渭河咸阳段水质中重金属元素分析测定*

尚永辉，杨会议，冯克逸，周 琴，毛 茹，商 娟

（咸阳师范学院 化学与化工学院，陕西 咸阳712000）

渭河咸阳段水质中重金属元素分析测定*

尚永辉，杨会议，冯克逸，周 琴，毛 茹，商 娟

（咸阳师范学院 化学与化工学院，陕西 咸阳712000）

采用原子发射光谱分析法测定了渭河咸阳段的水质中 Cd，Co，Cr，Cu，Fe，Mg，Mn，Ni，Pb，Zn 等 10余种金属元素的含量。实验结果表明，在渭河咸阳段水样中未检出Cd，Co，Cr，Fe，Ni，Pb，Zn等金属元素，Cu，Mg，Mn 3种元素的含量依次为 0.822，15.20，0.032mg·L-1，均未超标，表明近年来随着政府对渭河沿岸的综合治理，附近工厂企业和人民群众环保意识的逐步增强，渭河水质污染得到了根本性的改善。

渭河咸阳段；重金属；检测

水体重金属污染是指含有重金属离子的污染物进入水体造成的各种污染，这种污染主要来源于矿业，机械制造，化工，电子等工业生产过程中产生的含有重金属离子如铅，铬，铜，镍，锌，镉等的工业废水的排放，此外，含铅汽油的使用，废旧蓄电池，汞电池等的处理不当等也会带来严重的水体重金属污染。在水质污染中重金属污染是一种典型累积性污染物，重金属不能被分解，破坏，在水体中具有相当高的稳定性和难降解性，因此，重金属在水体中可以不断积累[1]。当达到一定限度就会对水体-水生植物-水生动物系统产生严重危害，并可能通过食物链直接或间接地影响到人类的自身健康。因此，重金属污染毒害持久，且可以通过生物链等方式迁移到其他生物，将对沿岸生态系统构成潜在威胁。由于重金属化学行为和生态效应的长期性，复杂性[2]，可以说水体重金属污染已经成为当今世界上最严重的环境问题之一，而如何科学有效地解决重金属对水体的污染已经成为世界各国政府以及广大环保工作者研究的热点之一[3]。

随着改革开放的不断深化，渭河沿岸经济得到了快速发展，但由于前期在发展中过分的强调经济效益而忽视了环境保护，渭河两岸迅速建起的许多电子厂、造纸厂、食品加工厂等企业将生产产生的废液、废渣不经处理直接排入渭河中[4，5]，导致渭河水体失去了直接的利用价值，特别是大量的工业废水排放问题未得到妥善的解决，对渭河水质污染十分严重[6-8]。

近年来，咸阳市政府严格按照陕西省省委省政府对渭河治理提出了3年变清的目标[9]，采取优化产业结构，源头处理污水等多项并举的方式加强污水水质治理工作，采用推动各个产业结构优化升级，来提升环境竞争力的民心工程。市政府也筹集渭河流域污染治理工程资金约11亿元，完成了省政府制定的渭河治理规划目标[10]。咸阳市政府从上到下都逐级行动，倡导节能减排。提倡绿色生活，健康生活，政府也出台一系列为的政策，财政部门拨出了充足资金，用于解决水污染问题[9]。

本研究主要是以咸阳湖为中心，对渭河咸阳段水质进行分析研究，分别对咸阳湖中段，咸阳湖下游的古渡公园、以及咸阳湖上游的进水口的水质进行取样，采用原子发射光谱技术测定水样中 Cu，Co，Pb，Fe，Mg，Zn，Cr，Cd，Mn10余种金属元素含量。对渭河咸阳段的水质重金属污染提供客观有效的评价。

1 实验部分

1.1 药品试剂与仪器设备

准确称量高纯 F、Co、Cr、Mg、Mn、Ni、Pb、Cd、Zn的氯化物或氧化物，用1%HNO3（V∶V）配成10mg·L-1对应元素标准单一储备液，当天配置当天使用。

G44508砂芯漏斗（长春市玻璃仪器厂）；0.45，0.22μm砂芯微孔过滤膜（天津市津隆工业炉有限公司）；Varian715-ES全谱直读电感耦合等离子体发射光谱仪（美国Varian公司）。

1.2 试验内容

1.2.1 溶液的配制 10mg·L-1Pb2+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Cr2+，Zn2+，Cu2+，Mg2+，Fe3+，Mn2+溶液配置：逐步稀释依次得到1～5mg·L-1标准溶液，保存备用。

1.2.2 水样采集 实验选择在咸阳市取固定的A，B，C3个取样点取样，取样具体位置见图1。从2017年4月下旬连续7d于早，中，晚定时定点在如图1所示3个取样点取样63份，编号，保存于4℃冰箱中备用。

