土壤中不同重金属元素含量的测定及分布研究
目录
1 引言 (1)
1．1 研究背景及意义 (2)
1．2 国内外研究概况 (3)
1．3 研究内容及路线 (5)
2 研究区域概况 (5)
2．1 自然环境概况 (5)
2．2 社会经济概况 (6)
2．3 现场周边概况 (7)
3 材料与方法 (7)
3．1 仪器与试剂 (7)
3．2 标准曲线的测定 (8)
3．3 土壤样品的采集与制备 (8)
3．4 土壤样品预处理 (9)
3．5 土壤样品重金属含量测定 (10)
3．6 准确度、精密度、检出限的测定 (10)
4 结果与讨论 (10)
4．1 标准曲线测定结果 (10)
4．2 土壤样品中重金属含量测定结果 (13)
4．3 准确度和精密度测定结果 (19)
4．4 土壤样品中重金属元素的空间分布 (19)
结论 (23)
致谢 (24)
参考文献 (25)
1 引言
土壤是决定土地功能和生态系统服务的包含物理、化学和生物成分的异质混合物。土壤可以提供营养，为生物提供栖息地和支持。它也可以是有机化合物和无机化合物的
大型汇合场所，包括重金属和类金属。自然和人为改变过程都可以导致重金属释放到生态系统中。作为一种特殊的污染物，重金属原是指密度大于4.0g/cm3的约60种元素或密度大于5.0g/cm3的45种元素[1]，如镉、铅、锌、铜等，它被普遍应用于工业生产中。由于未能进行合理的处理，它们最后将通过各种渠道被排放进环境里并大量积累于土壤中。土壤中的重金属污染由于高毒性、隐蔽性、持久性和生物积累而在世界许多地方成为严重的问题。重金属污染不仅造成农业土壤成分、结构和功能的变化，而且还抑制作物根系生长，甚至减少作物产量。此外，土壤重金属污染会直接或间接地通过食物链对人类健康产生有害影响。因此，土壤重金属的生物危害性质的污染问题引起了社会的关注。研究并建立一个正确、高效的分析方法，寻找并发现重金属元素在土壤中的分布、迁移转化规律，对人类健康和其它生物正常生长具有极其重要的意义[2]。
1．1 研究背景及意义
1.1.1 土壤重金属的研究背景
随着近几十年来工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染加剧，生态环境质量也大幅度下降。土壤重金属的来源具有多样性。一般分为自然来源和人为来源。部分重金属元素天然存在于自然系统的土壤母质中，这部分重金属主要是以不易使生物循环利用的形式存在，土壤中重金属的天然含量往往保持在较低水平。因此，重金属的富集通常是人类活动因素造成的，而人类活动污染源一般又分为农业生产污染源、工业生产污染源和生活污染源。在农业生产中，含有重金属的受污染水体经过灌溉会将重金属转移至土壤。除此之外，还有化肥的不恰当使用。农业生产频繁使用的石灰和超磷酸盐肥料不仅含有植物生长所必需的营养元素，还含有As、Cd和Pb等有毒金属元素。煤燃烧导致的大气污染，也极易使重金属污染扩散到土壤。金属矿石的开采和加工以及交通运输都可能会加重土壤中重金属的污染程度。还有部分工业污染源是基于重金属和有机污染物的流动，例如，在石油泄漏的情况下，从肥料进入土壤，改善土壤等方式。这种类型的重金属污染性相对较弱。在生活中，常见的有随手乱扔含汞、镍、铅的电池以及体温计和血压计等危险物品，都很可能造成土壤大面积污染的严重后果。因此，土壤污染控制需明确土壤中重金属的主要来源，根据其来源来进行研究并制定相关的污染控制措施[3-6]。
1.1.2 重金属元素的危害
（1）重金属对人类的危害
重金属在土壤中具有很低的移动性，很难跟水产生淋滤作用，难以像有机物一般被微生物降解并转化，并容易被植物或其他生物吸收。人类主要通过三种主要途径接触土壤污染物：直接摄入受污染的土壤，通过暴露的器官吸入和皮肤接触。当污染物最终定位于人体组织和循环系统时，重金属会引起呼吸和心血管疾病，包括哮喘和肺癌。有些不良反应与器官衰竭和神经内分泌衰竭有关。研究表明，患重金属相关疾病的风险在儿童人群中普遍较高，这可能是由于他们的口对口饮食习惯，儿童生长过程中的发育迟缓可能与重金属污染有关。如果人类食用了在含有重金属土壤上生长的农作物，重金属就会通过食物链的渠道进入人体，大大增加了腰背疼痛、中毒以及骨关节疼痛等污染类相关疾病的患病风险，对人体健康的潜在危害很大，所以应特别注意防止重金属对土壤的污染。因此，加强关于重金属污染的研究与治理迫在眉睫。
