灌溉水样中镉的测定及其 对人类健康的影响

拜合提亚尔·阿不来提

（新疆伊宁市水利局，新疆伊宁市 835000）

1 引言

人类习惯于把水看作是取之不尽，用之不竭最廉价的自然资源，但随着人口的膨胀和经济的发展，水资源短缺的现象正在很多地区相继出现，水污染及其所带来的危害更加剧了水资源的紧张并对人类的生命健康形成了威胁。切实防止水污染，保护水资源已成了当今人类的迫切任务。实际上、对水资源的认识和开发利用并非始于近代 。数千年前、人类已开始了利用地表水和地下水的实践活动、我国则是世界上水资源开发利用最早的国家之一[1，2]。

过去，饮用水的细菌污染是决定人类健康的一个重要因素，目前，在一些地区饮用水中还存在这方面的潜在危险。非典，禽流感等疾病的出现又向人类敲响了警钟。第二次世界大战以来，合成化学品生产的迅速增长、已成为今天水质的主要威胁。来自于有害化学物质的污染、工业污水的排放的农田大量使用杀虫剂、除草剂的径流使地面水受到污染、更严重的是化学废弃物的不适当处理使地下水也受到污染。

有许多微量元素是动植物的营养元素、它们在低含量时是必需元素、但在高含量时则是有毒害的。有些重金属被划入最有害的元素污染物行列、这些元素一般有Pb 、Cd 、Hg。

镉是一种积累富集性毒物，进入人体后主要累积于肾内和骨骼中，能引起骨节变形、自然骨折、腰关节受损，有时还引起心血管病。这种病潜伏期10多年，发病后难以治疗，镉浓度0.2～1.1 mg/L可使鱼类死之， 浓度0.1 mg/L时使水体的自净作用受到危害，如日本富山事件。

作为环境主要污染物之一的镉对人类和动物均 有毒性。近年来的研究表明镉污染主要通过土壤进入农作物再被摄入人体。慢性低水平接触镉可以引起机体免疫功能的改变从而导致许多疾病的发生。

1992年彰化、和美交界地区发生农地镉污染事件，致使全面休耕[3]；1995年复耕後又传出镉含量超出标准，食品卫生管理法规定大米中镉含量不得超过0.5ppm[4]。日常生活中主接触镉的来源有釉料、塑胶、油漆、印染、镍镉电池、工业机械之电镀，以及由这些电镀排放的废液，流入河川後导致食品污染，如鱼贝类，及引用河水灌溉的蔬菜稻米。慢性镉中毒会使肾脏受损、肝功能障碍、流产、畸形儿及前列腺癌等[5]。

采用示波极谱法利用JP-303极谱分析仪，在1.0 mol/L盐酸低液中，电位-0.6V左右分别测定伊犁地区喀什河下游、伊犁河、伊宁县阿克无斯坛和汉人街四种水样中镉的含量。本文就此进行了分析。

2 实验部分

用JP-303极谱分析仪线性扫描极普法测定中水样中镉的含量。仪器灵敏度＜5×10-8moL/L将速度变化很快的极化电压施加在滴汞电极的后2s中，在电极面积变化很小的时间内进行快速线性电位扫描以减少充电电流的影响。极谱定量分析的依据是在一定条件下，扩散电流id与被测离子浓度c呈正比，利用这一规律通过直接比较法，标准曲线法或标准加入法即可对被测离子进行定量测定。

本研究采用标准曲线法测定伊犁河、喀什河下游、伊宁县阿克无斯坛及汉人街水中镉含量，即先配制一系列不同浓度的Cd2+标准溶液，在一定实验条件下分别测量其扩散电流（波高），绘制扩散电流与浓度的关系曲线（标准曲线），然后在相同条件下测量未知试液中Cd2+的扩散电流，即可在标准曲线上查的相应Cd2+含量。Cd2+在滴汞电极上被还原，得到极谱波。

电化学反应可表示为：Cd2++2e+Hg = Cd(Hg)

3 结果与讨论

3.1 镉标准溶液工作曲线绘制

先测定水样的酸度或碱度时水样的PH值近中性，所取的水样未出现沉淀现象,所以用中速滤纸过滤水样后直接取样分析。实验参数如表1所示。

表1 参数

标准曲线的绘制：分别取含量为0，10.0，20.0，30.0，40.0，50.0μg的镉标准溶液于10ml的比色管中加入1：1盐酸1 mL，0.1%明胶溶液0.5mL，抗坏血酸0.05g溶解后加水稀释到标线。转入电解池中在-0.25～-1.0V间测镉，表2所示镉标准曲线测定值。绘制峰高-浓度校准曲线（如图1所示）。

图1 镉标准溶液工作曲线

表2 标准曲线的测定值

3.2 回归分析

在建立工作曲线时，需要了解被测组分浓度与电流之间在不同实验条件，不同干扰因素下的关系，在确定两个变量之间的关系时，不可能凭直观判断出来，而必须借助于科学的方法——回归曲线。

(1) 元线性回归方程的建立。设一元线性回归方程的一般形式为：

表3 相关系数的计算数据

利用最小二乘法可从实验值求得：

a＝0.31002，b＝0.57832

所以可得一元线性回归方程：

Y =0.31002+0.57832X

(2) 回归直线的相关系数检验法。

y与x之间是否存在相关系数，用γ表示。

所以y与x显著相关，所求回归方程Y=0.31002+0.57832X 是有意义的[6，7]。

3.3 样品的测定

移取适量已处理好的水样于10mL的比色管中，按测标准溶液的程序加入试剂进行极谱测定。在校准曲线上查出样品的含量。由测得的样品溶液的电流，从标准曲线上查得相对应浓度（ mg/L ）。

4 结 论

水是人类维系生命的基本物质，是工农业生产和城市发展不可缺少的重要资源。本文采用示波极谱法利用JP-303极谱分析仪，在1.0 mol/L的盐酸低液中，电位-0.6V左右分别测定伊犁地区喀什河下游、伊犁河、伊宁县阿克无斯坛和汉人街四种水样中镉的含量。国家标准中对镉含量在不同类中有不同的标准。农业用水区及一般景观要求水域镉含量不超过0.005 mg/L。实验结果表面喀什河下游、伊犁河和伊宁县阿克无斯坛水中没有波峰还未出现镉超标现象或镉含量＜5×10-8moL/L，但汉人街的水中出现波峰镉含量为0.0015mg/L，虽然没有超过国家标准，由于汉人街水主要通过住宅区，河内存在很多生活垃圾，由此导致一些污染物超标，目前汉人街水仍用于灌溉，因此必须控制水流被垃圾污染，切实防止水污染。

[1] 刘天齐,刘逸农等.环境保护概论[M].高等教育出版社,2001：(114)

[2] 徐恒力等.水资源开发与保护[M].北京地质出版社,2001,8：(1-6)

[3] 王凯雄,胡勤海等.环境化学[M].化学工业出版社,2006：(95)

[4] 费学宁.现代水质监测分析技术[M].化学工业出版社,2005：(185)

[5] 雷恒毅,宁平等.环境学概论[M].中国环境科学出版社,2005,6：(123)

[6] 孙成.环境检测实验[M].科学出版社,2003：(40)

[7] 华中师范大学,东北师范大学等.分析化学实验(第三版)[M].高等教育出版社,2006：(191-193)