图1 渭河咸阳段取样点Fig.1 Sampling Point of weihe river xianyang section

1.2.3 水样处理 将采集到的水样静置一段时间。采用常规过滤方法除去水样中的大量泥沙等不溶物质，再依次采用编号4580砂芯漏斗，抽滤除去水样中的微小颗粒，最后采用0.45，0.22μm的砂芯微膜过滤器过滤，保存备用。

1.2.4 样品的检测 测定 Cu，Co，Pb，Fe，Mg，Zn，Cr，Cd，Mn，Ni 10 种金属的标准溶液，在各元素对应的特征谱线处测定谱线强度值，以浓度相对谱线强度做图，在相同条件下测定处理后各水样信号值，反查计算得到水样中的最终元素含量。

2 结果与讨论

2.1 原子发射仪器工作条件

分别采用 Cd，Co，Cr，Cu，Fe，Mg，Mn，Ni，Pb，Zn等10余种金属元素的标准溶液，探索了900～1400W范围内变化的射频功率对各待测元素谱线强度的影响，综合考虑性噪比、谱线信号、检出限等，选择测定的射频功率为1000W；探索了雾化器流量在0.75～1.25L·min-1范围内对谱线强度的影响，发现雾化器流速过小信噪比变大，检出限也增加；而雾化器流速过大，将导致光谱强度降低，实验选择雾化器流量0.8L·min-1；此外，实验中确定雾化器压力为200kPa，射频RF频率为40.68 MHz，发射功率为1000W，等离子气流量为 15.0L·min-1，辅助气流量为 1.5L·min-1，雾化器流量为0.8L·min-1，进样时蠕动泵速15r·min-1进条件下采用径向观察10mm信号值。

2.2 元素分析线选择

全谱直读电感耦合等离子原子发射光谱法对每个元素测定可以选择多条特征谱线，并具有同步自动背景校正功能。本实验选择2～3条谱线，根据干扰少、精密度好、信噪比高、信号强度高的原则确定，实验测定的10种金属元素特征谱线见表1。

表1 待测元素的特征谱线Tab.1 Characteristic line of determined elements

2.3 样品测定

2.3.1 标准曲线 在实验探究的最佳实验条件下逐一测定63份水样中金属元素含量，结果发现63份样品中均不存在 Cd，Co，Cr，Fe，Ni，Pb，Zn 等元素，仅检测的到Cu，Mg，Mn 3种元素，其中，试验方法测定铜元素，镁元素，锰元素的标准曲线方程分别见图2。

图 2 Cu，Mg，Mn 3 种元素标准曲线Fig.2 Standard curve of Cu，Mg，Mn

在实验条件下测定的Cu元素在1.00～5.00mg·L-1范围内329.395nm处的谱线强度与其浓度呈良好的线性关系，线性方程为：I=636.76C（mg·L-1）～362.48（r=0.9962）；检出限 0.35mg·L-1；Mg 元素 3.7×10-4～37mg·L-1范围内，279.553nm 处的强度与其浓度呈良好的线性关系，线性方程为I=33973C（mg·L-1）+1414.49（r=0.9962），检出限 0.85×10-4mg·L-1；Mn 元素257.610nm处的谱线强度其浓度在0.055～5.5mg·L-1范围内呈良好的线性关系，线性方程为：I=8583.2C（mg·L-1）-1360.7（r=0.9954），检出限 0.017 mg·L-1。2.3.2 样品测定 在实验条件下依次测定连续7d，分早中晚分别在咸阳湖上游，中游，下游3个地方采样，取样份按照1.2.3方法处理过样品，将测定得到的Cu，Mg，Mn 3种元素的谱线强度带入到各自的线性方程中，获得样品中3种元素的含量，见表2。

表2 渭河水样中Cu，Mg，Mn元素含量测定结果Tab.2 Content of Cu，Mg，Mn of Weihe Water samples

由测定结果可知，Cu元素在取样点A处测定的最小值 0.81mg·L-1，最大值 0.86mg·L-1，测定平均值为 0.83mg·L-1；B 处测定的最小值 0.78mg·L-1，最大值 0.88mg·L-1，测定平均值为 0.81mg·L-1；C 处测定的最小值 0.79mg·L-1，最大值 0.87mg·L-1，测定平均值为0.83mg·L-1。Mn元素在取样点A处测定的最小值 0.02mg·L-1，最大值 0.04mg·L-1，测定平均值为0.03mg·L-1；B 处测定的最小值 0.01mg·L-1，最大值0.04mg·L-1，测定平均值为 0.03mg·L-1；C处测定的最小值 0.02mg·L-1，最大值 0.04mg·L-1，测定平均值为0.03mg·L-1；Mg元素在取样点A处测定的最小值13.52mg·L-1，最大值 24.99mg·L-1，测定平均值为16.30mg·L-1；B处测定的最小值 11.70mg·L-1，最大值24.05mg·L-1，测定平均值为 15.24mg·L-1；C 处测定的最小值 10.72mg·L-1，最大值 19.02mg·L-1，测定平均值为14.04mg·L-1。根据地表水环境质量标准（GB3838-2002）[11]中地表水环境质量标准基本项目标准限值的相关规定，3种元素均未超标，但是Cu元素比较接近极限值1.0mg·L-1，所以，建议在今后的水质治理中加强对铜元素的检测和相关治理工作。

