水源水重金属环境质量现状评价
目 录
1 绪论 1
1.1 水体重金属的危害和来源 1
1.2 环境监测布点方法 2
1.3 样品预处理 2
1.3.1 湿法消解 2
1.3.2 干法消解 2
1.3.3 微波消解 3
1.4 金属元素的测定 3
1.4.1 ICP—OES简介 3
1.4.2 在水和废水监测中的应用 4
1.5 重金属污染环境评价方法研究 4
1.5.1 单因子指数方法 4
1.5.2 聚类分析模型法 4
1.5.3 内梅罗综合污染指数法 4
1.6 研究工作总体思路和框架 5
1.6.1 研究目的 5
1.6.2 研究特色 5
2 实验部分 5
2.1 淮安市二河流域水质监测布点与优化研究 5
2.2 试剂与仪器 7
2.2.1 试剂 7
2.2.2 仪器 7
2.3 标准曲线的绘制 8
2.3.1 标准溶液的配制 8
2.3.2 标准曲线的绘制 9
2.3.3 标准曲线的考察 9
2.4 方法学评价 9
2.4.1 精密度 9
2.4.2 准确度 9
2.4.3 回收率 10
2.5 水体重金属的检测 10
2.5.1 预处理 10
2.5.2 实验检测 10
2.6 底泥重金属的检测 10
2.6.1 预处理 10
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2.6.2 底泥消解 10
2.6.3 实验检测 11
2.7 评价方法 11
2.7.1 环境质量现状评价 11
2.7.2 健康风险评价 11
3 结果与评价 12
3.1 标准曲线 12
3.1.1 标准曲线绘制 12
3.1.2 标准曲线评价 13
3.2 水体指标元素监测 13
3.2.1 水体指标元素监测结果 13
3.2.2 枯水季、丰水季指标元素含量变化 13
3.3 底泥监测 17
3.3.1 底泥检测结果 17
3.3.2 二河上下游重金属含量比较 17
3.4 健康风险评价 19
3.4.1 基因毒物质年风险值评价 19
3.4.2 躯体毒物质年风险值评价 19
3.4.3 取水口处毒物质年风险值评价 20
3.5 实验过程评价 20
3.5.1 精密度 20
3.5.2 准确度 20
3.5.3 回收率 20
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
据世界卫生组织调查显示,80%的人类疾病与水质污染有关。饮用水是指人日常生活中喝的水与用的水。许多重金属作为环境污染物和潜在的有毒污染物已经引起了世界各国科学家的高度重视,特别是As，Cd，Hg等有毒重金属广泛分布在自然环境中,可通过饮用水途径对人体健康产生危害。
1.1 水体重金属的危害和来源
镉污染的主要来源是有色金属矿产开采和冶炼所排出的废水、废气和废渣；而且，煤和石油燃烧排出的烟气，含镉肥料的使用也是造成镉污染的原因。另外，用镉做原料或催化剂的电镀、合金制造、电池、雷达、半导体元件、焊料、颜料、照相材料、电视机荧光屏、化肥、杀虫剂、塑料、弹药等生产中也可能向环境中排放含镉废物。
铬在电镀、皮革、制药、研磨剂、防腐剂、颜料以及合成催化剂等方面有广泛用途，因此在其生产中均可产生含铬三废。在生产中含铬废渣的堆放也是一个重要污染来源，含铬废渣的任意堆放，雨水冲淋，大量铬熔渗和流失，造成环境污染。
镍污染是由镍及其化合物所引起的环境污染。冶炼镍矿石及冶炼钢铁时，部分矿粉会随气流进入大气。在焙烧过程中也有镍及其化合物排出，主要为不溶于水的硫化镍（NiS），氧化镍（NiO）、金属镍粉尘等，成为大气中的颗粒物。燃烧生成的镍粉尘遇到热的一氧化碳，会生成易挥发的、剧毒的致癌物羰基镍。镀镍工业、机器制造业、金属加工业的废水中常含有镍，常用碱法处理工业废水，使其生成氢氧化镍[Ni(OH)2]沉淀而清除掉。镍可在土壤中富集，含镍的大气颗粒物沉降、含镍废水灌溉、动植物残体腐烂、岩石风化等都是土壤中镍的来源。
砷污染主要来源于采矿、金属冶炼、煤炭燃烧、含砷农药的各种砷化合物，
以粉尘、烟尘、废气和废水等形式污染环境[1]
铅对环境的污染，一是由冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业，尤其是来自有色金属冶炼过程中所排出的含铅废水、废气和废渣造成的。二是由汽车排出 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
的含铅废气造成的，汽油中用四乙基铅作为抗爆剂（每公斤汽油用1—3g），在汽油燃烧过程中，铅便随汽车排出的废气进入大气。世界上已有两亿多辆汽车，每年排出的总铅量达40万吨，成为大气的主要铅污染。
铝材是生产过程中环境污染最大的金属材料之一。铝电解生产过程中产生大量的温室效应气体CO2和全氟化碳（主要是CF4和少量的C2F6），散发有害气体（氟化氢和二氧化硫）、粉尘（含氟粉尘、氧化铝和碳粉）和沥青挥发份（苯并芘）等有害物质，这些废物如不得到有效处理，将产生严重的环境和生态问题，因此，铝工业的环境问题多少年来一直到人们的关注。在铝电解烟气中，氟化氢是最主要的污染物，因此检测烟气中氟化氢的含量是判断电解铝厂排放是否达标的重要标准之一。如何有效降低氟化氢的排放成为了一个重要的研究课题。
1.2 环境监测布点方法
河流监测布点是河流监测的首要环节。布点的合理性关乎实验的准确性。合理的布点首先建立在对实验目的的把握程度，其二建立在对河流及两岸环境的认知上。河流的布点也要不断揣度与优化，不是越多越好。合理检测布点的方法参照环境监测布点。
目前常用的方法有主成分子集合选择法[2]、人工神经网络法[3]、Fisher[4]、投影寻踪分类模型[5]、灰色局势物元分析法[6]、模糊数学方法[7]、TOPSIS法[8]等，优化布点模型大多是统计模型，且各有优势，必要时结合使用。
1.3 样品预处理
样品的消解过程直接影响到待测样品分析测试的检出限、准确度和精密度。目前对于样品中金属元素测定的预处理方法有湿法消解、干法消解和微波消解等。
1.3.1 湿法消解
湿法消解法一般使用HNO3、HCl、H2SO4、H2O2、HClO4等酸或混酸来分解有机试样。HNO3是湿法消解常用的酸，氧化性强、易挥发，要测定易挥发元素时不使用。浓H2SO4是一种高沸点强氧化性酸，可使有机物快速脱水、炭化，几乎可破坏所有的有机物，但H2SO4不易蒸发除去，可能会给随后的原子吸收测定造成干扰。对于难以氧化的有机样品，使用HClO4会加快试样分解速度，但操作不当会引起爆炸。湿法消解法使用试剂量大、空白值高，所以对试剂纯度要求高，对环境也有一定的污染
1 绪论 1
1.1 水体重金属的危害和来源 1
1.2 环境监测布点方法 2
1.3 样品预处理 2
1.3.1 湿法消解 2
1.3.2 干法消解 2
1.3.3 微波消解 3
1.4 金属元素的测定 3
1.4.1 ICP—OES简介 3
1.4.2 在水和废水监测中的应用 4
1.5 重金属污染环境评价方法研究 4
1.5.1 单因子指数方法 4
1.5.2 聚类分析模型法 4
1.5.3 内梅罗综合污染指数法 4
1.6 研究工作总体思路和框架 5
1.6.1 研究目的 5
1.6.2 研究特色 5
2 实验部分 5
2.1 淮安市二河流域水质监测布点与优化研究 5
2.2 试剂与仪器 7
2.2.1 试剂 7
2.2.2 仪器 7
2.3 标准曲线的绘制 8
2.3.1 标准溶液的配制 8
2.3.2 标准曲线的绘制 9
2.3.3 标准曲线的考察 9
2.4 方法学评价 9
2.4.1 精密度 9
2.4.2 准确度 9
2.4.3 回收率 10
2.5 水体重金属的检测 10
2.5.1 预处理 10
2.5.2 实验检测 10
2.6 底泥重金属的检测 10
2.6.1 预处理 10
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2.6.2 底泥消解 10
2.6.3 实验检测 11
2.7 评价方法 11
2.7.1 环境质量现状评价 11
2.7.2 健康风险评价 11
3 结果与评价 12
3.1 标准曲线 12
3.1.1 标准曲线绘制 12
3.1.2 标准曲线评价 13
3.2 水体指标元素监测 13
3.2.1 水体指标元素监测结果 13
3.2.2 枯水季、丰水季指标元素含量变化 13
3.3 底泥监测 17
3.3.1 底泥检测结果 17
3.3.2 二河上下游重金属含量比较 17
3.4 健康风险评价 19
3.4.1 基因毒物质年风险值评价 19
3.4.2 躯体毒物质年风险值评价 19
3.4.3 取水口处毒物质年风险值评价 20
3.5 实验过程评价 20
3.5.1 精密度 20
3.5.2 准确度 20
3.5.3 回收率 20
结 论 22
致 谢 23
参考文献 24
1 绪论
据世界卫生组织调查显示,80%的人类疾病与水质污染有关。饮用水是指人日常生活中喝的水与用的水。许多重金属作为环境污染物和潜在的有毒污染物已经引起了世界各国科学家的高度重视,特别是As，Cd，Hg等有毒重金属广泛分布在自然环境中,可通过饮用水途径对人体健康产生危害。
1.1 水体重金属的危害和来源
镉污染的主要来源是有色金属矿产开采和冶炼所排出的废水、废气和废渣；而且，煤和石油燃烧排出的烟气，含镉肥料的使用也是造成镉污染的原因。另外，用镉做原料或催化剂的电镀、合金制造、电池、雷达、半导体元件、焊料、颜料、照相材料、电视机荧光屏、化肥、杀虫剂、塑料、弹药等生产中也可能向环境中排放含镉废物。
铬在电镀、皮革、制药、研磨剂、防腐剂、颜料以及合成催化剂等方面有广泛用途，因此在其生产中均可产生含铬三废。在生产中含铬废渣的堆放也是一个重要污染来源，含铬废渣的任意堆放，雨水冲淋，大量铬熔渗和流失，造成环境污染。
镍污染是由镍及其化合物所引起的环境污染。冶炼镍矿石及冶炼钢铁时，部分矿粉会随气流进入大气。在焙烧过程中也有镍及其化合物排出，主要为不溶于水的硫化镍（NiS），氧化镍（NiO）、金属镍粉尘等，成为大气中的颗粒物。燃烧生成的镍粉尘遇到热的一氧化碳，会生成易挥发的、剧毒的致癌物羰基镍。镀镍工业、机器制造业、金属加工业的废水中常含有镍，常用碱法处理工业废水，使其生成氢氧化镍[Ni(OH)2]沉淀而清除掉。镍可在土壤中富集，含镍的大气颗粒物沉降、含镍废水灌溉、动植物残体腐烂、岩石风化等都是土壤中镍的来源。
砷污染主要来源于采矿、金属冶炼、煤炭燃烧、含砷农药的各种砷化合物，
以粉尘、烟尘、废气和废水等形式污染环境[1]
铅对环境的污染，一是由冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业，尤其是来自有色金属冶炼过程中所排出的含铅废水、废气和废渣造成的。二是由汽车排出 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
的含铅废气造成的，汽油中用四乙基铅作为抗爆剂（每公斤汽油用1—3g），在汽油燃烧过程中，铅便随汽车排出的废气进入大气。世界上已有两亿多辆汽车，每年排出的总铅量达40万吨，成为大气的主要铅污染。
铝材是生产过程中环境污染最大的金属材料之一。铝电解生产过程中产生大量的温室效应气体CO2和全氟化碳（主要是CF4和少量的C2F6），散发有害气体（氟化氢和二氧化硫）、粉尘（含氟粉尘、氧化铝和碳粉）和沥青挥发份（苯并芘）等有害物质，这些废物如不得到有效处理，将产生严重的环境和生态问题，因此，铝工业的环境问题多少年来一直到人们的关注。在铝电解烟气中，氟化氢是最主要的污染物，因此检测烟气中氟化氢的含量是判断电解铝厂排放是否达标的重要标准之一。如何有效降低氟化氢的排放成为了一个重要的研究课题。
1.2 环境监测布点方法
河流监测布点是河流监测的首要环节。布点的合理性关乎实验的准确性。合理的布点首先建立在对实验目的的把握程度，其二建立在对河流及两岸环境的认知上。河流的布点也要不断揣度与优化，不是越多越好。合理检测布点的方法参照环境监测布点。
目前常用的方法有主成分子集合选择法[2]、人工神经网络法[3]、Fisher[4]、投影寻踪分类模型[5]、灰色局势物元分析法[6]、模糊数学方法[7]、TOPSIS法[8]等，优化布点模型大多是统计模型，且各有优势，必要时结合使用。
1.3 样品预处理
样品的消解过程直接影响到待测样品分析测试的检出限、准确度和精密度。目前对于样品中金属元素测定的预处理方法有湿法消解、干法消解和微波消解等。
1.3.1 湿法消解
湿法消解法一般使用HNO3、HCl、H2SO4、H2O2、HClO4等酸或混酸来分解有机试样。HNO3是湿法消解常用的酸，氧化性强、易挥发，要测定易挥发元素时不使用。浓H2SO4是一种高沸点强氧化性酸，可使有机物快速脱水、炭化，几乎可破坏所有的有机物，但H2SO4不易蒸发除去，可能会给随后的原子吸收测定造成干扰。对于难以氧化的有机样品，使用HClO4会加快试样分解速度，但操作不当会引起爆炸。湿法消解法使用试剂量大、空白值高，所以对试剂纯度要求高，对环境也有一定的污染
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