目的:对济宁市太白湖水体及水产品中重金属铅、铬、镉的含量进行测定,了解太白湖重金属污染情况,为太白湖治理提供理论依据。方法:在太白湖景区不同方位采集太白湖湖心水、河蚌、田螺、水草、藕等5种试样,试样经过消化处理后,水样中铅、铬、镉3种重金属含量用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测,其他试样用石墨炉原子吸收法检测。结果:用ICP-MS测得太白湖湖心水中铅、铬、镉含量分别为0.00349、0.0022、0.000612 mg/kg;用石墨炉原子吸收法测得水草、藕、河蚌、田螺中铅含量分别为0.0212、0.00953、0.110、0.09325 mg/kg,铬含量分别为0.898、0.956、3.598、5.128 mg/kg,镉含量分别为0.0116、0.0101、0.00226、0.0105 mg/kg。结论:所测太白湖湖心水和水产品中铅、镉含量均未超过国家标准;湖心水铬含量未超过国家标准;水草、藕、田螺和河蚌中铬元素含量均超过国家标准。 The purpose of the article was to determinate the content of heavy metal lead, chromium and cadmium in water and fishery products in the Taibai Lake, to comprehend the situation of heavy metal pollution in the Taibai Lake, and to provide a theoretical basis for the management of the Taibai Lake. Methods were shown below: Collecting water, mussel, snail, aquatic plants and lotus in the Taibai Lake scenic spot in different directions; Determinating the content of lead, chromium and cadmium in water samples by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after digestion treatment, and other samples by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS). Results were that using ICP-MS in Taibai Lake water, lead, chromium, cadmium contents were 0.00349, 0.0022, 0.000612 mg/kg; By GFAAS in aquatic plants, lotus, mussel and snail, lead contents were 0.0212, 0.00953, 0.110, 0.09325 mg/kg, chromium contents were 0.898, 0.956, 3.598, 5.128 mg/kg, and cadmium contents were 0.0116, 0.0101, 0.00226, 0.0105 mg/kg. Conclusion was that the lead, cadmium content of measured Taibai Lake water and fish did not exceed the national standard. In lake water, chromium content did not exceed the national standards. In aquatic plants, lotus, snail and mussel the chromium content exceeded the national standard.
李永华1,李广辉2,赵耀2,庞道华1,谢瑞宁1
1济宁医学院公共卫生学院营养与食品安全专业,山东 济宁
2济宁医学院公共卫生学院食品质量与安全专业,山东 济宁
收稿日期:2017年5月5日;录用日期:2017年5月18日;发布日期:2017年5月26日
目的:对济宁市太白湖水体及水产品中重金属铅、铬、镉的含量进行测定,了解太白湖重金属污染情况,为太白湖治理提供理论依据。方法:在太白湖景区不同方位采集太白湖湖心水、河蚌、田螺、水草、藕等5种试样,试样经过消化处理后,水样中铅、铬、镉3种重金属含量用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)检测,其他试样用石墨炉原子吸收法检测。结果:用ICP-MS测得太白湖湖心水中铅、铬、镉含量分别为0.00349、0.0022、0.000612 mg/kg;用石墨炉原子吸收法测得水草、藕、河蚌、田螺中铅含量分别为0.0212、0.00953、0.110、0.09325 mg/kg,铬含量分别为0.898、0.956、3.598、5.128 mg/kg,镉含量分别为0.0116、0.0101、0.00226、0.0105 mg/kg。结论:所测太白湖湖心水和水产品中铅、镉含量均未超过国家标准;湖心水铬含量未超过国家标准;水草、藕、田螺和河蚌中铬元素含量均超过国家标准。
