南昌经开区环境中有害重金属污染调查与研究

于　荣，廖晓峰，王巧焕，梁华正

(东华理工大学， 江西　南昌　330038)



南昌经开区环境中有害重金属污染调查与研究

于荣，廖晓峰，王巧焕，梁华正

(东华理工大学， 江西南昌330038)

采用原子吸收分光光度计，用浓缩火焰原子吸收法，检测南昌经济开发区周边环境中土壤及地表水中铜、镉、铬、铅四种重金属的含量，该方法简单快捷有效，灵敏度高，干扰少，对样品的测定结果满意。实验结果表明：所测土样中除农田用地的镉和铅未符合土壤环境质量二级标准，其他均达标，水样根据地表水环境质量标准，其中的镉、铬、铅均受到不同程度污染。

土壤；地表水；重金属元素；火焰原子吸收法

南昌经济技术开发区始建于1992年，2000年4 月经国务院批准升格为国家级经济技术开发区，是江西省第一个国家级经济技术开发区,然而随着经开区规模不断扩大，效益不断攀升，很多企业并没有把环保放在第一位，依然遵循的是“先污染，再治理”，没有完善的排污净化措施，污水经过简单的处理后直接排放至河道，园区内的河道很多都已被污染，企业所排放的工业“三废”也直接污染了大气、土壤，影响了园区内的居民的健康生活。本课题对南昌经济技术开发区周边环境中有害重金属污染状况进行调查研究。

通常重金属分析方法有：紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子荧光法(AFS)、电感耦合等离子体法(ICP)、X荧光光谱(XRF)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)[1-6]。也有的采用X荧光光谱(XRF)分析，优点是无损检测，可直接分析成品，但检测精度和重复性不如光谱法，本研究采用原子吸收法(AAS)测定。

1　实　验

1.1仪器与试剂

1.1.1实验主要仪器与设备

WFX-120原子吸收分光光度计：北京瑞丽光学仪器厂；BS223S分析天平：北京赛多利斯仪器有限公司；101-0电热鼓风干燥箱，上海新诺仪器设备有限公司。

1.1.2原料与试剂

(1)样品

样品采自南昌经济开发区周边工矿企业及天然河川及湖泊(详见表1)，根据标准方法采样。

表1　实验所用样品及其pHTable 1　The samples of the experiment and pH

续表1

3齐洛瓦电器生产区6.363杭萧钢构有限公司废水7.054齐洛瓦电器绿化地4.464东华理工大学食堂泔水5.65杭萧钢构有限公司7.225东华理工大学冷凝罐水6.56东华理工大学食堂周围7,856东华理工大学池塘水6.737东华理工大学土山7.227清华科技园附近污水河7.238东华理工大学生活区7.138黄家湖水6.989东华理工大学教学区4.179亿通汽车制造厂废水7.9310经开区园区内公路两侧绿化地7.7910江西林科所池塘水6.7711清华科技园附近污水河道旁菜地3.9211晨鸣纸业有限公司池塘水6.9212清华科技园附近绿化地5.6112南昌硬质合金有限公司废水6.8913晨鸣纸业有限公司3.8613白水湖工业园区内污水河(靠生活区)7.0614白水湖工业园区内污水河道旁菜地6.2214白水湖工业园区内污水河(靠工业区)6,9815江西钢城6.1815江西钢城附近受污河道废水7.0316艾菲格尔饲料厂5.8216艾菲格尔饲料厂废水6.82

(2)供试试剂

盐酸(HCl),硝酸(HNO3)，氢氟酸(HF),过氧化氢(H2O2)，氯化铵(Cr基体改进剂)，王水，所用试剂均为优级纯；实验室用水为一次水。

标准液及质控样：Cu、Cr、Cd、Pb，并将其逐级稀释至标准使用溶液备用。

1.2实验步骤

1.2.1样品的预处理

取一定量土样于坩埚中，置干燥箱中烘干，温度为105 ℃，时间为3 h，干燥后进行碾磨，过160目筛，用分析天平称量，每份取0.5 g置聚四氟乙烯烧杯中备用，每份土样都用数字符号标记好。

1.2.2测定

采用原子吸收分光光度法对样品中四种重金属含量进行测定。

1.3测定及结果

1.3.1标准曲线的测定

以各浓度系列标准溶液浓度为横坐标，以吸光度为纵坐标绘制标准曲线。

图1　铜标准曲线Fig.1　The standard curve of Cu

图2　镉标准曲线Fig.2　The standard curve of Cd

图3　铬标准曲线Fig.3　The standard curve of Cr

图4　铅标准曲线Fig.4　The standard curve of Pb

1.3.2测定结果

根据吸光度测定各样品中所含的重金属含量。

(1)土样

表2土样的各重金属含量

Table 2The heavy mental contents of soil samples (mg/kg)

