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用科学破解“神水”迷雾

2018-08-21 14:55:23    来源: 中国自然资源报    作者:饶 竹

2018年3月4日,河南省洛阳市汝阳县城关镇河西村一处石崖底部不断向外渗出黑红色不明液体,并流到了下游的河西村。村民发现后逆流而上,看到黑红色不明液体是从石崖下岩石缝冒出的,随即向当地环保等部门反映。

石崖是20多年前修筑的,从来没出现这种情况,周边既没有污染企业,也没有类似的水源和污染源,因此无源的黑红水引起了村民们的联想:河西村有个黑龙潭,河水呈黑色,没准就是天降“神水”。既然是“神水”就能包医百病,于是一时间“神水”传遍了十里八乡,村民们纷纷打回家饮用、擦洗伤口。尽管当地环保部们呼吁广大群众勿轻信传谣,派人看守、禁止采用黑红水,仍然阻止不了村民们对“神水”的膜拜,每天都有人络绎不绝甚至从较远的伊川、汝州等地赶来采水,高峰时甚至有上百人。

其实,这个“神水”一经发现就被当地环保部门采集送样到当地环境检测机构进行鉴定,但结论是:“水样色度超标、未检出有毒物质”,至于黑红色污染物是什么、从哪里来、是否真没有毒性等疑问仍困扰着大家,更为“神水”披上了神秘面纱。

为了破解这一难题,当地环保部门邀请了自然资源部水文地质环境地质研究所地下水专家对这一地下水水质污染现象进行“会诊”。地下水专家采集了“神水”并迅速将水样送往国家地质实验测试中心进行分析鉴定,国家地质实验测试中心组织有关地下水质分析专家利用高分辨气相色谱—质谱(HRGC-HRMS)、超高分辨率液相色谱—质谱(Q-Extrative plus)等国际先进有机分新技术对“神水”进行理化性质、有机污染组分进行解密分析。

高分辨气相色谱—质谱联用仪是一种利用气相色谱对复杂混合物逐一分离后再利用质谱对物质组成进行准确定性和定量分析的一种技术手段。也就是说,可以通过这一设备对未知物进行分析从而知道需要鉴定的物质是什么、浓度有多大。这种设备非常灵敏,即使长50米、宽21米、深1.8米的国际标准游泳池中含有一滴墨水重的物质甚至还要少的物质都能够检测出来。气相色谱是由几十米长、内填有特性材料直径约为2毫米粗的一种毛细管柱组成,是目前分离能力最强的一种分析技术,可以分离出成百上千种混合物。质谱则是物质的固有性质,如同人的指纹一样。在一定分析条件下每种物质都有由分子、碎片离子峰组成的特征质谱图。根据这些质谱,就可以准确判断出是什么物质,与其他红外光谱等鉴定手段相比更加准确。正是质谱技术的快速发展,促进了人类基因组学的提前完成。但质谱适用于纯物质,气相色谱与质谱联用技术正是利用气相色谱对复杂混合物逐一分离成纯物质再被质谱检测,是分离科学与准确鉴定技术完美结合,在复杂未知物分析中发挥了强有力的作用。最早商品化的气相色谱—质谱诞生于上世纪60年代,现在广泛应用于环境、石油、化工等行业化合物的鉴定与分析。

国家地质实验测试的水质分析专家对送检的“神水”样品经提取、浓缩、富集、色谱分离、质谱鉴定等多次、反复大量实验后,初步判定“神水”中的黑红色神秘物质是苦氨酸钠,除苦氨酸钠外还含有大量的苦氨酸以及微量的苯酚、甲酚、间甲酚、对甲酚、乙基酚等有机污染物,“神水”在先进灵敏的分析仪器前面露出了原形。为进一步确证是不是苦氨酸、苦氨酸钠,分析人员又分别从百灵威公司、苦氨酸钠工厂购买了苦氨酸标准物质和苦氨酸钠样本进行高分辨气相色谱—质谱等比对实验,“神水”中的苦氨酸与标准苦氨酸的质谱图相似度高达91%,最终确认了“神水”并非神水,石崖下的地下水已经受到苦氨酸钠、苦氨酸、苯酚、甲酚、间甲酚等40多种有毒有害有机污染物污染。

苦氨酸钠是一种红棕色针状结晶易燃固体,属易制爆控制物,主要用于制造偶氮染料等。苦氨酸为红色单斜晶体,对环境有危害,特别是对水体有污染作用。苯酚对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用,可抑制中枢神经或损害肝、肾功能,对人体具有急慢性毒性,对环境有严重危害,对水体和大气可造成污染。对甲酚、间甲酚有腐蚀性和毒性,对环境有危害,特别是水体污染。苯酚、间甲酚早在1989年就被列为我国优先控制污染物。明确的鉴定结果,为石崖地下水污染的控制、治理提供了技术支撑。

世上本没有“神水”,只是因为人们无知而将其神化。因此,加强科学知识宣传和普及是每一个科研工作者的责任和使命,崇尚科学、摒弃愚昧也是每一个公民应具备的素质。

(作者单位:国家地质实验测试中心)

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关键词: 地质科技
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