关键词 :太白湖,水体,水产品,重金属,ICP-MS,石墨炉原子吸收法
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重金属通过工业废水、农业回流水、生活污水及其它废弃水等途径未经处理直接排入水体,是造成水体及水产品污染的重要途径 [
太白湖位于山东省济宁市太白湖新区,南接微山湖,北靠济宁老城区,西边毗邻京杭大运河、东边洸府河围绕,生态资源得天独厚,是山东省绿色生态示范区和国家4A级旅游景区。近年来,随着对太白湖的升级改造,太白湖区生态环境得到极大改善。但是,由于太白湖区及周边水产资源、农业资源及矿产资源丰富,农产品的种植、矿产资源的开发无不对太白湖水体及水产品造成严重污染 [
铅、铬、镉标准品:购自美国安捷伦科技有限公司,规格为10 ppm;所用硝酸、高氯酸均为优级纯;水为去离子水。
7700X液相色谱–电感耦合等离子体质谱仪(Agilent);AA900Z石墨炉原子吸收光谱仪(铂金埃尔默公司)。
采集太白湖湖水、水草、藕、田螺和河蚌等5种试样。试样采集后均置于棕色瓶放在冰箱冷冻保存,待成批检测。试样采集的地点,时间,采样量及温度见表1。
采集的水样先用0.45 um微孔滤膜过滤,再经过1%的硝酸酸化处理,与采集的水草、藕、田螺和河蚌试样一起于置于4℃冰箱中密封保存,待测。
精确称取5.000 g水草、藕、田螺和河蚌4种试样分别置于25 mL瓷坩埚中,先小火加热炭化至无烟后,再移入马弗炉中500℃灰化8小时,取出冷却,在4种试样中各加1 mL混合酸后在电炉上小火加热,至完全消解,取出放冷,用0.5 mol/L硝酸溶解,并定容至10 mL容量瓶中。同样方法做试剂空白。
精确称取3.000 g水草、藕、田螺和河蚌4种试样分别置于25 mL瓷坩埚中,先小火加热炭化至无烟后,再移入马弗炉中550℃灰化4小时,取出冷却,为防止灰化不彻底,于4种试样中各加入4滴硝酸,在可调试电炉上小火加热,蒸干后,再转入550℃马弗炉内持续灰化2小时,待试样呈灰白状,取出冷却,用硝酸(1 + 1)溶解,并定容至10 mL容量瓶中。同样方法做试剂空白。
精确称取2.000 g水草、藕、田螺和河蚌4种试样分别置于10 mL瓷坩埚中,先小火加热炭化至无烟后,再移入马弗炉500℃灰化8小时,取出冷却,加1 mL混合酸在可调式电炉上小火加热,待混合酸蒸干后,再转入马弗炉500℃持续灰化2小时,直到试样消化完全,呈灰白色或浅灰色。取出放冷,用硝酸(1%)溶解,并定容至25 mL容量瓶中。同样方法做试剂空白。
试样 Sample | 采样地点 Place | 采样时间 Time | 采样量 Weigh | 温度(℃) Temperature (℃) |
---|---|---|---|---|
水(water) | 湖心(middle of the lake) | 2015.3.25 | 1000 ml | 18 |
水草(water plant ) | 湖南侧(south of the lake) | 2015.3.25 | 400 g | 18 |
藕(lotus root) | 湖南侧(south of the lake) | 2015.4.6 | 500 g | 18 |
田螺(river snails) | 湖南侧(south of the lake) | 2015.3.25 | 200 g | 18 |
河蚌(freshwater mussel) | 湖南侧(south of the lake) | 2015.4.6 | 500 g | 18 |
表1. 试样采集的地点,时间,采样量及温度
将10 ppm的标准品使用溶液用纯化后的2%的硝酸稀释成浓度梯度为0 ng/mL、2 ng/mL、5 g/mL、10 ng/mL、20 ng/mL、50 ng/mL的标准系列。
采用磷酸二氢铵做基体改进剂,用石墨炉原子吸收光谱法测定水草、藕、田螺和河蚌中的铅、铬、镉的含量;用ICP-MS测定水体中的铅、铬、镉的含量。石墨炉原子吸收法测定条件见表2。
所有试样均测三次,取平均值。
按表2仪器的工作条件分别检测铅、铬、镉标准系列的吸光度值,横坐标为质量浓度值(μg/L),纵坐标为吸光度值,绘制标准工作曲线,得到回归方程和相关系数。见表3及图1、图2、图3。
图1. 铅的标准曲线
元素 | 波长(nm) | 狭缝(nm) | 灯电流(mA) |
---|---|---|---|
铅(Pb) | 283.3 | 0.2 | 7 |
铬(Cr) | 357.9 | 0.2 | 7 |
镉(Cd) | 228.8 | 0.4 | 10 |
表2. 铅、铬、镉的石墨炉原子吸收法测定条件
元素 | 回归方程 | 相关系数 | 线性范围(μg/L) | 检出限(ng/mL) |
---|---|---|---|---|
铅(Pb) | Y = 0.0229X − 0.0008 | 0.999076 | 0~3.96 | 0.03 |
