謝艷招 黃藝燕 趙 林

(福建師范大學(xué)閩南科技學(xué)院生命科學(xué)與化學(xué)系，福建泉州 362332)

1 引言

水是重要的自然資源，也是包括人類在內(nèi)的生物體的最重要組成部分，但世界可供人類利用的淡水資源卻相對(duì)短缺。地球上的淡水資源日益枯竭，而人類對(duì)淡水資源的需求日益增加。經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也造成了嚴(yán)重的水體污染，包括生活污水、化工廢水的無節(jié)制排放及農(nóng)業(yè)化肥的濫用等，嚴(yán)重影響了水生態(tài)結(jié)構(gòu)和水資源質(zhì)量。

水體污染中，重金屬污染尤為突出。環(huán)境污染涵蓋的重金屬除了生物毒性顯著的汞、鎘、鉻、鉛，還包括鋅、銅、鈷、鎳、錫、釩等［1］。這些重金屬隨著食物鏈的富集進(jìn)入人體，嚴(yán)重威脅著人類健康。例如，汞被食入后直接沉入肝臟，對(duì)大腦、神經(jīng)、視力破壞極大，汞中毒會(huì)引起頭痛發(fā)熱、嘔吐腹瀉，腎損害等;鎘進(jìn)入生物體后容易累積，且很難被降解和消除，其毒性隨形態(tài)的變化而改變［2］，鎘及其鎘化合物進(jìn)入人體后會(huì)導(dǎo)致高血壓，引起心腦血管疾病，破壞骨骼和肝腎，引起腎衰竭［3］;鉻也是水環(huán)境的頭號(hào)污染物之一，在水中主要以三價(jià)和六價(jià)形式存在，鉻性皮膚潰瘍的發(fā)病率較高，可引起反胃嘔吐，腹痛，肝腫大，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致循環(huán)衰竭，失去知覺，甚至死亡;鉛直接影響體內(nèi)金屬離子和酶系統(tǒng)，造成神經(jīng)功能紊亂，降低人體免疫力，傷害人的腦細(xì)胞，損害神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、血管和消化系統(tǒng)，亦能損害腎臟，造成腎衰竭，還能抑制受孕［4］。綜上所述，重金屬若進(jìn)入自然環(huán)境下的水體，將不同程度地危害人類健康。

改革開放以來，我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，綜合國(guó)力加強(qiáng)，從以前以個(gè)體農(nóng)業(yè)為主的小經(jīng)濟(jì)國(guó)發(fā)展到如今的世界第四大經(jīng)濟(jì)體，僅次于美國(guó)、日本、德國(guó)［5］。工業(yè)化發(fā)展給人們帶來巨大財(cái)富的同時(shí)，水資源污染日益突出，嚴(yán)重制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1983年，在京杭運(yùn)河的杭州段，中國(guó)首次出現(xiàn)較為嚴(yán)重的水體重金屬污染事件，全國(guó)80%以上的水域都 受到影響，形勢(shì)嚴(yán)峻，部分長(zhǎng)江近岸水域，包括以長(zhǎng)江 沿岸的幾個(gè)主要城市的水體都受到了重金屬的污染， 有些省市的污染率已超過65%［6］。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

將待測(cè)溶液霧化并引入原子化器中，在適當(dāng)?shù)幕?焰溫度下轉(zhuǎn)化為基態(tài)原子蒸氣，當(dāng)光源發(fā)射出的特征 譜線與被測(cè)元素吸收波長(zhǎng)相同且通過火焰中的基態(tài)原 子蒸氣時(shí)，因基態(tài)原子吸收了光，光減弱程度即為吸光 度A，該值與基態(tài)原子的數(shù)目(元素濃度)在一定的光 譜條件下遵循朗伯－比耳定律。即在一定的實(shí)驗(yàn)條件 下，A=kC，k為常數(shù)，C 為被測(cè)元素濃度［7］。

2.2 儀器和試劑

儀器∶普析－990火焰原子吸收分光光度計(jì)，鎘元 素、鉻元素及鉛元素空心陰極燈，乙炔鋼瓶，空氣壓縮 機(jī)，離心機(jī)，容量瓶，移液管，洗耳球，燒杯。試劑∶鎘、 鉻、鉛的標(biāo)準(zhǔn)貯備液，濃度均為1000 ug/ml(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 物質(zhì)中心)，去離子水。