3 结论

实验连续测定了渭河咸阳段上游，中游，下游3个采样点的一周样品，实验表明渭河咸阳段水中未检测到 Cd，Co，Cr，Fe，Ni，Pb，Zn 等 7 种元素，检测到的Cu元素平均含量为0.822mg·L-1，Mg元素平均含量为 15.20mg·L-1，Mn 元素平均含量为 0.032mg·L-1，根据《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002），可知Mg、Cu、Mn 3种元素均未超标，表明经过多年的连续治理工作，渭河咸阳段水质污染得到了根本性改善，水中重金属污染情况良好。但Cu元素比较接近标准值1.0mg·L-1，后期渭河咸阳段水质治理要加大Cu元素的治理工作，该项工作为渭河咸阳段水质治理提供了有益的参考。

在各级政府领导的重视及全体人民的共同努力之下，对渭河水质的治理已经初见成效。渭河段兴建了各大污水处理厂，实现污水处理后达标再排放，废水规划集中处理，这使渭河水质情况得到极大的改善。在咸阳段，对咸阳周边的电子厂、纺织厂、造纸厂等排污情况实行严格监督。近年来，咸阳渭河水质污染情况已有所改善，水中重金属污染情况也有所缓解。

［1］ 谢晓君，王方园，王光军，等.中国地表水重金属污染的进展研究［J］.环境科学与管理，2017，42（2）:31-34.

［2］ 张玲.水体重金属污染的危害及生物监测［J］.江西化工，2017，（3）:216-217.

［3］ 任惠丽，田强兵，丁妍.渭河陕西段鱼体肌肉中重金属污染研究［J］.环境科学与技术，2014，37（12）:134-137.

［4］ 张玉清.渭河流域水污染成因的探析及防治对策［J］.西安联合大学学报，2000，3（2）:78-82.

［5］ 陈瑶，程文，石苗，等.渭河陕西段底泥间隙水与上覆水中污染物分布特征研究［J］.水资源与水工程学报，2017，28（1）:50-55.

［6］ 彭殿宝，周孝德.渭河流域（陕西段）水体现状及水污染综合治理研究［J］.水资源与水工程学报，2010，21（1）:3-4.

［7］ 杨学福，王蕾，关建玲，等.渭河西咸段表层沉积物重金属赋存形态及风险评价［J］.安全与环境学报，2017，17（2）:725-729.

［8］ 冯旭.渭河关中段水体污染评价及水质演变规律研究［D］.杨凌:西北农林科技大学，2010.

［9］ 张丹.咸阳23.16亿元治理渭河水污染［N］.陕西日报，2013，3（2）:1.

［10］ 何发理.探索延伸主战场环保给力新农村-陕西省农村环保工作调研［J］.环境保护，2010，3（23）:48～50.

［11］ 国家环保总局，http://g2g.tx.gov.cn/art/2015/10/13/art_97_53143.html，《国家地表水环境质量标准》（GB3838-2002）.

Analysis and distribution of heavy metal of Weihe River at Xianyang Section*

SHANG Yong-hui，YANG Hui-yi，FENG Ke-yi，ZHOU Qin，MAO Ru，SHANG Juan
（School of Chemistry&Chemical Engineering，Xianyang Normal University，Xianyang 712000，China）

The Cd，Co，Cr，Cu，Fe，Mg，Mn，Zn，Ni and Pb and other metal elements of Weihe Water samples of Xianyang Section were determined by atomic emission spectrum.The experimental results showed that in the Weihe Water samples in Xianyang Section was not detected Cd，Co，Cr，Fe，Ni，Pb.The content of metal elements such as Cu，Mg，Mn elements were 0.822，15.20，0.032mg·L-1，there are no more than the limit value of standardshowed that in recent years with our comprehensive governance on the coast of Weihe，Nearby factory enterprises and improvement of the people environmental protection consciousness，Water pollution in Weihe has been fundamentally improved.

Weihe section of Xianyang；heavy metal；detection

X52

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20171230

2017-08-03

国家自然科学基金项目（21475113）；陕西省科技计划项目（2012JQ2013）；陕西省软科学研究计划项目（2015KRM1 64）；咸阳师范学院‘青蓝人才’资助 "（XSYQL201507）；2016年陕西大学生创新创业训练计划项目（2435）

尚永辉（1978-），男，博士，陕西宝鸡人，副教授，主要从事环境分析研究。