铬(Cr) | Y = 0.0131X − 0.0024 | 0.998612 | 0~39.19 | 0.2 |
镉(Cd) | Y = 0.0472X + 0.0070 | 0.997831 | 0~3.89 | 0.004 |
表3. 铅、铬、镉的回归方程、相关性、线性范围以及检出限
图2. 铬的标准曲线
图3. 镉的标准曲线
太白湖水样、水草、藕、田螺和河蚌中铅、铬、镉的浓度以及相对应的国家限量标准(GB 2762-2012),见表4。
随着经济发展和人类活动,对工业废水、城镇生活污水、农业污水的不合理排放都会严重污染环境,还会威胁水生植物、水生动物的正常生长,破坏生态系统的稳定性。由于重金属难降解、易积累、毒性大等特点,影响水产品的质量安全,最终会威胁整个生态系统的稳定 [
试样 | 铅(以Pb计) mg/kg | 铬(以Cr计) mg/kg | 镉(以Cd计) mg/kg | |||
---|---|---|---|---|---|---|
试样含量 | 国家标准 | 试样含量 | 国家标准 | 试样含量 | 国家标准 | |
水(mg/kg) | 0.00349 | ≤0.011 | 0.00229 | ≤0.051 | 0.000612 | ≤0.0051 |
水草(mg/kg) | 0.0116 | ≤0.1 | 0.898 | ≤0.5 | 0.0212 | ≤0.1 |
藕(mg/kg) | 0.00953 | ≤0.1 | 0.956 | ≤0.5 | 0.0101 | ≤0.1 |
田螺(mg/kg) | 0.09325 | ≤0.52 | 5.128a | ≤2.0 | 0.0105 | ≤0.52 |
河蚌(mg/kg) | 0.110 | ≤1.53 | 3.598a | ≤2.0 | 0.00226 | ≤2.03 |
表4. 济宁市太白湖湖心水以及水草、藕、田螺、河蚌中铅、铬、镉浓度(mg/kg)
注:1为包装饮用水标准;2为甲壳类标准;3为双壳类标准;a为超出食品安全国家标准。
资源开采在带动经济发展的同时也造成了重金属的污染,重金属以各种形式进入水体造成水资源的污染 [
我国水产品资源相对丰富,在人民的膳食结构中占有一定比例。但近年来,随着经济的发展,环境污染不断加重,水产品质量、安全和卫生存在诸多隐患,水产品质量与安全问题依然突出 [
本研究中,通过采用ICP-MS检测水体中的重金属,结果显示:水体中铅、铬、镉的含量分别是0.00349、0.00229、0.000612 mg/kg。与食品安全国家标准(GB 2762-2012)比较均未超标,而且采用的标准是包装饮用水的标准,说明太白湖受到重金属的污染少。分析原因可能有:1) 污染来源少。自2009年太白湖景区全面封闭开发建设以来,按照“以人为本,突显生态”的原则,致力于绿色、生态、和谐的景区建设,没有排污的工厂和企业,只有青山绿水的生态景观。2) 政府有力的治理措施。对传统产业实施技术改造,关闭淘汰重污染企业;建设人工湿地,利用生态系统净化水体;强化环境在线监控,在重点位置设置监控点。3) 公众的环保意识增强。高效、低毒、低残留农药的大力发展,一次性不可降解塑料袋的减少使用,废电池回收并集中处理。
通过石墨炉原子吸收法检测水产品中的重金属,结果显示:水草中铅、铬、镉含量分别为0.0212、0.898、0.0116 mg/kg,藕中铅、铬、镉含量分别为0.00953、0.956、0.0101 mg/kg,河蚌中铅、铬、镉含量分别为0.110、3.598、0.00226 mg/kg,田螺中铬和镉含量分别为5.128、0.0105 mg/kg,水产品中的重金属含量与食品安全国家标准(GB 2762-2012)比较发现,所测太白湖水体和水产品中铅、镉含量均未超过国家标准;水中铬含量未超过国家标准,水草、藕、田螺和河蚌中铬元素含量均超过国家标准。提示北湖水体有一定的重金属污染存在,而且要特别注意铬的污染。被铬污染的食物可以通过消化道进入人体,对人体的肝脏、肾脏造成损伤,同时还具有生殖毒性及遗传毒性 [
另外通过比较水体、水草、田螺、莲藕和河蚌中铬的浓度,可以发现在这些试样中铬浓度均成递增趋势,显示了生物富集这一现象。生物富集危害历来就被重视,重金属元素的浓度会通过食物链,最终在体内呈几何放大倍数,从而造成难以忽视的重大影响。韦丽丽对三峡水库水生生物的重金属含量分析,进一步说明了重金属通过食物链存在生物放大现象 [
本研究通过采用电感耦合等离子体质谱法以及石墨炉原子吸收法检测太白湖水体及水产品铅、镉、铬的含量,掌握了太白湖水体及水产品受铅、镉、铬污染的基本情况,从而提出科学有效的防治措施,改善太白湖水质,恢复自然生态资源,提高湖区水产品的食用安全性,为开展太白湖水产品安全风险监测和促进太白湖的生态建设提供科学依据。
济宁市科技局(2014jnyf07)。
李永华,李广辉,赵 耀,庞道华,谢瑞宁. 太白湖水体及水产品铅、铬及镉含量状况分析Analysis of Content of Lead, Chromium and Cadmium in Water and Fishery Products in Taibai Lake[J]. 食品与营养科学, 2017, 06(02): 78-84. http://dx.doi.org/10.12677/HJFNS.2017.62008