南昌經(jīng)開(kāi)區(qū)環(huán)境中有害重金屬污染調(diào)查與研究

于　榮，廖曉峰，王巧煥，梁華正

(東華理工大學(xué)， 江西　南昌　330038)

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南昌經(jīng)開(kāi)區(qū)環(huán)境中有害重金屬污染調(diào)查與研究

于榮，廖曉峰，王巧煥，梁華正

(東華理工大學(xué)， 江西南昌330038)

采用原子吸收分光光度計(jì)，用濃縮火焰原子吸收法，檢測(cè)南昌經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)周邊環(huán)境中土壤及地表水中銅、鎘、鉻、鉛四種重金屬的含量，該方法簡(jiǎn)單快捷有效，靈敏度高，干擾少，對(duì)樣品的測(cè)定結(jié)果滿意。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：所測(cè)土樣中除農(nóng)田用地的鎘和鉛未符合土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其他均達(dá)標(biāo)，水樣根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，其中的鎘、鉻、鉛均受到不同程度污染。

土壤；地表水；重金屬元素；火焰原子吸收法

南昌經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)始建于1992年，2000年4 月經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)升格為國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)，是江西省第一個(gè)國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū),然而隨著經(jīng)開(kāi)區(qū)規(guī)模不斷擴(kuò)大，效益不斷攀升，很多企業(yè)并沒(méi)有把環(huán)保放在第一位，依然遵循的是“先污染，再治理”，沒(méi)有完善的排污凈化措施，污水經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后直接排放至河道，園區(qū)內(nèi)的河道很多都已被污染，企業(yè)所排放的工業(yè)“三廢”也直接污染了大氣、土壤，影響了園區(qū)內(nèi)的居民的健康生活。本課題對(duì)南昌經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)周邊環(huán)境中有害重金屬污染狀況進(jìn)行調(diào)查研究。

通常重金屬分析方法有：紫外可分光光度法(UV)、原子吸收法(AAS)、原子熒光法(AFS)、電感耦合等離子體法(ICP)、X熒光光譜(XRF)、電感耦合等離子質(zhì)譜法(ICP-MS)[1-6]。也有的采用X熒光光譜(XRF)分析，優(yōu)點(diǎn)是無(wú)損檢測(cè)，可直接分析成品，但檢測(cè)精度和重復(fù)性不如光譜法，本研究采用原子吸收法(AAS)測(cè)定。

1　實(shí)　驗(yàn)

1.1儀器與試劑

1.1.1實(shí)驗(yàn)主要儀器與設(shè)備

WFX-120原子吸收分光光度計(jì)：北京瑞麗光學(xué)儀器廠；BS223S分析天平：北京賽多利斯儀器有限公司；101-0電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海新諾儀器設(shè)備有限公司。

1.1.2原料與試劑

(1)樣品

樣品采自南昌經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)周邊工礦企業(yè)及天然河川及湖泊(詳見(jiàn)表1)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法采樣。

表1　實(shí)驗(yàn)所用樣品及其pHTable 1　The samples of the experiment and pH

續(xù)表1

3齊洛瓦電器生產(chǎn)區(qū)6.363杭蕭鋼構(gòu)有限公司廢水7.054齊洛瓦電器綠化地4.464東華理工大學(xué)食堂泔水5.65杭蕭鋼構(gòu)有限公司7.225東華理工大學(xué)冷凝罐水6.56東華理工大學(xué)食堂周圍7,856東華理工大學(xué)池塘水6.737東華理工大學(xué)土山7.227清華科技園附近污水河7.238東華理工大學(xué)生活區(qū)7.138黃家湖水6.989東華理工大學(xué)教學(xué)區(qū)4.179億通汽車制造廠廢水7.9310經(jīng)開(kāi)區(qū)園區(qū)內(nèi)公路兩側(cè)綠化地7.7910江西林科所池塘水6.7711清華科技園附近污水河道旁菜地3.9211晨鳴紙業(yè)有限公司池塘水6.9212清華科技園附近綠化地5.6112南昌硬質(zhì)合金有限公司廢水6.8913晨鳴紙業(yè)有限公司3.8613白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河(靠生活區(qū))7.0614白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河道旁菜地6.2214白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河(靠工業(yè)區(qū))6,9815江西鋼城6.1815江西鋼城附近受污河道廢水7.0316艾菲格爾飼料廠5.8216艾菲格爾飼料廠廢水6.82

