铜质水表中重金属溶出的研究

施江焕,陈雪晶

（国家水表产品质量监督检验中心，浙江宁波 315040）

铜质水表中重金属溶出的研究

施江焕,陈雪晶

（国家水表产品质量监督检验中心，浙江宁波 315040）

利用ICP-MS光谱仪，探讨铜质水表中重金属的溶出，分析了水质、浸泡时间、pH值对重金属溶出的影响。各元素在模拟自来水中的溶出量是超纯水的1.5～2倍，溶出量由大到小依次为Cu，Pb，Cr(VI)，Cd；一般在0.5 d时出现溶出拐点，在4 d时达基本饱和；在pH 4的酸性水质中，各元素的溶出量为极大值。该方法适于铜质水表中重金属溶出的分析。

铜质水表；重金属；溶出

铜质水表作为涉及饮用水卫生安全的产品，由于其主体材质和加工工艺的缘故，势必会使水质受到重金属溶出的影响，从而威胁人体健康。笔者抽取一批全新的铜质水表，采用超纯水和模拟自来水的浸泡实验，利用电感耦合等离子体质谱分析仪，测定并分析了其中重金属元素 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）的溶出量。

目前国内外尚未有铜质水表中重金属溶出的测定方法的报道，只有水体中例如饮用水、地表水中的重金属的检测，一般以原子吸收法、原子荧光法为主[1-3]。这些方法因仪器检出限所限，对某些元素无法测定或准确度不高；此外这些方法前处理复杂，且不能同时测定多种元素，需逐个元素进行测定，既费时又费力。笔者采用ICP-MS检测铜质水表中重金属的溶出量，方法具有检出限低，精密度高，线性范围宽，可多元素同时测定，而且样品前处理简单。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

电感耦合等离子体质谱分析仪（ICP-MS）：7500CE型，美国安捷伦科技公司；

超纯水机：M illi-Q Academ ic型，美国密理博公司；

次氯酸钠、无水氯化钙、无水碳酸氢钠：分析纯；

水中铜成分分析标准物质：GBW（E）081690，100.0mg/L，国家标准物质研究中心；

水中铅成分分析标准物质：GBW（E）081691，100.0mg/L，国家标准物质研究中心；

水中镉成分分析标准物质：GBW（E）081694，100.0mg/L，国家标准物质研究中心；

水中铬成分分析标准物质；GBW（E）080181，100.0mg/L，国家标准物质研究中心。

1.2 实验方法

（1）标准溶液系列配制

分别吸取适量水中铜、铅、镉、铬成分分析标准物质，用纯水机制取的超纯水稀释至各组分浓度为0.0，5.0，10.0，15.0，20.0，50.0，100，200，500，1 000µg/L的系列混合标准溶液。

（2）模拟自来水的制备

依据GB/T 5750-1985 《生活饮用水标准检验法》，预制备以下贮备液：0.025 mol/L 氯溶液 A、0.04 mol/L钙溶液B、0.04 mol/L碳酸氢钠溶液C，最后分别移取溶液A、B、C各25 m L至1 L容量瓶中，用超纯水定容配制pH 8的模拟自来水，其硬度为100mg/L、余氯为2 mg/L。同理，制备pH值约为4，7，9的模拟自来水。

（3）样品制备及测定

抽取一批全新的铜质水表，分别用超纯水、不同pH值的模拟自来水浸泡一段时间，每次取浸泡的混合溶液作为样品，在7500CE型ICP-MS上测定样品中铜、铅、镉、铬的溶出度，以此来考察水质、浸泡时间、水的pH值对铜质水表中重金属溶出的影响。

2 结果与讨论

2.1 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）标准曲线

用 ICP-MS 对 1.2（1）中的 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）系列混合标准溶液进行测定，以各元素的浓度（µg/L）为横坐标X，以对应的离子强度为纵坐标Y进行线性回归，得各元素的线性方程、相关系数、线性范围及检出限，见表1。

表1 各元素线性方程、线性范围及检出限

2.2 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）溶出量的测定

（1）不同水质中浸泡时间对重金属溶出的影响

利用超纯水和pH 8的模拟自来水对抽检的铜质水表进行浸泡，考察了不同浸泡时间对重金属元素 Cu，Pb，Cd，Cr（VI） 溶出的影响，结果分别见表2、表 3。

表2 超纯水中浸泡时间对水表中重金属溶出的影响

图1、图2分别为不同水质中浸泡时间对水表中重金属Cu，Pb溶出的影响及不同水质中浸泡时间对水表中重金属Cr(V I)，Cd溶出的影响。由图1、图2可知，水质差异对铜质水表中重金属Cu，Pb，Cr(VI)，Cd溶出有显著的影响，达到饱和溶出7 d时，水表在模拟自来水中各元素的溶出量一般是超纯水中的1.5～2倍，但超纯水中Cr(V I)未检出，这可能是由于模拟自来水中的成分与溶出元素有更强的结合力，更易使其溶出。例如Cu元素的饱和溶出量在模拟自来水和超纯水中分别为942，604 µg/L，两者之比为1.6。此外，达饱和溶出时，模拟自来水中各元素溶出量按大小顺序依次为Cu，Pb，Cr（VI），Cd。