2.3 水樣的采集和處理

采樣瓶先用洗滌劑洗凈，再用去離子水洗凈烘干， 分別采集當(dāng)?shù)鼐用窦抑械淖詠硭⒆约彝诰虻木?典型河段的河水三種水樣。用移液管量取同等量的三 種水樣至離心管中，離心30 min取出，取上層清液至洗 凈烘干的燒杯中，貼好標(biāo)簽，待用［8］。

2.4 系列標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

分別移取Cd、Cr、Pb標(biāo)準(zhǔn)貯備液2 mL于100 mL的容量瓶中，加去離子水搖勻定容，配制成濃度均為20 ug/mL 的中間液［9］。分別移取2 mL、4 mL、6 mL、8 mL、10 mL的Cd、Cr和Pb中間液于50 mL的容量瓶中，標(biāo) 簽分別為∶Cd1、Cd2、Cd3、Cd4、Cd5;Cr1、Cr2。

表1 標(biāo)準(zhǔn)系列溶液

Cr3、Cr4、Cr5;Pb1、Pb2、Pb3、Pb4、Pb5，加去離子水定容，另外準(zhǔn)備50 mL去離子水作為空白試樣。標(biāo)準(zhǔn)系列溶液的具體濃度見表1［8］。

2.5 儀器的工作條件

表2 儀器工作條件

3 結(jié)果與討論

3.1 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線線性回歸方程及線性相關(guān)性

表3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸方程

3.2 目標(biāo)水體與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)飲用水的重金屬含量對(duì)比

對(duì)同一水樣進(jìn)行6次測(cè)定，測(cè)定結(jié)果的平均值即為水樣中被測(cè)金屬離子的含量，測(cè)定結(jié)果見表4。

表4 水樣中待測(cè)重金屬離子總量的測(cè)定結(jié)果

3.3 結(jié)果分析

最新國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)毒物指標(biāo)中三種重金屬含量的最高允許值分別為∶總鎘0.005 mg/L、總鉻0.05mg/L、總鉛 0.01mg/L［10］。對(duì)比可知，測(cè)定結(jié)果顯示三種水樣的 Cr、Cd和Pb含量均未超標(biāo)。研究結(jié)果為當(dāng)?shù)厮h(huán)境的安全性提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

4 展望

隨著全球經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，重金屬及其化合物在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，重金屬?gòu)U水的排放量日益加大，且一般難以在自然環(huán)境下生物去除［11］，水資源質(zhì)量日益下降，嚴(yán)重威脅著人類的健康和生態(tài)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，相關(guān)廢水的治理迫在眉睫。

活性炭的比表面積大，空隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，且具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性，利用活性炭吸附法能有效處理水中重金屬，還可實(shí)現(xiàn)重金屬的回收利用［12］。有學(xué)者認(rèn)為，活性炭吸附重金屬的原理是根據(jù)活性炭的表面基團(tuán)與溶液中的金屬離子的絡(luò)合化式學(xué)吸附［13］，也過學(xué)者認(rèn)為是金屬離子在活性炭表面沉積的物理吸附［14］，通過改變活性炭表面的官能團(tuán)種類和數(shù)量或改變活性炭的粒徑和空隙的大小，可達(dá)到提高活性炭吸附水中重金屬能力的目的［15］。

更先進(jìn)的治理工藝還有有機(jī)材料法、絮凝工藝、生物技術(shù)、電解技術(shù)及膜分離技術(shù)等等［16］。其中，電解技術(shù)主要用于電鍍水的處理，但耗能大，且只適用于濃度相對(duì)較高的重金屬溶液［17］。微生物絮凝法由于微生物生長(zhǎng)繁殖快，產(chǎn)物容易分離且不產(chǎn)生二次污染產(chǎn)物，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化而獲得快速發(fā)展［18］。這些新型治理工藝所取得的進(jìn)展為綠色環(huán)保的重金屬處理指明了新方向。

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