(2)供試試劑

鹽酸(HCl),硝酸(HNO3)，氫氟酸(HF),過(guò)氧化氫(H2O2)，氯化銨(Cr基體改進(jìn)劑)，王水，所用試劑均為優(yōu)級(jí)純；實(shí)驗(yàn)室用水為一次水。

標(biāo)準(zhǔn)液及質(zhì)控樣：Cu、Cr、Cd、Pb，并將其逐級(jí)稀釋至標(biāo)準(zhǔn)使用溶液備用。

1.2實(shí)驗(yàn)步驟

1.2.1樣品的預(yù)處理

取一定量土樣于坩堝中，置干燥箱中烘干，溫度為105 ℃，時(shí)間為3 h，干燥后進(jìn)行碾磨，過(guò)160目篩，用分析天平稱量，每份取0.5 g置聚四氟乙烯燒杯中備用，每份土樣都用數(shù)字符號(hào)標(biāo)記好。

1.2.2測(cè)定

采用原子吸收分光光度法對(duì)樣品中四種重金屬含量進(jìn)行測(cè)定。

1.3測(cè)定及結(jié)果

1.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的測(cè)定

以各濃度系列標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

圖1　銅標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1　The standard curve of Cu

圖2　鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2　The standard curve of Cd

圖3　鉻標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.3　The standard curve of Cr

圖4　鉛標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.4　The standard curve of Pb

1.3.2測(cè)定結(jié)果

根據(jù)吸光度測(cè)定各樣品中所含的重金屬含量。

(1)土樣

表2土樣的各重金屬含量

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

續(xù)表2

1318.209118.6487.99889.7491430.133108.4376.399784.4131523.529130.8927.91690.80116258.21461.4396.24691.234

(2)水樣

表3水樣中各重金屬含量

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

2　結(jié)果與討論

2.1評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-2008)進(jìn)行評(píng)價(jià)[7-12]。

2.2土樣測(cè)定結(jié)果分析與討論

根據(jù)測(cè)定結(jié)果與環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-2008)的比對(duì)，發(fā)現(xiàn)，土樣中Cu、Cr含量均未超過(guò)各自用地的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，其中Cu含量最高為艾菲格爾飼料廠(258.214 mg/kg)，其次為齊洛瓦電器生產(chǎn)區(qū)(107.96 mg/kg)，但都低于工業(yè)用地二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的500 mg/kg，其他土樣的Cu含量均在10～50 mg/kg之間。Cr含量最高的為江西鋼城(130 mg/kg)，其次為晨鳴紙業(yè)有限公司(118.648 mg/kg)，最低為艾菲格爾飼料廠(61.439 mg/kg)，其他土樣均在90～110 mg/kg之間，遠(yuǎn)低于居民用地(400 mg/kg)、商業(yè)用地(800 mg/kg)和工業(yè)用地(1000 mg/kg)標(biāo)準(zhǔn)。所有土樣Cd含量均不超過(guò)10 mg/kg，符合居民用地(10 mg/kg)、商業(yè)用地(20 mg/kg)和工業(yè)用地(20 mg/kg)標(biāo)準(zhǔn)，但清華科技園附近污水河道旁菜地屬于農(nóng)業(yè)用地，且pH=3.92，Cd含量應(yīng)小于0.25 mg/kg，而其含量為5.952 mg/kg，超標(biāo)倍數(shù)為24倍，另，白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河道旁菜地同屬于農(nóng)業(yè)用地，且pH=6.22，Cd含量應(yīng)小于0.4 mg/kg，而其含量為6.3997 mg/kg，超標(biāo)倍數(shù)為16倍，其中Cr含量最少的是杭蕭鋼構(gòu)有限公司，僅為0.22 mg/kg。和Cd類似，所有土樣Pb含量均低于居民用地(300 mg/kg)、商業(yè)用地(600 mg/kg)和工業(yè)用地(600 mg/kg)標(biāo)準(zhǔn)，最高為校生活區(qū)(161.417 mg/kg)，最低為江西報(bào)社印務(wù)中心綠化地(43.513 mg/kg)，但清華科技園附近污水河道旁菜地和白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河道旁菜地均屬于農(nóng)業(yè)用地， Pb含量應(yīng)小于50 mg/kg，而其含量分別為58.928 mg/kg和84.413 mg/kg，超標(biāo)倍數(shù)分別為為1.2倍和1.69倍，可見(jiàn)，這兩處土壤因在工業(yè)園區(qū)內(nèi)，且處于受污河流兩側(cè)，由于污水滲透、大氣沉降、含鉛農(nóng)藥的使用等因素導(dǎo)致重金屬長(zhǎng)期累積，使土壤受到污染，遠(yuǎn)高于背景值，不宜作為農(nóng)業(yè)用地，種植瓜果蔬菜等。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在所有土樣中，四種重金屬的含量大小普遍為Cr>Pb>Cu>Cd，而且除個(gè)別土樣外，各金屬在土壤的含量是相對(duì)穩(wěn)定，見(jiàn)圖5～圖9。