续表2

1318.209118.6487.99889.7491430.133108.4376.399784.4131523.529130.8927.91690.80116258.21461.4396.24691.234

(2)水样

表3水样中各重金属含量

Table 3The heavy mental contents of water samples (mg/L)

2　结果与讨论

2.1评价标准

根据环境质量标准(GB15618-2008)进行评价[7-12]。

2.2土样测定结果分析与讨论

根据测定结果与环境质量标准(GB15618-2008)的比对，发现，土样中Cu、Cr含量均未超过各自用地的二级标准值，其中Cu含量最高为艾菲格尔饲料厂(258.214 mg/kg)，其次为齐洛瓦电器生产区(107.96 mg/kg)，但都低于工业用地二级标准的500 mg/kg，其他土样的Cu含量均在10～50 mg/kg之间。Cr含量最高的为江西钢城(130 mg/kg)，其次为晨鸣纸业有限公司(118.648 mg/kg)，最低为艾菲格尔饲料厂(61.439 mg/kg)，其他土样均在90～110 mg/kg之间，远低于居民用地(400 mg/kg)、商业用地(800 mg/kg)和工业用地(1000 mg/kg)标准。所有土样Cd含量均不超过10 mg/kg，符合居民用地(10 mg/kg)、商业用地(20 mg/kg)和工业用地(20 mg/kg)标准，但清华科技园附近污水河道旁菜地属于农业用地，且pH=3.92，Cd含量应小于0.25 mg/kg，而其含量为5.952 mg/kg，超标倍数为24倍，另，白水湖工业园区内污水河道旁菜地同属于农业用地，且pH=6.22，Cd含量应小于0.4 mg/kg，而其含量为6.3997 mg/kg，超标倍数为16倍，其中Cr含量最少的是杭萧钢构有限公司，仅为0.22 mg/kg。和Cd类似，所有土样Pb含量均低于居民用地(300 mg/kg)、商业用地(600 mg/kg)和工业用地(600 mg/kg)标准，最高为校生活区(161.417 mg/kg)，最低为江西报社印务中心绿化地(43.513 mg/kg)，但清华科技园附近污水河道旁菜地和白水湖工业园区内污水河道旁菜地均属于农业用地， Pb含量应小于50 mg/kg，而其含量分别为58.928 mg/kg和84.413 mg/kg，超标倍数分别为为1.2倍和1.69倍，可见，这两处土壤因在工业园区内，且处于受污河流两侧，由于污水渗透、大气沉降、含铅农药的使用等因素导致重金属长期累积，使土壤受到污染，远高于背景值，不宜作为农业用地，种植瓜果蔬菜等。同时还发现在所有土样中，四种重金属的含量大小普遍为Cr>Pb>Cu>Cd，而且除个别土样外，各金属在土壤的含量是相对稳定，见图5～图9。

图5　各土样铜含量对比Fig.5　The contrast of Cu content in soil samples

图6　各土样铬含量对比Fig.6　The contrast of Cr content in soil samples

图7　各土样镉含量对比Fig.7　The contrast of Cd content in soil samples

图8　各土样铅含量对比Fig.8　The contrast of Pd content in soil samples

图9　土样中各金属元素含量对比Fig.9　The contrast of metal elements content in soil samples

2.3水样结果的分析与讨论

根据所得结果与地表水环境质量标准(GB3838-2002)相比对，发现，各水样中Cu含量并未超标，且都符合Ⅱ类水标准，说明并未受此重金属的污染，而其他三种重金属均在水样中存在超标现象。其中除江西报社印务中心、齐洛瓦电器、杭萧钢构有限公司、校食堂冷凝罐水、校池塘水和江西林科所池塘水外，其他水样的Cr含量都超过了Ⅴ类水标准(0.1 mg/L)，超标范围在1.2～3.0倍之间，超标最严重的是艾菲格尔饲料厂(0.3014 mg/L)。在所有水样中，除齐洛瓦电器、杭萧钢构有限公司、校食堂泔水、江西林科所池塘水、南昌硬质合金有限公司外，其他水样中Cd含量都有不同程度的超标，其中含量最高的是艾菲格尔饲料厂(0.0274 mg/L)，相对于Ⅴ类水标准(0.01 mg/L)，超标2.74倍，而所测的所有水样中，铅的含量全都超出Ⅴ类水标准(0.1 mg/L)，其中含量最高是的江西报社印务中心(0.21 mg/L)，超标2.1倍，可能是由于印刷厂工作时，所使用的油墨随大气沉降到水池，长期积累，导致铅含量超标。同时还发现在所有水样中，四种重金属的含量在各自的水样中并不稳定，需视不同的情况而定，但铅和铬的含量都大于铜、镉的含量。

根据结果，还发现，清华科技园附近污水河、晨鸣纸业有限公司池塘水、白水湖工业园区内污水河(靠生活区)、白水湖工业园区内污水河(靠工业区)、江西钢城附近受污河道、艾菲格尔饲料厂所采集的这些水样的Cr、Cd、Pb含量均超出Ⅴ类水标准，一方面可能由于地处工业园区，重工业污染导致重金属含量的超标，另一方面由于自身企业所生产是产品本身重金属含量高，排放量大，且排污措施做得不到位导致超标，三条受污河道由于重金属超标，河水已不适用于农业用水，不能浇灌菜地果园，而且河水中的鱼虾等不适宜食用，河道周围土壤中的重金属含量也应会高于背景值。

图10　各水样铜含量对比Fig.10　The contrast of Cu content in water samples

图11　各水样铬含量对比Fig.11　The contrast of Cr content in water samples

图12　各水样镉含量对比Fig.12　The contrast of Cd content in water samples

图13　各水样铅含量对比Fig.13　The contrast of Pd content in water samples

图14　水样中各金属元素含量对比Fig.14　The contrast of metal elements content in water samples

3　结　论

论文南昌经济开发区周边环境为研究氛围，通过户外调查、采样和实验室测试相结合的方法，并对各类重金属在各地地表水、土壤中的含量进行分析，所获主要研究成果如下：

(1) 在所采集的16个土样中，Cu和Cr均符合各自用地的二级标准值，Cd和Pb清华科技园附近污水河道旁菜地和白水湖工业园区内污水河道旁菜地均属于农业用地，他们的Cd含量分别为5.952 mg/kg和6.3997 mg/kg，超标倍数为24倍和16倍，Pb含量分别为58.928 mg/kg和84.413 mg/kg，超标倍数分别为为1.2倍和1.69倍，因此这两块地都受到工业或农药等的污染，不适宜作为农业用地，同时还发现在所有土样中，四种重金属的含量大小普遍为Cr>Pb>Cu>Cd，而且除个别土样外，各金属在土壤的含量是相对稳定。

(2) 在所采集的16个水样中，Cu含量符合各自的用水标准，而Cr、Cd、Pb三种重金属含量几乎都不同程度超过了各自的标准，Cr的超标范围在1.2～3.0倍之间，Cd的超标范围在1.2～3.3倍之间，含量最高的都是艾菲格尔饲料厂，所有水样中的Pb含量均超标，超标范围在1.1～2.1之间，其中含量最高是的江西报社印务中心(0.21 mg/L)，同时还发现在所有水样中，四种重金属的含量在各自的水样中并不稳定，需视不同的情况而定，但铅和铬的含量都大于铜、镉的含量。

(3) 清华科技园附近污水河、晨鸣纸业有限公司池塘水、白水湖工业园区内污水河(靠生活区)、白水湖工业园区内污水河(靠工业区)、江西钢城附近受污河道、艾菲格尔饲料厂所采集的这些水样的Cr、Cd、Pb含量均超出Ⅴ类水标准，说明工业园区环境问题不容乐观，工业“三废”乱排乱放现象未得到控制，水体污染已经影响当地居民的健康生活。

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Investigation and Research of Heavy Metal Pollution in Nanchang Economic and Technical Development Zone

YURong,LIAOXiao-feng,WANGQiao-huan,LIANGHua-zheng

(East China Institute of Technology, Jiangxi Nanchang 330038, China)

The content of four heavy metals like Copper, Cadmium, Lead, and Chromium in soil and surface water surrounding Nanchang Economic Development Zone was detected and analyzed by atomic absorption spectrophotometer and concentrated flame atomic absorption spectrometry. This method is simple, effective, high sensitivity, less interference, and with satisfactory results. The experimental data showed that the measured soil reached the standard except the Cadmium and Lead in farmland which had not conformed to the second level criterion of Standard of Soil Environment. According to the surface water environmental quality standard, Cd, Cr, and Pb in water samples were polluted in different degrees.

soil; surface water; heavy metals; flame atomic absorption

于荣(1965-)，女，高级实验师，从事化学分析。

廖晓峰(1965-)，男，博士，教授，硕导，从事食品药品分析，已发表论文40余篇。

X508

A

1001-9677(2016)08-0151-05