仁懷市酒廠廢水中重金屬元素含量的測定

金 茜，王曼麗，令狐金卿，曾啟華

（遵義師范學院，黔北特色資源應用研究實驗室，貴州遵義 563000）

貴州茅臺酒是與蘇格蘭威士忌、法國科涅克白蘭地齊名的3大蒸餾名酒之一，是純天然的綠色食品[1]。貴州茅臺集團坐落于赤水河上游美酒河茅臺段[2]，赤水河是長江上游右岸較大的一條支流，發源于云南鎮雄縣，經云南、貴州、四川3省，在四川合江縣注入長江[3]，是“貴州茅臺酒”等名優白酒（醬香型）生產用水的水源地，因優質水源、豐富的微生物菌落環境，釀造了國酒茅臺，茅臺酒先后15次榮獲各種國際金獎[4]。醬香型白酒是我國特有的、具有悠久歷史的傳統酒種，是以優質高粱為原料，用小麥制成的高溫大曲做糖化劑發酵而成，其已成為貴州經濟發展的重點方面。但作為在白酒在生產過程中將產生的各種釀造廢水已受到廣泛關注[5-6]，有關仁懷土壤、高粱中重金屬含量的測定均有報道[7-8]，但關于酒廠廢水中重金屬含量的測定鮮有報道。為更好地了解酒廠廢水中重金屬元素含量及對赤水河流域生態環境的影響（國家級珍稀特有魚類保護區，如中華倒刺鲃、昆明裂腹魚、巖原鯉、黑尾近紅鲌等），對酒廠廢水進行了調查、取樣和分析，以期了解仁懷市酒廠廢水中重金屬元素含量及對赤水河流域生態環境的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

銅（copper，Cu）、鋅（zinc，Zn）、錳（manganese，Mn）、鉛（plumbum，Pb）、鎘（cadmium，Cd）、鉻（chromium，Cr）標準貯備溶液（1000μg/mL）：國家標準物質研究中心，使用時逐級稀釋；HNO3、HCl、HClO4等化學試劑：成都試劑廠化學純試劑；所用器皿均用稀HNO3浸泡24h以上，實驗用水為二次蒸餾水。

1.2 儀器與設備

TAS-986原子吸收分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；AUX220電子天平：日本島津公司；pHS-2C酸度計：上海大普儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 儀器工作參數的優化

按儀器使用說明打開儀器，并預熱，用2.00μg/mL Cu、Zn、Mn、Pb、Cd、Cr標準溶液進行儀器工作條件優化實驗，得各重金屬元素最佳分析條件，結果見表1。

表1 原子吸收分光光度計工作參數Table 1 The operating parameters of atomic absorption spectrometry

1.3.2 樣品的采集與處理

于2012—2013年對仁懷市酒廠進行調查，按水質分析要求采集了仁懷市酒廠廢水，并在水樣中加入適量濃硝酸，帶回后立即進行有關指標的分析[9]。

量取一定的水樣于150mL燒杯中，加入硝酸-高氯酸混合溶液，于調溫電熱板上消解，待水樣徹底消解完全后，用1%HNO3溶解殘渣，過濾至50mL容量瓶中，定容，用于元素分析。

1.3.3 重金屬元素混合標準溶液的配制

分別準確移取一定體積、質量濃度為100μg/mL的Cu、Zn、Mn、Pb、Cd、Cr標準溶液于50mL容量瓶中，用1%HNO3溶液定容，配制成質量濃度為0.00、0.20μg/mL、0.50μg/mL、1.00μg/mL、1.50μg/mL、2.00μg/mL、2.50μg/mL的混合標準溶液。

1.3.4 評價方法

單因子污染指數法：適用于某一個特定污染源或某一種特定污染物的評價。單項污染指數計算公式如下：

式中：Pi為環境中污染物i 的單項污染指數；Ci為環境中污染物i 的實測數據；Si為污染物的評價標準。

當單項污染指數Pi＞1時，表示為污染，Pi值越大，污染越嚴重。

綜合污染指數法：能較全面地反映樣品受污染的真實狀況，是目前應用較多的一種多因子質量評價方法[10]。綜合污染指數計算公式如下：

式中：PZ為重金屬元素綜合（復合）污染指數；Pi為元素單項污染指數；maxPi為重金屬元素中最大的單項污染指數值；Pˉi為幾種重金屬元素單項污染指數的平均值。

當綜合污染指數PZ≤0.7，安全；0.7＜PZ≤1.0，警戒線；1.0＜PZ≤2.0，輕度污染；2.0＜PZ≤3.0，中度污染；PZ＞3.0，重度污染[11]。

1.3.5 評價標準

根據國家標準GB8978-1996《污水綜合排放標準》中規定[12]，國家污水排放標準及地表水環境質量標準見表2。

表2 國家污水排放標準及地表水環境質量標準Table 2 The national discharged standard of sewage and environmental quality standards for surface water mg/L

