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食品、饮用水中的重金属危害

重金属污染具有隐蔽性长期性和不可逆转性的特点与其它类型污染大有不同。重金属可直接引起人类生活环境的污染,污染赖以生存的土地并引起退化造成作物质量和产量的下降。重金属聚集于土壤中,既不能被微生物降解,也不易被淋滤。而且在土壤中,某些重金属元素还能够转化为毒性更强的甲基化合物。在被重金属污染的土壤中种植农产品或者用重金属含量超标的水灌溉农产品,重金属元素会被农产品吸收并通过土壤一植物一动物一人体之间的食物链,在人体内慢慢累积长期下去便会对人体造成慢性伤害。由于这种伤害不易察觉,所以即使是食物中重金属含量符合标准的规定,但长期食用也存在风险。因此食物和生活饮用水中重金属污染成为我国研究及监测项目中的重点。

金属对人体的危害



砷的毒性及危害

环境中存在的砷主要有两种价态:+3价和+5价无论以哪种形式存在其对生物体都是有害的。人体摄入无机砷后无机砷可通过氧化还原和甲基化作用,转化为多种有机砷化物。目前虽然学者通过动物试验结果提供的致癌证据有限,但流行病学已有充分的证据证明无机砷是人类致癌的一个重要诱发因素。多项研究证实,长期食用高砷的食物,不仅会引起砷中毒,还可能引起细胞癌化、畸形或突变。还可以造成典型的皮肤损害,例如掌驼色素沉着和过度角化的发生。

慢性砷中毒常常表现为一般植物神经衰弱症比较特别的还会有皮肤过度色素沉着肢体血管痉挛及坏死、末梢神经炎过度角化症等慢性中毒的患者一般还会肝肿大重病者则还会出现贫血、黄胆肝硬化等症状,长此以往还可能会引发砷性皮癌。如果人们误服砷农药,可能会造成急性中毒,其表现为服用1小时后感觉口渴、咽干,并出现持续性呕吐的症状,呕吐物会带有一-定的血液并会伴有下泄便呈血性米汤样。此外,症状还表现为剧烈头痛高度脱水、痉挛昏睡发疮,严重者会因心力衰竭而死亡。

铅的毒性及危害

铅是最软的重金属,但其比重却比较大,其对放射线具有吸收作用。铅常见的化合价为+2价和+4价在日常生活中,铅的应用领域广泛,并可在环境中长期蓄积。铅是有毒性的重金属。目前,铅污染途径有职业铅接触和生活铅接触两种,后者的特点是危害面广症状发展缓慢症状不明显所以极易被忽视。铅对人体的影响主要表现在以下几个方面:一是影响呼吸消化系统;二是影响免疫系统;三是影响泌尿系统;四是影响神经内分泌;五是影响造血系统。

镉的毒性及危害

镉是一种有色重金属元素蓄积性比较长,在人体内半衰期长达16~30年被美国农业委员会列为当前最重要的一种农业环境污染物。我国由于丰产,重金属镉污染现象也比较严重因此,我国越来越重视对环境中镉的监测与控制镉对人体的危害表现在以下几个方面:一是对肾和肝功能的影响;二是对骨骼的影响;三是对生殖功能的影响;四是对心血管功能的影响:五是对神经系统的影响:六是镉具有致癌作用与免疫毒性。

重金属检测样品的前处理方法

干灰化法

干灰化法就是利用高温去除样品中的有机质,并使用酸将剩余的灰分进行溶解,溶解后作为样品的待测溶液。该方法广泛应用于对食品中大多数的金属元素进行分析,但由于在高温条件下,一些重金属元素如汞锡硒、铅等易挥发而造成损失,因此此类元素的前处理不适用干灰化法。灰化前如将试样和某些添加剂(所谓\'灰化助剂”)相混合则干灰化法更为有效。灰化助剂主要起加速氧化和防止某些成分挥发的作用,例如使用干灰化法测砷的含量时可先加入硝酸镁,其会与易挥发性砷发生反应生成焦砷酸镁,焦砷酸镁很难挥发;要防止灰分组分与坩埚材料反应,可以在样品中加入氧化钙、氧化镁,使其在被测物与柑锅壁之间形成隔绝层这不仅可以减少被测物的损失,同时也有利于灰化的进行。

湿消解法

湿消解法是指在一定温度条件下利用氧化性强酸,除去有机质,溶解掉被测元素。湿消解法的优点是不容易导致被测元素的流失,因此特别适用于测定易挥发性元素。

微波消解法

微波消解是一种新的试样溶解技术,其具有以下几个优点:溶样时间短消耗试剂量少低耗能低污染,能有效防止易挥发元素的损失。但是该方法存在溶样量较小的缺点,当试样中重金属元素含量低时,便限制了其使用。另外由于微波消解法所应用的微波消解炉和压力溶样罐的价格昂贵因此在一定程度上限制了微波溶解技术的应用。重金属检测样品的电化学分析法电化学分析法由于具有仪器成本低廉维持费用较低操作方便简单且灵敏度高等优点因此该方法已成为现代分析测试的主要手段。


重金属检测样品的电化学分析法
电化学分析法由于具有仅器成本低廉维持费用较低操作方便简单且灵敏度高等优点因此该方法已成为现代分析测试的主要手段。

一、原子光谱法

1.火焰原子吸收光谱法

将雾化后的试样溶液送入火焰中原子化这样被测元素则转变为基态原子,被测元素空心阴极灯发出的共振线通过基态原子时,发光强度会因为选择性共振吸收而被减弱吸收遵守的是光吸收基本定律。镉和铅在空气/乙炔火焰中比较容易被测定,但光谱和非光谱干扰也容易在空气/乙炔火焰中产生。在实际样品中由于镉的含量甚微需要结合萃取富集分离和气化分离等方法来提高检测灵敏度,降低检出限。这样金属离子便能够与样品的基体分离富集然后进行测定。

