永州城区自来水源及自来水中锰、铜含量的比较研究

齐成媚 宋 亚 刘小文 廖 阳 刘 婷 王宗成

(湖南科技学院 生命科学与化学工程系，湖南 永州 425199)

永州城区自来水源及自来水中锰、铜含量的比较研究

齐成媚 宋 亚 刘小文*廖 阳 刘 婷 王宗成

(湖南科技学院 生命科学与化学工程系，湖南 永州 425199)

论文以永州城区自来水源河水及自来水为研究对象，以自来水厂取水口为中心，按照不同位置、不同深度、不同时期对河水进行随机采样，火焰原子吸收光谱检测。结果表明，自来水源处河水锰含量平均值为0.143μg/mL，为国标的1.43倍，而自来水中锰含量平均值为0.105μg/mL，超出国标的5%；自来水源处河水铜含量平均值为0.047μg/mL，自来水中铜含量平均值为 0.0123μg/mL，均低于国标的限量要求。同时，研究表明，河水中锰含量自上游到下游有下降趋势，而旱季到雨季则有明显增加，从水面到水底存在微量上升；而河水上游的铜浓度略大于下游，约为 1.08倍，有轻微污染；深度为0.5m处的铜浓度比其他深度略大。建议相关部门应及时进行水质监测，采取相应措施，保障居民用水安全。

河水；自来水；锰含量；铜含量；湿法消解；火焰原子

水是人类生存和发展不可或缺的自然资源。正常成人每日摄入水量 2-3L，其中大部分由自来水供给，故自来水水质对机体健康具有重要影响。世界卫生组织调查表明，人类疾病有8%与饮水有关，每年大约有2000万人死于饮用不卫生的水[1]。有研究表明，饮用水中污染程度与肝癌及消化系统癌症死亡率成正相关[2]。以采矿业为主导产业的永州，由于不合理开采，洗矿尾水的直接排放，加上水土流失，大量泥砂直入江中，导致潇水河水中Mn、Cu离子严重超标[3]。Mn、Cu均为人体必须的微量元素，与我们身体的健康也十分密切，但长期饮用Mn、Cu含量超标的水，会使机体Mn、Cu元素摄入过量。Mn进入人体会以磷酸盐形式蓄积在肝、脑、骨和肾等处，出现慢性中毒症状如：神经衰弱、精神症状、脑和呼吸道疾病[4]。水质Cu污染通过食物链的生物富集作用最终影响人类。一方面通过直接饮用造成急性或慢性中毒，另一方面，可间接污染农产品和水产品，通过食物链威胁人体健康，并造成环境的二次污染[5]。目前国际上水环境重金属检测的发展方向是现场、快速、实时、在线、连续和自动化测量。主要采用的方法包括：火焰原子吸收光谱法、电感藕合等离子体发射光谱、石墨炉原子吸收光谱法等。我国2005年的环境状况公报显示，全国110个环保重点城市有20个城市的集中式饮水水源地的水质达标率＜50%，130个环保重点城市检测取水总量不达标率为20%[6]。供水水源的污染不仅加剧了水源短缺的程度，而且还增加了饮用水的处理难度。因此对城市供水水源水质进行及时监控能有效提高现有水厂净化能力，直接影响到居民用水安全、居民身体健康，同时具有十分广泛的社会效益、环境效益和经济效益[7]。

1 材料与方法

1.1 主要实验仪器

TAS-986型原子吸收分光光度计(北京普析通用)；Mn空心阴极灯(北分锐利AAS-HCL)；乙炔钢瓶；空气压缩机；分析天平；消解炉；实验室常用玻璃仪器(均以硝酸浸泡过夜，用纯水洗干净)。

1.2 实验试剂

Mn标准溶液(ρ=1mg/mL) ；Cu标准溶液(ρ=1mg/mL) ；硝酸(优级纯)；高氯酸(优级纯)；盐酸(优级纯)；去离子水 ；稀硝酸溶液(1+499)。

1.3 仪器操作条件

表1 仪器工作条件

1.4 实验方法

对永州城区的自来水源及自来水进行随机采样，用湿法消解法进行前处理，并用火焰原子吸收光谱法对样品进行测定，同时进行空白对照试验。

1.4.1 样品采集。以用硝酸浸泡24小时以上，然后去离子水冲洗干净并晾干的聚乙烯瓶为采水容器。自来水源样品以娘子岭自来水厂取水口处为基准(包含取水口处)沿河上、下游分别隔 50m、100m、200m处按从水面垂直往水下0m、0.5m、1m、2m深度各取水1次，共取7组，分别标记；自来水样品统一在湖南科技学院自来水出水口随机采集，取4份，并分别标记。同时，实验按时间分为3部分，每次取样时间间隔1个月。(以下内容中，分别用s代表上游，qs代表取水口，x代表下游。)