2 結果與討論

2.1 重金屬元素標準曲線的繪制及檢出限

根據實驗要求，在儀器工作條件下，測定各重金屬元素標準溶液的質量濃度（C）及樣品溶液的吸光度值（A），繪制標準曲線。對各重金屬元素空白溶液進行11次測定，計算相對標準偏差（relative standard deviation，RSD）及各重金屬元素檢出限，結果見表3。

表3 重金屬元素檢測回歸方程與檢出限Table 3 The regression equation and detection limit of heavy metal elements determination

由表3可知，標準曲線線性好，方法靈敏度高，檢出限低，RSD%小于5%，符合質量控制要求。

2.2 酒廠廢水中重金屬元素的含量

在相同儀器條件下，分別測定樣品中各重金屬元素的吸光度值，根據標準曲線計算樣品中各重金屬元素的質量濃度，同時計算樣品中各重金屬元素的平均含量，結果見表4。

由表4可知，酒廠不同廢水中金屬元素含量不同，各種廢水中Zn含量較高（0.2500 mg/L～3.1625mg/L），Cu次之（0.0500mg/L～0.2375mg/L），其他重金屬離子含量低于檢出限，實驗中未檢出。同一種廢水中金屬元素的含量也不同，含量最高的是窖底水，Zn：3.1625mg/L，Cu：0.2375mg/L；其次是小作坊底鍋水，Zn：2.2500mg/L，Cu：0.0750mg/L，重金屬Pb、Cd、Cr含量均低于檢出限，但小作坊底鍋水中金屬元素錳被檢出，說明小作坊釀酒中高錳酸鉀添加較多，這是造成赤水河茅臺段斷面水體高錳酸鹽指數值增高的原因[13-15]。

表4 酒廠廢水樣品中重金屬元素含量Table 4 The contents of heavy metal elements in samples of distillery waste water mg/L

實驗表明，酒廠排放的各種廢水中，除小作坊底鍋水及窖底水中金屬元素鋅達國家廢水排放二級標準外，其余被檢測元素含量均可達到國家廢水排放一級標準。說明酒廠廢水中金屬元素含量不高，特別是重金屬元素含量很低，因此，對赤水河流域水體不會造成重金屬污染[16]。

2.3 仁懷市酒廠廢水中重金屬元素污染評價

用單項污染指數和綜合污染指數法對酒廠廢水中重金屬元素進行污染評價。當被測重金屬元素含量較低，未檢出時，其重金屬元素含量可按最低檢出限計算（各重金屬元素檢出限分別為Cu：0.0210mg/L、Zn：0.0124mg/L，Mn：0.0126mg/L，Pb：0.0180mg/L，Cd：0.0233mg/L，Cr：0.3667mg/L），同時用污染指數進行評價，結果見表5。

表5 酒廠廢水中重金屬元素污染狀況Table 5 Contamination status of heavy metal elements of distillery waste water

由表5可知，小作坊底鍋水和窖底水中鋅的單項污染指數較大，分別為1.125和1.581，屬輕度污染，而其他廢水中重金屬元素的單項污染指數都較小，遠均低于0.7，屬安全、清潔等級。同樣小作坊底鍋水和窖底水綜合污染指數大于0.7，但低于2.0，屬輕度污染，而酒尾子水和鍋底水中重金屬元素的單項污染指數和綜合污染指數都很小，均遠低于0.7，屬安全等級。由此可見，仁懷市酒廠排放的廢水中重金屬含量很低，屬安全等級，因而對赤水河河水不會產生重金屬污染。

3 結論

（1）仁懷市酒廠廢水呈強酸性，pH值為2.95～3.54，仁懷市酒廠廢水中重金屬元素含量較低，除小作坊底鍋水及窖底水中金屬元素鋅達國家廢水排放二級標準外，其余重金屬元素含量均可達到國家廢水排放一級標準。

（2）仁懷市酒廠排放的廢水中，除小作坊底鍋水和窖底水鋅的單項及綜合污染指數較大、屬輕度污染外，其他廢水重金屬元素單項污染指數和綜合污染指數都很小，遠低于0.7，屬安全、清潔等級，因此對赤水河河水不會造成重金屬污染。但對廢水中氨態氮、硝態氮及磷的含量應隨時進行監測。

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