銅質水表中重金屬溶出的研究

施江煥,陳雪晶

（國家水表產品質量監督檢驗中心，浙江寧波 315040）

銅質水表中重金屬溶出的研究

施江煥,陳雪晶

（國家水表產品質量監督檢驗中心，浙江寧波 315040）

利用ICP-MS光譜儀，探討銅質水表中重金屬的溶出，分析了水質、浸泡時間、pH值對重金屬溶出的影響。各元素在模擬自來水中的溶出量是超純水的1.5～2倍，溶出量由大到小依次為Cu，Pb，Cr(VI)，Cd；一般在0.5 d時出現溶出拐點，在4 d時達基本飽和；在pH 4的酸性水質中，各元素的溶出量為極大值。該方法適于銅質水表中重金屬溶出的分析。

銅質水表；重金屬；溶出

銅質水表作為涉及飲用水衛生安全的產品，由于其主體材質和加工工藝的緣故，勢必會使水質受到重金屬溶出的影響，從而威脅人體健康。筆者抽取一批全新的銅質水表，采用超純水和模擬自來水的浸泡實驗，利用電感耦合等離子體質譜分析儀，測定并分析了其中重金屬元素 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）的溶出量。

目前國內外尚未有銅質水表中重金屬溶出的測定方法的報道，只有水體中例如飲用水、地表水中的重金屬的檢測，一般以原子吸收法、原子熒光法為主[1-3]。這些方法因儀器檢出限所限，對某些元素無法測定或準確度不高；此外這些方法前處理復雜，且不能同時測定多種元素，需逐個元素進行測定，既費時又費力。筆者采用ICP-MS檢測銅質水表中重金屬的溶出量，方法具有檢出限低，精密度高，線性范圍寬，可多元素同時測定，而且樣品前處理簡單。

1 實驗部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體質譜分析儀（ICP-MS）：7500CE型，美國安捷倫科技公司；

超純水機：M illi-Q Academ ic型，美國密理博公司；

次氯酸鈉、無水氯化鈣、無水碳酸氫鈉：分析純；

水中銅成分分析標準物質：GBW（E）081690，100.0mg/L，國家標準物質研究中心；

水中鉛成分分析標準物質：GBW（E）081691，100.0mg/L，國家標準物質研究中心；

水中鎘成分分析標準物質：GBW（E）081694，100.0mg/L，國家標準物質研究中心；

水中鉻成分分析標準物質；GBW（E）080181，100.0mg/L，國家標準物質研究中心。

1.2 實驗方法

（1）標準溶液系列配制

分別吸取適量水中銅、鉛、鎘、鉻成分分析標準物質，用純水機制取的超純水稀釋至各組分濃度為0.0，5.0，10.0，15.0，20.0，50.0，100，200，500，1 000μg/L的系列混合標準溶液。

（2）模擬自來水的制備

依據GB/T 5750-1985 《生活飲用水標準檢驗法》，預制備以下貯備液：0.025 mol/L 氯溶液 A、0.04 mol/L鈣溶液B、0.04 mol/L碳酸氫鈉溶液C，最后分別移取溶液A、B、C各25 m L至1 L容量瓶中，用超純水定容配制pH 8的模擬自來水，其硬度為100mg/L、余氯為2 mg/L。同理，制備pH值約為4，7，9的模擬自來水。

（3）樣品制備及測定

抽取一批全新的銅質水表，分別用超純水、不同pH值的模擬自來水浸泡一段時間，每次取浸泡的混合溶液作為樣品，在7500CE型ICP-MS上測定樣品中銅、鉛、鎘、鉻的溶出度，以此來考察水質、浸泡時間、水的pH值對銅質水表中重金屬溶出的影響。

2 結果與討論

2.1 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）標準曲線

用 ICP-MS 對 1.2（1）中的 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）系列混合標準溶液進行測定，以各元素的濃度（μg/L）為橫坐標X，以對應的離子強度為縱坐標Y進行線性回歸，得各元素的線性方程、相關系數、線性范圍及檢出限，見表1。

