大同市自来水矿质元素分析

彭雪梅，刘永文，富中华，田海娇

(山西大同大学分析测试中心，山西大同 037009)

大同市是全国重要的煤炭、电力能源基地，矿产资源丰富，能源开采为主要工业形式。随着城市建设的发展及人口的不断增长，城市生活污水及工业“三废”的排放量逐年增加，造成了大同市的环境污染。据大同市环境监测站对大同市地面水的水质监测表明，该市河流各个断面综合污染指数均较高，水质为劣Ⅴ类[1]，基本失去使用功能。而大同市是一座以地下水为主要供水水源的城市[2-3]，人们饮用水和家庭用水大部分来源于自来水。为了更好地关注大同市民的用水质量，本文对大同市市区、矿区和大同大学校区自来水中的矿质元素进行了比较分析，进而科学直观地为广大市民安心使用自来水提供参考依据。

1 水样采集及处理方法

分别在大同市3个取样区 (大同市区、矿区、大同大学校区)采集自来水水样各3份，经“四分法”处理后，量取每份水样15 mL，然后转入聚四氟乙烯密闭消解罐中，依次往消解罐加入5 mL浓硝酸和1 mL双氧水(30%)，进行微波消解，消解完毕后将消解罐中的溶液全部移入25 mL容量瓶中，以超纯水定容，用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)[4]测定其中矿质元素的含量。

2 大同市自来水中矿质元素分析

2.1 大同市3个取样区自来水中矿质元素的比较分析

大同市3个取样区自来水中Fe，Mn，Cu，Zn，Na，K，Ca，Mg，Pb，Al，Hg，As，Cd，Cr，Li，Co，Ni，Se，Si，B和P等21种矿质元素的含量见表1。

表1 大同市三个取样区自来水的矿质元素含量/(mg·L-1)

经检测发现：大同市3个取样区自来水中均含有高含量的Na，Ca，Mg，K，Si，P等元素；元素Fe，Zn，B，Al，As的含量在 0.1～0.6 mg/L 之间；Ni，Cu，Cr，Li，Mn，Cd 等元素的含量在 0.001 ～0.01 mg/L之间，含量甚微；自来水中均不含Pb，Co，Se元素；至于有毒元素Hg在矿区水和市区水中被发现，校区水中则不含Hg。 除元素Hg外，市区水和校区水所含矿质元素的含量基本相近，而矿区水中 Na，Ca，Mg，K，Al，Li，Mn，As等元素的含量明显高于市区水和校区水。

2.2 大同市自来水中矿质元素与《生活饮用水卫生标准》限定值比较

将大同市自来水中矿质元素与 GB 5749－2006《生活饮用水卫生标准》中生活饮用水水质常规和非常规检验元素项目毒理限值[5]相比较，共分析了12种元素的超标情况，结果见表2。

结果发现，大同市自来水中Pb、Se、Mn、Cu、Zn、Cr、Ni、B等元素含量均小于《生活饮用水卫生标准》限定值，符合生活饮用水标准；而As、Ca、Al、Hg这4种矿质元素含量却出现超标。此外，这4种元素的超标均呈现这样的特点：矿区水＞市区水＞校区水，这和矿区、市区和校区3个地区的环境质量呈正比。由此推测，大同市的水质超标问题可能与其环境有着密切关系。

3 大同市自来水中矿质元素评价及建议

从大同市3个取样区自来水中Ca和Mg的含量可以看出，市区水的总硬度为35 mg/L，校区水的总硬度为45 mg/L，符合联合国WTO推荐的优质生活饮用水硬度标准(＜50 mg/L)；矿区水的总硬度约为60 mg/L，符合联合国WTO推荐的生活饮用水硬度标准(＜100 mg/L)。

检测发现，3个取样区自来水中都含有丰富的人体所必需的矿物质元素，如K，Ca，Na，Mg，Fe，Zn，Mn，B，P等，基本符合市民生活用水卫生标准。 但同时检测到Al，Cd，As，Hg等人体不需要或对人体有害的元素，而且Al，As，Hg，Ca元素还存在含量超标问题。

具体来说，3个取样区的自来水中Al，As元素含量都超标。经分析，Al超标可能是由于大同市自来水厂在水处理的第一步(混凝过程)用的水处理剂(聚合氯化铝、硫酸铝)的用量把握不够好，在氢氧化铝把水中不易沉淀的胶粒及微小悬浮物分离、沉降后还有过量Al离子存在于水中；As的超标可能与大同地区的地质状况有关，大同市地处火山群集中分布区。而自来水厂一般采用的都是常规的处理程序，可能忽视了水处理过程的二次污染和大同市特殊的地质状况，从而导致了自来水中Al，As元素超标。

Hg元素只在校区水中未检测到，而在矿区水和市区水中含量均超标，这和大同市的工业结构可能有着密切的联系。大同市是一座以能源开采、重工业和高耗能产业为主的工业城市，长期以来缺乏环境保护意识，导致全市工业废水及生活用水的大量排放。同时，工业废渣和城市垃圾通过雨水淋滤作用以及年久失修、废弃的管道和管道腐蚀等原因[3]，使一些有害污染物进入含水层，污染地下水，尤其是矿区位于煤炭开采中心地带，工业污染更严重，这些都是水中Hg污染的主要途径。相对而言，大同大学校区位于大同市郊区地带，远离工业区，水体受到的污染相对较小，免受Hg元素的污染。

表2 大同市自来水中矿质元素与《生活饮用水卫生标准》限定值比较/(mg·L-1)

至于矿区水中Ca，Na，K等元素含量明显高于市区水和校区水，这可能与矿区环境有关，另外不排除矿区自来水厂进行消毒时，使用的次氯酸钠消毒液和漂白粉(主要成分为次氯酸钙)较多所致。

因此，建议相关部门对水源进行改善治理以及提高自来水净化处理技术水平，增加必要工序除去自来水中过量的Al，As，Hg等有毒元素，以保障市民的健康用水。

[1]孙博.大同：8 条主要大河流水质全呈“劣五类”[EB/OL].(2006-02-16)[2010-02-05].http：//www.xinhuanet.com/chinanews/2006-02/16/content-6251448.htm.

[2]王秉录，彭振丽，宋卫东.大同市地面水污染分析与防治[J].雁北师范学院学报，2007，23(2)：57-59.

[3]赵玉英.大同市水污染现状及治理规划 [EB/OL].(2000-09-01)[2010-05-16].http：//www.bad.cn/cenweb/portal/media-type/htm/user/anon/page/waterPubCMSItemInfoPage.

[4]王志强，张学强.ICP-AES法测定水中14种元素的研究[J].福建分析测试，2009，18(2)：63-66.

[5]《生活饮用水卫生标准》修订组.GB 5749-2006.生活饮用水卫生标准[S].北京：中国标准出版社，2007.