圖5　各土樣銅含量對(duì)比Fig.5　The contrast of Cu content in soil samples

圖6　各土樣鉻含量對(duì)比Fig.6　The contrast of Cr content in soil samples

圖7　各土樣鎘含量對(duì)比Fig.7　The contrast of Cd content in soil samples

圖8　各土樣鉛含量對(duì)比Fig.8　The contrast of Pd content in soil samples

圖9　土樣中各金屬元素含量對(duì)比Fig.9　The contrast of metal elements content in soil samples

2.3水樣結(jié)果的分析與討論

根據(jù)所得結(jié)果與地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)相比對(duì)，發(fā)現(xiàn)，各水樣中Cu含量并未超標(biāo)，且都符合Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明并未受此重金屬的污染，而其他三種重金屬均在水樣中存在超標(biāo)現(xiàn)象。其中除江西報(bào)社印務(wù)中心、齊洛瓦電器、杭蕭鋼構(gòu)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，其他水樣的Cr含量都超過(guò)了Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)(0.1 mg/L)，超標(biāo)范圍在1.2～3.0倍之間，超標(biāo)最嚴(yán)重的是艾菲格爾飼料廠(0.3014 mg/L)。在所有水樣中，除齊洛瓦電器、杭蕭鋼構(gòu)有限公司、校食堂泔水、江西林科所池塘水、南昌硬質(zhì)合金有限公司外，其他水樣中Cd含量都有不同程度的超標(biāo)，其中含量最高的是艾菲格爾飼料廠(0.0274 mg/L)，相對(duì)于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)(0.01 mg/L)，超標(biāo)2.74倍，而所測(cè)的所有水樣中，鉛的含量全都超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)(0.1 mg/L)，其中含量最高是的江西報(bào)社印務(wù)中心(0.21 mg/L)，超標(biāo)2.1倍，可能是由于印刷廠工作時(shí)，所使用的油墨隨大氣沉降到水池，長(zhǎng)期積累，導(dǎo)致鉛含量超標(biāo)。同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在所有水樣中，四種重金屬的含量在各自的水樣中并不穩(wěn)定，需視不同的情況而定，但鉛和鉻的含量都大于銅、鎘的含量。