表1 各元素線性方程、線性范圍及檢出限

2.2 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）溶出量的測定

（1）不同水質中浸泡時間對重金屬溶出的影響

利用超純水和pH 8的模擬自來水對抽檢的銅質水表進行浸泡，考察了不同浸泡時間對重金屬元素 Cu，Pb，Cd，Cr（VI） 溶出的影響，結果分別見表2、表 3。

表2 超純水中浸泡時間對水表中重金屬溶出的影響

圖1、圖2分別為不同水質中浸泡時間對水表中重金屬Cu，Pb溶出的影響及不同水質中浸泡時間對水表中重金屬Cr(V I)，Cd溶出的影響。由圖1、圖2可知，水質差異對銅質水表中重金屬Cu，Pb，Cr(VI)，Cd溶出有顯著的影響，達到飽和溶出7 d時，水表在模擬自來水中各元素的溶出量一般是超純水中的1.5～2倍，但超純水中Cr(V I)未檢出，這可能是由于模擬自來水中的成分與溶出元素有更強的結合力，更易使其溶出。例如Cu元素的飽和溶出量在模擬自來水和超純水中分別為942，604 μg/L，兩者之比為1.6。此外，達飽和溶出時，模擬自來水中各元素溶出量按大小順序依次為Cu，Pb，Cr（VI），Cd。

表3 pH 8模擬自來水中浸泡時間對水表中重金屬溶出的影響

圖1 不同水質中浸泡時間對水表中Cu、Pb溶出的影響

圖2 不同水質中浸泡時間對水表中Cr（VI）、Cd溶出的影響

由圖1、圖2可知，銅質水表中重金屬溶出量隨浸泡時間的延長先有明顯增加，后基本趨向穩定，以Cu，Pb 元素的溶出最為典型，即從 0.25 到 0.5 d 的溶出變化率最大，溶出變化的拐點出現在0.5，1 d后的溶出變化率極小且基本穩定，到4 d時達基本飽和。但模擬自來水中Cr（VI）的溶出變化曲線中出現兩個拐點，分別在0.25 d和2 d；Cd溶模擬自來水和超純水的溶出變化曲線中在0.5 d時均有一相同的溶出拐點，但模擬自來水中在3 d時又出現了溶出拐點，兩者在4 d時均達基本飽和。

表4給出了地表水環境質量標準基本項目標準限值。由表4可知，模擬自來水中除Pb元素的溶出量超Ⅴ類地表水要求外，其它各元素的溶出量均在Ⅱ類地表水要求之中，這可能和目前銅質水表的加工工藝有關，由于主體材質采用黃銅，Cu元素溶出量必然是最高的；此外，在生產中可能添加了過量的Pb來降低熔點，或者銅的純度不高都會引起Pb元素的溶出量超標。

表4 地表水環境質量標準基本項目標準限值μg/L

（2）水質中pH值對重金屬溶出的影響

利用不同pH值的模擬自來水對抽檢的水表進行浸泡，考察了水質中pH值對銅質水表中重金屬元素 Cu，Pb，Cd，Cr（VI）溶出的影響，實驗數據見表5。

表5 模擬自來水中pH值對水表中重金屬溶出的影響

圖3、圖4分別為模擬自來水中pH值對水表中重金屬Cu，Pb溶出的影響及模擬自來水中pH值對水表中重金屬Cd，Cr（VI）溶出的影響。由圖3、圖4可知，模擬自來水中pH值對水表中重金屬Cu，Pb，Cd，Cr（VI）溶出有一定的影響，尤其是在pH 4的酸性水質中，各元素的溶出量達到最大，Cu，Pb，Cd的溶出量均遠超出Ⅴ類地表水的要求。隨著pH值增大，各元素的溶出量迅速降低；在弱堿性pH 7～8之間，各元素的溶出量變化甚微；隨著堿性的增強，在pH 9時，各元素的溶出量達到最低，其中Cd，Cr（VI）元素均未檢出，接近Ⅱ類地表水的要求。

圖3 模擬自來水中pH值對水表中Cu，Pb溶出的影響

圖4 模擬自來水中pH值對水表中Cd，Cr（VI）溶出的影響

3 結論

(1)通過對銅質水表中重金屬溶出的研究，發現經模擬自來水浸泡后，各元素的溶出量一般是超純水的1.5～2倍，其溶出量由大到小依次為Cu，Pb，Cr（VI），Cd。

(2)水表中重金屬的溶出量隨浸泡時間延長先有明顯增加，后基本趨向穩定，由溶出變化曲線可知，一般在0.5 d時有一個溶出拐點，在4 d時基本達到飽和。

(3)水質的pH值對各元素的溶出有顯著影響，在pH 4的酸性水質中，各元素的溶出量最大；在pH值為9時，各元素的溶出量最小。

［1］GB/T 17219-1998 生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準［S］.

［2］GB 3838-2002 中華人民共和國地表水環境質量標準［S］.

［3］GB/T 17219-1998 生活飲用水輸配水設備及防護材料的安全性評價標準[S].

［4］GB3838-2002 中華人民共和國地表水環境質量標準[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

聯系人：施江煥；E-mail:ningbosjh@163.com

2011-10-23