重金屬污染對(duì)土壤影響的嚴(yán)重性
由于工業(yè)廢水、生活污水未經(jīng)處理直接排入土地、河流,形成水污染。用這些水來灌溉農(nóng)作物,也會(huì)形成土壤污染。據(jù)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(huán)境質(zhì)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(nóng)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(chǎn)生到發(fā)現(xiàn)危害通常時(shí)間較長。其次,與水體相比,污染物更難在土壤中遷移、擴(kuò)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(dǎo)致重金屬對(duì)土壤的污染基本上是一個(gè)不可完全逆轉(zhuǎn)的過程。后,土壤污染治理具有艱巨性。土壤污染一旦發(fā)生,僅僅依靠切斷污染源的方法則很難恢復(fù)??傮w來說,治理土壤污染的成本高、周期長、難度大。
對(duì)水質(zhì)及土壤重金屬檢測的必要性
重金屬對(duì)我國水環(huán)境及土壤的破壞已經(jīng)引起了國家的的高度重視,2011年2月, 國務(wù)院制訂了《重金屬污染綜合防治規(guī)劃》,這成為中國個(gè)“十二五”國家規(guī)劃,也是首個(gè)針對(duì)“重金屬污染綜合防治”
的五年規(guī)劃,這也預(yù)示著我國重金屬的檢測和治理工作將走向一個(gè)新的階段。如今,十三五規(guī)劃中,重金屬的污染綜合防治規(guī)劃仍然是重中之重。隨著水十條、土十條的陸續(xù)出臺(tái),加強(qiáng)對(duì)水質(zhì)、土壤中重金屬污染的研究和監(jiān)測顯得尤為重要。
水環(huán)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(guān)部門對(duì)這幾類水體的監(jiān)測情況分析認(rèn)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(biāo)現(xiàn)象也很嚴(yán)重。首先汞污染的來源主要是以汞為原料的工業(yè)過程中產(chǎn)生的含汞廢水和廢渣。另外煤及石油燃燒時(shí)所釋放的汞,含汞農(nóng)藥的廣泛使用也會(huì)造成對(duì)水質(zhì)、土壤的污染。汞的危害往往是嚴(yán)重的,金屬汞常常以蒸汽態(tài)污染大氣,可通過呼吸道進(jìn)入人體,職業(yè)性大量吸入汞蒸汽可引起慢性汞中毒,其主要表現(xiàn)體力減退,頭暈、頭痛、失眠、多夢(mèng)、記憶力減退等中樞神經(jīng)系統(tǒng)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(chǎn)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(chǔ)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(huì)引起痛痛病
(即骨癌?。?。病癥表現(xiàn)為腰、手、腳等關(guān)節(jié)疼痛。病癥持續(xù)幾年后,患者全身各部位會(huì)發(fā)生神經(jīng)痛、骨痛現(xiàn)象,行動(dòng)困難,甚至呼吸都會(huì)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(jià)態(tài)在水、底質(zhì)和生物之間遷移轉(zhuǎn)化,發(fā)生分散和富集作用。當(dāng)在水體中積累到一定的限度就會(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。重金屬進(jìn)入水生生態(tài)系統(tǒng)后分布于水生生態(tài)系統(tǒng)的各個(gè)組分中,對(duì)生態(tài)系統(tǒng)各組分產(chǎn)生影響(即生態(tài)效應(yīng))。當(dāng)生物體內(nèi)重金屬積累到一定數(shù)量后,就會(huì)出現(xiàn)受害癥狀,生理受阻、發(fā)育停滯,甚至死亡,并使整個(gè)水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(nóng)作物所吸收并被人類食用,重金屬就會(huì)進(jìn)入人體。重金屬在人體內(nèi)能和蛋白質(zhì)及酶等發(fā)生強(qiáng)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(chǎn)生重金屬中毒,影響人類健康,輕則發(fā)生怪?。ㄋ畟R病、骨痛病等),重者就會(huì)死亡。
針對(duì)水質(zhì)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(yīng)檢測方法,其中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(zhì)譜法(ICP-MS)等。其中ICP-MS常應(yīng)用于微量分析,可多元素測定,測定下限低,但是價(jià)格貴,運(yùn)行成本高,不適用于批量測試,并且對(duì)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(yán)重。相比較前兩者,原子熒光光譜儀(AFS)是具有中國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分析儀器,具有分析靈敏度高、線性范圍寬、儀器結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、易于維護(hù)、光譜干擾及化學(xué)干擾少等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于Hg、Cd、Pb等元素的特征譜線均處于原子熒光佳的檢測波長范圍,在采用了高效的蒸氣發(fā)生進(jìn)樣技術(shù)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(zhì)譜(ICP-MS)相當(dāng)?shù)臋z出限和靈敏度。是檢測水質(zhì)樣品中汞、鎘、砷等元素有效的分析儀器之一。
此外,對(duì)于作為水環(huán)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(duì)于其不同價(jià)態(tài)形態(tài)做檢測。因?yàn)楣馁x存形態(tài)不同,其毒性亦不同。例如水中汞的形態(tài)可以分為溶解態(tài)、顆粒(吸附)態(tài)以及有機(jī)態(tài)。其中溶解態(tài)Hg2+具有較高的化學(xué)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(fā)生烷基化反應(yīng),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(tài)的氣態(tài)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(huán)境中,成為水環(huán)境中汞重要來源之一。只有全面檢測汞元素的不同形態(tài)及價(jià)態(tài)才能夠更好的掌握水環(huán)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(jīng)實(shí)施的新食品標(biāo)準(zhǔn)中液相色譜原子熒光聯(lián)用儀作為檢測甲基汞的法,該聯(lián)用方法同樣適用于水質(zhì)樣品汞的形態(tài)分析。綜上所述,目前原子熒光光譜儀是檢測水質(zhì)及土壤中汞、鎘等重金屬的有效分析儀器。
北京金索坤技術(shù)開發(fā)有限公司是市面上一家只專注原子熒光光譜儀的研發(fā)、生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。三十多年的潛心研究使得公司對(duì)于重金屬鎘、汞的檢測積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。下面是小編為大家準(zhǔn)備的應(yīng)用原子熒法檢測鎘、汞的分析測試條件。(實(shí)驗(yàn)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(shù):
(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(duì)此波長吸收較大,因而一般的儀器不能應(yīng)用。
(2)汞的物理性質(zhì)
金屬汞在常溫下是液態(tài),其沸點(diǎn)為365.58℃,冰點(diǎn)為-38.87℃,在常溫下汞蒸氣中的汞是呈原子狀態(tài)存在,即使在零度以下,汞仍然能夠蒸發(fā)。
因?yàn)楣词乖诘蜏叵乱灿邢喈?dāng)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(zhì)中分離出來。
標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)系列配制:
吸取1.00mL濃度為100μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)系列:
標(biāo)準(zhǔn)號(hào) |
加入0.10μg/mL 標(biāo)準(zhǔn)體積(mL) |
加入HCl體積 (mL) |
加入混合液 體積(mL) |
終體積 (mL) |
標(biāo)準(zhǔn)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: