福建省饮用水中的常规重金属元素和稀土元素的调查分析

叶露欢

（福州市自来水有限公司水质监测站，福建 福州 350001）

工业生活污水以及矿业废水等废水在没有经过相应处理就随意排放，这引发水体受重金属污染，导致土壤受污染。不论是直接饮水、还是食用使用了污水灌溉生长的蔬菜粮食等途径，都会引发重金属中毒[1]。重金属元素超标对人体造成伤害重点包含三个类型：一是对肝脏的伤害；二是带来血液循环系统的损伤；三是危害人的神经系统，破坏神经系统的正常功能[2]。

现今，稀土元素在高科技领域得到广泛应用,对其的研究也在不断深入,它在促进生产力的同时,也会产生一些必须引起人们关注的问题，它同常规重金属元素相同，在进入生态环境以后会通过不同的食物链进入植物、动物和人类体内。但是，至今为止还没有相关确凿的研究实验数据阐明稀土元素与人体必需元素之间的关系，在水体方面还未见有关稀土元素的研究，因而，对它不同方面的研究和探索势必成为一种趋势，研究稀土金属元素对生态环境和人体健康的影响领域也将会是应用稀土元素必须关注的一个重点。

目前大部分研究都集中在水源地的水质以及个别城市对于本市主要地区的一些管网点上，比如陕西省汉中市对饮用水水源地水质调查分[3]，山西省太原市对饮用水中10种常规重金属元素含量进行分析研究[4]，贵州省贵阳市对12个采样点的水质进行13种常规重金属元素检测分析[5]，广州市和宁波市本市内的饮用水有进行几种常规重金属元素的检测分析，目前福建省内还没有针对本省饮用水里的常规重金属元素以及稀土元素进行覆盖面较大的检测分析，本次研究本着探索研究的目的，对全省在用的水厂出厂水和管网水的水质进行19种常规重金属元素和16种稀土元素的含量进行检测，分析水质情况，通过水质情况探讨水厂相关工艺情况以及了解市政管网管道之间的安全性。

1 研究方案

1.1 水样采集及保存

本次采样时间为9月和11月2个月份，共计采得176个实验样品，容器为事先洗净并且加硝酸酸化的250mL的白色聚乙烯塑料瓶，取样时取中断活水，采集出厂水以及管网水都是通过龙头采集，管网水夜间可能析出可沉渍于管道的附着物，故取样时需开水放5min左右，确保排出沉积物，首先测水余氯（出厂水中余量≥0.5mg/L，出厂水中限值≤3mg/L，管网末梢水中余量≥0.05mg/L），余氯合格后开始采集水样，装满瓶后加盖密封，保证水样pH值小于2，水样保存待测时间为14d。

1.2 实验方法

1.2.1 仪器

（1）18项常规重金属元素以及16种稀土元素使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）进行检测。

仪器名称：电感耦合等离子体质谱仪（Agilent 7700x型）（表1）。（2）元素Hg使用原子荧光光谱法（AFS）进行检测。仪器名称：原子荧光分光光度计（吉天AFS-930）。

表1 电感耦合等离子体质谱仪主要工作参数

1.2.2 实验数据及结果分析

福建省五大地区常规重金属元素合格情况见表2。福建省整体常规重金属元素分布情况见表3。

表2 ICP-MS19项五大地区出厂水和管网水的常规金属元素合格率统计数据

表3 ICP-MS19项常规金属元素全省统计数据

2 结果与分析

2.1 19项常规重金属元素

从五大地区检测情况来看，闽南地区和闽中地区合格率100%水质情况最好，次之为闽西地区，闽北地区，闽东地区合格率为五大地区最低。闽东地区包括宁德地区以及福州的罗源和连江，由于该地区多以水库水做水源，故所检测的金属指标较其他区高。

比较同一地方采集的出厂水和管网水，Al、Mn、Fe、Zn、Cu共5种水质常规指标金属元素在管网水中的含量均高于其对应出厂水中各个元素的含量，原因主要是因为管网水通过市政管道中从水厂输送到用户用水末稍时候，经过漫长的管道，金属元素析出融入自来水中，使得管网水中这些金属元素含量高于出厂时候；其他元素在管道运输中影响不大。

从全省采样检测完的数据统筹来分析，所测19项常规重金属元素的平均值都小于生活饮用水卫生标准GB5749-2006里面规定的对应值，除了项目Al的全省合格率96.9%，超标原因可能是生产过程中的聚合氯化铝投加量不合理，导致出厂水Al值偏高；项目Mn的全省合格率97.2%，出厂水超标原因可能是由于水源水中Mn含量比较高，水厂的生产工艺不到位，以至于出厂水中Mn的残留值过高，管网水的超标可能由于相应出厂水值过高，也可能因为运输管道的问题，导致管道中的Mn析出；其余17项合格率均达到100%。

2.2 16项稀土元素

元素周期表中镧系元素系的稀土类的元素群总称为稀土元素，共有17种稀土元素。本章工作采用ICP－MS 技术对除了钷（Pm）以外的16种稀土元素进行了检测分析。福建省五大地区稀土元素含量分布趋势见图1。

图1 福建省五大地区稀土元素含量分布趋势图

从图1可知，闽东地区、闽西地区和闽北地区三大区的水质中稀土金属元素的含量各占全省总量的1/3，元素Ho和Tm全部分部在闽西地区，元素Eu有86%分布在闽西地区，14%分布在闽北地区，闽东地区没有检出元素Eu，元素Sc有25%分布在闽东地区，75%分布在闽北地区，闽西地区没有检出元素Sc，其余各元素自然均分布在三大区中；闽南地区仅有3个出厂水和1个管网水轻稀土金属元素有少量检出，集中在厦门以及泉州永春地区，其余元素未检出；而闽中地区的采样单位中则只有一个出厂水中检测出微量的Y，其他水厂出厂水和管网水均未检出稀土金属元素。

从出厂水和管网水两部分来做比较，未见差异，说明稀土金属元素的含量不受水厂生产工艺的影响。

3 结论

（1）福建省19项常规重金属元素指标合格率都在95%以上。

（2）至今为止还没有相关确凿的研究实验数据阐明稀土金属元素与人体之间的关系，但出检出含量来看稀土元素值都远远低于现有国标中重金属元素含量，故水中稀土元素对人体没有伤害。

（3）福建省整体有着优质的饮用水，可以安全饮用。