表3 pH 8模拟自来水中浸泡时间对水表中重金属溶出的影响

图1 不同水质中浸泡时间对水表中Cu、Pb溶出的影响

图2 不同水质中浸泡时间对水表中Cr（VI）、Cd溶出的影响

由图1、图2可知，铜质水表中重金属溶出量随浸泡时间的延长先有明显增加，后基本趋向稳定，以Cu，Pb 元素的溶出最为典型，即从 0.25 到 0.5 d 的溶出变化率最大，溶出变化的拐点出现在0.5，1 d后的溶出变化率极小且基本稳定，到4 d时达基本饱和。但模拟自来水中Cr（VI）的溶出变化曲线中出现两个拐点，分别在0.25 d和2 d；Cd溶模拟自来水和超纯水的溶出变化曲线中在0.5 d时均有一相同的溶出拐点，但模拟自来水中在3 d时又出现了溶出拐点，两者在4 d时均达基本饱和。

表4给出了地表水环境质量标准基本项目标准限值。由表4可知，模拟自来水中除Pb元素的溶出量超Ⅴ类地表水要求外，其它各元素的溶出量均在Ⅱ类地表水要求之中，这可能和目前铜质水表的加工工艺有关，由于主体材质采用黄铜，Cu元素溶出量必然是最高的；此外，在生产中可能添加了过量的Pb来降低熔点，或者铜的纯度不高都会引起Pb元素的溶出量超标。

表4 地表水环境质量标准基本项目标准限值µg/L

（2）水质中pH值对重金属溶出的影响

利用不同pH值的模拟自来水对抽检的水表进行浸泡，考察了水质中pH值对铜质水表中重金属元素 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）溶出的影响，实验数据见表5。

表5 模拟自来水中pH值对水表中重金属溶出的影响

图3、图4分别为模拟自来水中pH值对水表中重金属Cu，Pb溶出的影响及模拟自来水中pH值对水表中重金属Cd，Cr（VI）溶出的影响。由图3、图4可知，模拟自来水中pH值对水表中重金属Cu，Pb，Cd，Cr（VI）溶出有一定的影响，尤其是在pH 4的酸性水质中，各元素的溶出量达到最大，Cu，Pb，Cd的溶出量均远超出Ⅴ类地表水的要求。随着pH值增大，各元素的溶出量迅速降低；在弱碱性pH 7～8之间，各元素的溶出量变化甚微；随着碱性的增强，在pH 9时，各元素的溶出量达到最低，其中Cd，Cr（VI）元素均未检出，接近Ⅱ类地表水的要求。

图3 模拟自来水中pH值对水表中Cu，Pb溶出的影响

图4 模拟自来水中pH值对水表中Cd，Cr（VI）溶出的影响

3 结论

(1)通过对铜质水表中重金属溶出的研究，发现经模拟自来水浸泡后，各元素的溶出量一般是超纯水的1.5～2倍，其溶出量由大到小依次为Cu，Pb，Cr（VI），Cd。

(2)水表中重金属的溶出量随浸泡时间延长先有明显增加，后基本趋向稳定，由溶出变化曲线可知，一般在0.5 d时有一个溶出拐点，在4 d时基本达到饱和。

(3)水质的pH值对各元素的溶出有显著影响，在pH 4的酸性水质中，各元素的溶出量最大；在pH值为9时，各元素的溶出量最小。

［1］GB/T 17219-1998 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准［S］.

［2］GB 3838-2002 中华人民共和国地表水环境质量标准［S］.

［3］GB/T 17219-1998 生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准[S].

［4］GB3838-2002 中华人民共和国地表水环境质量标准[S].

Investigation of Heavy M etals Released from the Copper Water M eter

Shi Jianghuan，Chen Xuejing
（National Quality Supervision and Inspection Center for Water-Meter Products，Ningbo 315040，China）

Heavy metals released from the copper meter was investigated by ICP-MS. Effect of water quality,soaking time, pH on stripping was analysed. The elements released in the simulation water was 1.5 to 2 times more than that of ultrapure water. Generally, there was a abrupt change point on half day in the plot of elements release, and there was saturation point on four day. The content of release appeared to be a great value in pH4 acid water. This method was suitable for analysis of heavy metals released from the copper meter.

copper water meter; heavy metal; release

O655.1+1

A

1008-6145(2012)01-0061-03

10.3969/j.issn.1008-6145.2012.01.019

联系人：施江焕；E-mail:ningbosjh@163.com

2011-10-23