2.石墨炉原子吸收光谱法

该方法由于具有较高绝对灵敏度(一般会比火焰原子吸收光谱法高3个数量级) 因此已广泛应用于痕量金属的分析。在石墨炉原子吸收光谱法的进行过程中往往会存在较严重的基体干扰,但是通过添加基体改进剂可以很好地减弱干扰。基体改进剂可以提高测定的灵敏度再现性和准确性基体改进剂一般为铂组金属镍的硝酸盐以及氯化物。目前基体改进剂与微波消化技术相结合的方法已被广泛应用于农产品、中药水处理剂等领域。

二、原子荧光法

氢化物发生一原子荧光光谱法具有仪器结构简单操作方便灵敏度高和干扰少等优点。目前氢化物发生可测元素范围已扩大到11种。

1.电感藕合等离子体发射光谱及质谱法

电感祸合等离子体原子发射光谱法(ICP-0ES)和电感祸合等离子体质谱法(ICP-MS)是近年来在发射光谱上发展起来的一种新技术,具有检测灵敏度高等优点,但是昂贵的价格限制了该方法的广泛应用。

2.光度分析法

所有现场快速检测镉的方法和仪器基本都基于分光光度法和镉试剂,所以说分光光度法是一种经典测定方法。该法使用简便快速,而且灵敏度高容易普及成本低,可定性和定量分析含镉样品,分光光度法通常可测定10~7g/mL的物质,能够满足各方面分析的要求,应用范围较广。


处理污水重金属污染的相关技术和应急方法





1.物理去除法

(1)混凝法。

在污水当中,存在着一些极为细小的沉降颗粒物,这些颗粒物往往具有一定的电荷,并且呈现出正负不同的电荷,具有相互吸引的性能,采用混凝法处理污水,则是应用颗粒物具有异性电荷的特性。通常情况下,这些微型物质在水中呈现出胶体状态,一旦将混凝物质融人到其中,这些物质通过不同的电荷而相互吸引,使污染物能够快速的吸附到混凝剂当中,形成一种絮状结构,可以实现对水体的净化。

(2) 膜分离法。

膜分离法的应用性更加广泛,由于膜分离法具有低耗能、温度适应能力强处理效率较高的特性,一般很少会出现由于处理不当产生的二次污染问题,以聚矾、聚醚矾、聚讽酞胺为主要材料的膜, 一般具有较高的耐酸碱性,但是,由于膜分离法的成本较高,通常适用于规模较小的污水处理,在大型的污水处理工作当中并不具有可操作性。

(3) 吸附法。

吸附法是根据吸附剂表面活性特征,以实现对污水当中的重金属离子的处理,-般采用表面积大、内部结构复杂以及具备较强的吸附能力的活性炭作为吸附载体来吸附重金属离子,同时,活性炭也具备了耐酸碱的特征,其化学性质和物理性质都相对的稳定,相比较于其他的材料,可以达到对重金属较好的吸附效果。而对于源水中重金属的吸附,粉末状的活性炭可以依靠其更大的比表面积,将物理吸附与化学吸附相结合,高效的吸附重金属离子于其表面,在粉末状活性炭的沉降过程中实现了对重金属物质的去除。

2.化学去除法

(1)电解法电解法。

是通过在污水当中投放具有化学性质的药剂,来实现对污水中重金属离子的分离,通过化学反映实现化学沉淀,将沉淀物质从水体当中去除。化学沉淀法包含了两种类型,一是硫化物沉淀,这种沉淀方法是利用了当重金属的硫化物与水体接触,其具有较低的溶解度,不容易产生二次溶解,但成本因素限制了硫化物沉淀方法的广泛应用,高昂的价格以及具有毒性特征,导致了硫化物沉淀的处理流程难度增加,具有一定的风险,并且只能在经过严格的处理后才能排放。二是铁氧化合物沉淀,使将硫酸亚铁放入污染水体当中,使得重金属离子发生反应,形成具有磁性的铁氧体晶体,沉淀后将其排除。

(2) 絮凝法。

通过沉淀作用,提高水体pH值,将重金属转化为氢氧化物或者碳酸盐形式,井从水中逐渐分离出来,或者适当加入硫化物沉淀剂,将重金属离子生成硫化物沉淀,从而被充分去除。

(3) 中和沉淀法。

中和沉淀法通过在水体中投放碱性药剂,使污染的水体中的重金属离子经过化学反应生成氢氧化物,由此实现沉淀。采用中和沉淀法不仅可以高效的去除水体中的重金属污染,而且还可以有效的调整水体的pH值。

(4) 氧化还原法。

氧化还原法是根据重金属具有的氧化性,利用氧化还原反应被氧化或者被还原,将重金属污染物质转变成无毒低毒物质,或者将其转化成可以从饮用水中分离出来的物质,从而降低饮用水中重金属含量,达到目的,目前,通常使用的氧化还原法可以分成药剂氧化或者电化学还原法等。



结语


重金属污染越来越严重,并且能够在环境中长时间聚集导致人类的食物和饮用水重金属污染给人民生活健康带来严重的威胁所以应在加大食物和饮用水重金属检测的同时,尽量减少污染源和切断污染途径。

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