主题:【第十一届原创】基于ICP-MS探讨某地区井水中铁、锰、钡、锶、铅、镉、砷的分布特征

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随着现代工业的迅速发展,环境中重金属、农药等污染日益严重,而且城市的工业区一般集中在郊区,郊区受到的污染要高于城市中心。一旦暴露于受重金属污染的环境中,铅、镉等重金属其可通过消化道和呼吸道等进入体内,分布于全身各个器官组织,严重损害人体健康。饮水健康受环境的影响更加明显,为此监测饮水中的重金属含量对于居民健康尤为重要,而目前大部分农村地区依然依靠井水作为生活用水,据报道,井水中的铁、锰易超标。为此,我们借助ICP-MS能同时分析多种元素的强大功能,采集某地区井水样品1400余份,测量其中的金属和类金属元素,并对这些元素在地区间的分布作一探讨,为指导居民用水提供指导。
1.2  水样的收集与处理
水样的采集方法:选取A、B、C和D四个地方抽样地区,每个地区按照东、西、南、北、中5个方位随机抽取一个行政村,每个行政村按照东、西、南、北、中5个方位抽取1口水井进行采样,每个点采集井水样50mL,加入0.1mL硝酸酸化,将收集好的水样置于4℃冰箱保存,备用。剔除浑浊和标识不清的水样后,共采集有效水样1400份。
水样的前处理:将水样放置室温,超声5分钟,再取10ml水样用0.45微米过滤,待测。
1. 3 仪器分析条件
ICP-MS测试条件:射频功率:1550 w;冷却气:15.0 L/min;载气:0.80 L/min,补偿气:0.28 L/min;采样深度:8.0 mm;蠕动泵转速:0.1 rps;雾化室温度:2 ℃;扫描方式:跳峰;分析模式:氦模式;氦气流速:4.2 ml/min;氧化物产率:CeO+/Ce+ < 2.0%,双电荷产率:Ce++/Ce+< 1.5%。
1.4 水样的测定
选择测定元素55Mn、57Fe、75As、88Sr、111Cd、、1137Ba、208Pb和内标元素45Sc、72Ge、115In、209Bi,依次将标准空白,标准工作系列溶液和样品溶液引入仪器测定,在线加入内标,标准曲线法对样品溶液待测元素进行定量。
1.5 数据的统计处理
所有统计学分析及制图均采用SPSS 19.0。多次测定数值以算数均数和标准差(±S)表示。不符合正态分布的数据进行常用对数转换符合正态分布后在进行方差分析,频数数据用卡方检验。
2  结果
2.1 四县区井水样的元素含量
根据国家《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006对金属或类金属限值的判定,四个地方的水样中,Pb、Cd、As的含量均未超标且大部分样品的检测值低于方法检出限,故未做统计分析。Fe、Sr、Ba的含量经对数转换后符合正态分布,结果如表1。锰的中位数为A 0.00 19 mg/L、B 0.00063 mg/L、C 0.00072 mg/L、D区 0.00049 mg/L;每个县区均有锰超标,如表2。

由表1,经过方差分析两两两比较后发现,水中锶含量A和C县无显著差异,其他县区之间差异有显著性;水中钡含量A和B差异无显著性,其他县区之间差异有显著性;水中铁含量各县区均不同,差异有显著性。
由表2,从表2 发现,A、B、C和D区四个县区井水中锰的超标率分别为6.5%、1.2%、7.4%、9.2%,有显著性统计学差异。
3  讨论
井水中的矿物元素不但受地质环境的影响,还受环境污染的影响。本次发现,锰超标率较高的地方工业较为发达,而且锰最高超标10倍以上。有意思的是 钡元素的含量还和井深有关系,井深越大,钡含量越高。对人体有益的元素锶在井水中的含量都比较高,这估计也是有些井水比较甘甜的原因。
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锰的含量和工业生产活动有关,不知道那类工业生产影响大一些呢。