2016年,科学家发现他们的饮用水中铅含量达到了不健康的水平,这让密歇根州弗林特的居民陷入了混乱。
两年前,该市将城市饮用水的水源从休伦湖和底特律河改为价格更便宜的弗林特河。由于水处理不足,铅从铅水管中浸出进入饮用水,超过10万居民受到污染影响。
2016年1月,联邦官员宣布进入紧急状态。他们让弗林特的居民在饮用、烹饪、清洁和洗澡时使用瓶装水或过滤水。
截至2017年初,水质已恢复到可接受水平。所有铅管都在更换中,预计将在2019年之前完成。
据美国环境保护署称,铅的摄入可能来自于油漆、灰尘、土壤、空气和食物中的铅,以及饮用水中的铅。
任何水平的铅都可能影响健康。美国环保署和美国疾病控制与预防中心一致认为,目前尚不清楚儿童血液中铅含量的安全水平。即使儿童血液中的铅含量很低,也会导致行为和学习问题、智商低下和多动症、生长缓慢、听力问题和贫血。
孕妇面临的风险尤其大。随着时间的推移,铅会在我们的身体中积累,和钙一起储存在骨骼中。在怀孕期间,因为需要利用母亲的钙来帮助形成胎儿的骨骼,所以会相应释放铅。对孕妇的影响包括胎儿生长减缓和早产。
对成年人的影响可能包括心血管疾病、血压升高和高血压、肾功能下降以及男性和女性的生殖问题。
铅可以通过腐蚀含铅供水管道进入饮用水。据美国环保署称,在酸性高或矿物质含量低、已腐蚀的管道及固定装置下更有可能发生铅泄露。最常见的是黄铜或镀铬黄铜水龙头和固定装置间的铅焊料。大量的铅会进入水中,特别是使用热水的时候。
1986年以前建造的房屋更有可能使用铅管、固定装置和焊料。
科学家们使用 电感耦合等离子体光学发射光谱法(ICP-OES) 来检测水中的铅和其他元素,它是测定多种样品类型微量元素的强大分析工具之一。
水的元素分析是ICP-OES的主要应用之一。ICP-OES能够测量元素周期表中的70多种元素,而且不惧复杂基体,是分析不同类型水的理想工具。HORIBA Scientific元素分析与薄膜产品经理Matthieu Chausseau博士说,ICP-OES可以分析饮用水、地表水、废水、污水和海水。
水的样品通常在实地取样后送到实验室。为了保持水样稳定,通常需要添加少量的酸。有些水样在进入实验室后可以直接进行分析,有些可能需要样品制备,包括在分析前对样品进行热酸消化和过滤。
光谱学技术使用一系列光学元件来检测样品中的元素。
虽然仪器组成复杂,但是HORIBA的ICP-OES的操作是全自动化的。蠕动泵将样品输送到雾化器中,雾化器将样品与氩气混合形成气溶胶。喷雾室对气溶胶进行过滤,只将最细小的液滴送到等离子体中。等离子体是一种能量来源,它由离子化的氩组成,并通过磁场维持。水样要经过不同的步骤:脱溶剂、粒子汽化、解离、分子雾化,甚至离子的电离和激发。当被激发的原子和离子返回到较低的能态时会发射出光,仪器则将发射的光收集到光学系统中。每个波长只对应一个元素,它的强度与样品中的浓度成正比。利用校准曲线,ICP-OES系统可以在几分钟内提供所有感兴趣元素的浓度。
ICP-OES的用户主要是合同实验室。 各州可能有专门的ICP-OES来分析水。大多数时候,一台仪器是专门为一组市政当局或州服务的。
大城市可能有自己的实验室(例如南旧金山和圣地亚哥)。大多数情况下,仪器不在处理工厂或生产工厂处。工程师会将样品送到合同实验室进行分析。
研究人员在大多数ICP-OES分析中会监测多种元素,而不仅仅是铅。