根據(jù)結(jié)果，還發(fā)現(xiàn)，清華科技園附近污水河、晨鳴紙業(yè)有限公司池塘水、白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河(靠生活區(qū))、白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河(靠工業(yè)區(qū))、江西鋼城附近受污河道、艾菲格爾飼料廠所采集的這些水樣的Cr、Cd、Pb含量均超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，一方面可能由于地處工業(yè)園區(qū)，重工業(yè)污染導(dǎo)致重金屬含量的超標(biāo)，另一方面由于自身企業(yè)所生產(chǎn)是產(chǎn)品本身重金屬含量高，排放量大，且排污措施做得不到位導(dǎo)致超標(biāo)，三條受污河道由于重金屬超標(biāo)，河水已不適用于農(nóng)業(yè)用水，不能澆灌菜地果園，而且河水中的魚蝦等不適宜食用，河道周圍土壤中的重金屬含量也應(yīng)會(huì)高于背景值。

圖10　各水樣銅含量對(duì)比Fig.10　The contrast of Cu content in water samples

圖11　各水樣鉻含量對(duì)比Fig.11　The contrast of Cr content in water samples

圖12　各水樣鎘含量對(duì)比Fig.12　The contrast of Cd content in water samples

圖13　各水樣鉛含量對(duì)比Fig.13　The contrast of Pd content in water samples

圖14　水樣中各金屬元素含量對(duì)比Fig.14　The contrast of metal elements content in water samples

3　結(jié)　論

論文南昌經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)周邊環(huán)境為研究氛圍，通過(guò)戶外調(diào)查、采樣和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相結(jié)合的方法，并對(duì)各類重金屬在各地地表水、土壤中的含量進(jìn)行分析，所獲主要研究成果如下：

(1) 在所采集的16個(gè)土樣中，Cu和Cr均符合各自用地的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值，Cd和Pb清華科技園附近污水河道旁菜地和白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河道旁菜地均屬于農(nóng)業(yè)用地，他們的Cd含量分別為5.952 mg/kg和6.3997 mg/kg，超標(biāo)倍數(shù)為24倍和16倍，Pb含量分別為58.928 mg/kg和84.413 mg/kg，超標(biāo)倍數(shù)分別為為1.2倍和1.69倍，因此這兩塊地都受到工業(yè)或農(nóng)藥等的污染，不適宜作為農(nóng)業(yè)用地，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在所有土樣中，四種重金屬的含量大小普遍為Cr>Pb>Cu>Cd，而且除個(gè)別土樣外，各金屬在土壤的含量是相對(duì)穩(wěn)定。

(2) 在所采集的16個(gè)水樣中，Cu含量符合各自的用水標(biāo)準(zhǔn)，而Cr、Cd、Pb三種重金屬含量幾乎都不同程度超過(guò)了各自的標(biāo)準(zhǔn)，Cr的超標(biāo)范圍在1.2～3.0倍之間，Cd的超標(biāo)范圍在1.2～3.3倍之間，含量最高的都是艾菲格爾飼料廠，所有水樣中的Pb含量均超標(biāo)，超標(biāo)范圍在1.1～2.1之間，其中含量最高是的江西報(bào)社印務(wù)中心(0.21 mg/L)，同時(shí)還發(fā)現(xiàn)在所有水樣中，四種重金屬的含量在各自的水樣中并不穩(wěn)定，需視不同的情況而定，但鉛和鉻的含量都大于銅、鎘的含量。

(3) 清華科技園附近污水河、晨鳴紙業(yè)有限公司池塘水、白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河(靠生活區(qū))、白水湖工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水河(靠工業(yè)區(qū))、江西鋼城附近受污河道、艾菲格爾飼料廠所采集的這些水樣的Cr、Cd、Pb含量均超出Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明工業(yè)園區(qū)環(huán)境問(wèn)題不容樂(lè)觀，工業(yè)“三廢”亂排亂放現(xiàn)象未得到控制，水體污染已經(jīng)影響當(dāng)?shù)鼐用竦慕】瞪睢?/p>

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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

于榮(1965-)，女，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師，從事化學(xué)分析。

廖曉峰(1965-)，男，博士，教授，碩導(dǎo)，從事食品藥品分析，已發(fā)表論文40余篇。

X508

A

1001-9677(2016)08-0151-05