1.4.2 样品预处理。按SUN Han-wen(孙汉文编)的《At om Absorbed Spect rum Analysis Technology》(原子吸收光谱分析技术) 提供的方法对样品进行预处理[8]。

1.4.3 空白对照试验。取四份100mL去离子水，按照2.4.2的方法进行前处理。

1.4.4 标准溶液的配制。按李晶，梁伟. 《绿茶饮料中Cu、锌、铁、Mn的火焰原子吸收分光光度法测》定中提供的方法[9]制得1mg/mL的Mn标准溶液A和Cu标准溶液a。移取标准溶液A各 1mL于100mL容量瓶定容，制得10ug/mL标准溶液B。再分别移取2mL、4mL、6mL、8mL、10mL标准溶液B置于100mL容量瓶定容，即分别制得0.2ug/mL、0.4ug/mL、0.6ug/mL、0.8ug/mL、1.0ug/mL的Mn标准溶液C、D、E、F、G。按照同种方法，分别制得0.2ug/mL、0.4ug/mL、0.6ug/mL、0.8ug/mL、1.0ug/mL的Cu标准溶液c、d、e、f、g。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的绘制

图2-1 Mn标准曲线

图2-2 Cu标准曲线

在选择的仪器条件下，测定Mn、Cu系列标准溶液的吸光度，由图3-1得到标准曲线的回归方程：y=0.0482x+0.0072，相关系数r=0.9973;由图3.2得到标准曲线的回归方程：y=0.2210x+0.0067，相关系数r=0.9976。

2.2 共存离子的影响

在测定元素时，常有一些离子对其产生干扰，为消除这些干扰需加一些消干扰剂[10]。如：实验条件下，共存离子对测定钙、镁有影响，通过加入释放剂可消除样品中铝离子、铁离子等对测定结果的影响。在此实验条件下，样品共存离子对Mn、Cu含量测定无干扰[11]。

2.3 检测结果

2.3.1 自来水源中Mn、Cu含量检测结果

由图3-1、图3-3可知：自来水源各采样点河水中Mn含量大部分都超过《生活饮用水标准》(GB5749-2006)的限量要求0.1μg/mL，其中最大值达到0.23μg/mL，是限量标准的2.3倍，而最小值也达到0.8μg/mL，与限量标准只相差0.002μg/mL；同时，从s200m处到x200m处，即从上游至下游400m的距离河水中Mn含量有明显减少趋势，从平均值0.185μg/mL减少到平均值 0.095μg/mL，形成几乎 0.090μg/mL的差值。差值的出现，可能与流动过程中 Mn离子与溶解氧等氧化成二氧化Mn沉淀而滞留有关系。从图3-2、3-4可以看出，各采样点之间Cu含量的平均浓度的差距不大，均处于0.037-0.043μg/mL之间，均远低于《生活饮用水标准》(GB5749-2006)的0.1μg/mL的限量要求；s100m处的Cu含量的平均浓度为0.0428μg/mL，略大于其他的取水口；上游各采样点Cu的含量的总值为0.123 μg/L，下游各采样点Cu的含量的总值为0.119μg/L，上游受污染程度总体上比下游的污染程度严重。

图3-1 自来水源各采样点Mn含量检测结果

图3-2 自来水源各采样点Cu含量检测结果

图3-3 自来水源各采样点不同取水深度Mn含量检测结果

图3-4 自来水源各采样点不同取水深度 Cu含量检测结果

图3-5 自来水源不同采样时期Mn含量检测结果

图3-6 自来水源不同采样时期 Cu含量检测结果

由图3-5可得知，从1月至4月，自来水中Mn含量平均值整体呈上升趋势，基本呈以0.01μg/mL为等差的增加趋势；同时，随着旱季到雨季的过渡，自来水中Mn含量已逐渐超过《生活饮用水标准》(GB5479-2006)的限量要求。据此可推测，降雨能增加原水中的Mn含量，进而使自来水中 Mn含量增加。从图3-6可以看出，在不同的时期，河水中Cu含量处于0.036-0.042mg/L之间，变化幅度不大，无明显增加或减少趋势。

由图 3-9可知，随机采集的自来水样品中 Mn含量平均值为 0.105μg/mL，略高于我国饮用水标准对 Mn浓度限定为0.1μg/mL，将严重影响自来水的比浊度、色度，以及自来水用户的身体健康。同时，根据原水Mn含量与出厂水Mn含量呈正相关的理论，可推测，自来水源的原水Mn含量已少量超标；同时，由图3-11可以看到，由于自来水源中的Mn含量随着季节的转变而引起的增加也给自来水品质带来影响，从1月至4月，各批次采集的自来水中Mn含量的平均浓度皆呈上升趋势，相关部门应及时采取措施，降低自来水中Mn含量，保障居民身体健康。由图3-10可知，自来水4次取样的样品中Cu含量平均值的比较，明显的看出饮用水最高的平均值为0.025 μg/mL，最低的平均值为0.023μg/mL，样品中Cu含量最高为最低1.08倍。整体上看，先是呈现急剧下降，然后略上升的趋势，自来水中Cu总的平均值为0.024 μg/mL。

图3-7 自来水源不同取水深度Mn含量检测结果

图3-8 自来水源不同取水深度 Cu含量检测结果

根据图3-7、图3-8可得知，水面即0m的河水中Mn、Cu相对含量较其他深度要低，而水底下2m处Mn相对含量较其他深度要高，但总体来看两者Mn含量相对差距不大；同时，Mn相对含量基本呈随深度的增加而增加的趋势，可能与Mn元素的氧化沉淀及自然沉降有关。而Cu含量在水底0.5m处达到最大值，各取水深度Cu含量没有明显变化趋势。

3.3.2 自来水中Mn、Cu含量检测结果

图3-9 自来水中Mn含量检测结果

图3-10 自来水中Cu含量检测结果

图3-11 各采样时期各批次自来水中Mn含量检测结果

3 结论与讨论

3.1 实验结果

试验结果表明，自来水源处河水Mn含量平均值为0.143μg/mL，而自来水中Mn含量平均值为0.105μg/mL；自来水源处河水Cu含量平均值为0.047μg/mL，自来水中Cu含量平均值为0.0123μg/mL；从s200m处x200m处包括自来水厂取水口共 7个位置的 Mn含量平均值分别为：0.185ug/mL、0.180ug/mL、0.163ug/mL、0.138ug/mL、0.131ug/mL、0.113ug/mL、0.095ug/mL；从水面到水底两米处所取4个深度Mn含量平均值分别为0.131ug/mL、0.142ug/mL、0.135ug/mL、0.166ug/mL；从1月份到4月份，各采样时期Mn含量平均值分别为：0.095ug/mL、0.104ug/mL、0.116ug/mL、0.125ug/mL。从s200m处x200m处包括自来水厂取水口共7个位置的Cu含量平均值分别为：0.041ug/mL、0.043ug/mL、0.040ug/mL、0.039ug/mL、0.041ug/mL、0.039ug/mL、0.041ug/mL；从水面到水底两米处所取4个深度Cu含量平均值分别为0.028ug/mL、0.042ug/mL、 0.034ug/mL、0.036ug/mL；从1月份到4月份，各采样时期Cu含量平均值分别为：0.039ug/mL、0.041ug/mL、0.042ug/mL、0.036ug/mL。

由以上数据可得知，永州城区自来水源处河水Mn含量大于我国饮用水标准对Mn浓度限定，超过0.043ug/mL，而永州城区自来水中Mn含量也略大于我国饮用水标准对Mn含量的限定，超过0.005ug/mL；同时，河水中Mn含量从上游到下游有下降趋势，上下400m有0.09ug/mL的跨度，越到下游，河水中Mn含量有明显降低，而且个别位点能低于我国饮用水标准对Mn浓度的限定；从旱季到雨季有上升趋势，前后4个月时间存在0.032ug/mL跨度；从水面到水底有微量上升趋势，其中水面Mn含量最低，而水底2m处Mn含量最高。相关部门应及时采取措施，排查潇水上游各Mn矿采矿点的污水处理设施，改善河水水质，进而提高自来水品质，保障永州城区居民日常生活用水的安全。同时，永州城区自来水源处不同取水位点、不同取水深度、不同采样时期的河水中Cu含量均低于我国饮用水限量标准，所有搜集到的样品中Cu含量都处于一个稳定状态，暂时没有安全隐患。

3.2 讨论

永州城区自来水水质令人担忧，归根究底在于永州矿产资源的不合理开发，因此政府及开发商合理开发和利用已有的矿产资源，自来水厂对输出自来水水质进行及时检测和处理才能保证永州城区的自来水用户用到高品质自来水，保障用户的身体健康，同时也会产生积极的社会效应，进而产生广泛的社会效益、经济效益。

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O661

A

1673-2219（2014）05-0087-05

2013－12－20

齐成媚（1985－），女，湖南耒阳人，研究方向为药物提取。

(责任编校：何俊华)