（2）重金属对微生物的危害
土壤微生物是土壤肥力和健康的重要指标。然而，我们对土壤微生物活动，群落组成和金属污染下的碳使用模式的了解仍然很片面。一些学者通过研究微生物群落组成和碳利用偏好来评估重金属（Cd和Pb）对土壤微生物的影响。在受到人工污染的土壤中，选取含有不同浓度的Cd和Pb土壤进行研究，通过实验结果发现，重金属污染对选定的土壤性质没有很大影响，然而，它明显抑制了微生物活动和MBC形成。受污染的土壤具有较高的微生物商数，表明一些微生物固定化碳作为MBC的能量需求较高。值得注意的是，随着金属浓度的增加，微生物碳的使用效率受到抑制，但金属类型之间没有观察到差异。基于微生物磷脂脂肪酸（PLFA）分析，在孵育实验结束时金属胁迫下总PLFA明显降低。重金属对真菌种群的负面影响随着细菌数量的增多而增大。土壤PLFA生物标志物的污染物驱动（金属浓度和类型）变化表明，重金属会造成土壤微生物群落组成及其活动的改变，从而对土壤微生物碳固定产生不利影响。
（2）重金属对植物的危害
土壤为植物的生长提供营养物质和能量，当生长在受污染的土壤，植物在土壤中获取营养物质和能量的同时会受到土壤中重金属的污染。二者联系紧密，土壤中的重金属会转移到植物的根、茎和叶片中，一些金属元素会抑制植物的光合作用和蒸腾作用，从而影响植物正常的生长和代谢。严重者还会通过使植物叶片脱水进而影响植物的存活。
1.2 国内外研究概况
1.2.1 土壤重金属含量的测定方法研究
国内外常见的可以用于土壤中重金属测定的方法有很多，常用的样品预处理方法有微波消解、王水水浴和电热板消解。余世清等[7]重点评述了这些研究方法的适用情况，在文中提出了各个方法的优缺点，并提供了重金属元素测定的未来研究路线，很多观点都为环境污染的治理提供了有力的技术支持。而在他的文中也同样指出了电感耦合等离子体质谱法是目前最适合用来测定重金属元素的方法，因为它的灵敏度高，抗干扰能力强，受到了众多环境领域科学家的青睐。
电感耦合等离子体-质谱法问世于上世纪八十年代，在诸多分析方法中始终保持前沿地位。由于具有灵敏度高、抗干扰能力强、超痕量检测限和多元素同时分析的优点，电感耦合等离子体质谱法被广泛应用于环境分析、生物与医学、地质科学、食品安全、材料科学、农业生产、冶金工业等各个领域。电感耦合等离子体质谱法的操作原理为：首先离子化样品，样品经过电感耦合等离子体雾化和蒸发的处理后，将带电离子通过质量分析器将待测金属进行分离，再测定金属元素在样品中的含量，是现如今使用最广泛的分析方法。
在农业生产中，芮玉奎等[8]全面分析了进口KC1肥料中的10种重金属元素含量。还全面的研讨了转基因棉花和转基因棉花的对照纤维中的微量元素和重金属[9]。陈虹等[10]在测定农用土壤样品中Cd和Pb金属含量，首先湿法消解样品，采用ICP-MS对金属元素的含量进行检测。尚媛等[11]在测定果园土壤稀土元素时也采用ICP-MS的方法。
基于电感耦合等离子体质谱法能够同时测定多元素的优势，孙明星等[12]使用该方法测定了农业生产中化学肥料中Hg、Cr、Cd、Pb和As等多种微量元素。常规的原子吸收法和化学法有灵敏度低和测定速度慢等弊端，使用这种方法同样可以省去在汞元素分离后进行测定分析这一步骤。电感耦合等离子体质谱法具有较高的回收率从而达到痕量元素的分析标准。
微波消解法是消解土壤样品的常用方法之一，王娜[13]在实验中测定土壤样品中的砷元素时使用了微波消解法。其步骤为先消解样品，再进行在线校准，可以使用校正方程来校正实验过程中可能会存在的质量干扰，微波消解法同样适用于其他物质的消解，部分研究人员在测定木腐、药物中、调味品和地球样品中重金属含量时同样用到该方法[14-18]。苏永琦等[19]消解奶粉样品时使用微波高压消化器，为了测定奶粉中Cr的含量采用了电感耦合等离子体质谱法。通过实验数据中相对标准偏差和回收率的分析，发现该方法与其他方法具有一致的实验结果。
1.2.2 土壤重金属的空间分布研究
研究土壤重金属的空间分布可以了解重金属元素在空间中如何移动并进行累积，这些信息可以为如何治理土壤重金属污染问题提供重要的技术支持。一般可以采取统计的方法了解某地区重金属元素的分布规律，通过确定自变量绘制线性关系图来观察重金属元素的空间分布关系[20]。这是一种有效的研究土壤重金属空间分布的基本方法。
1.2.3 土壤重金属的污染评价研究
为了对研究区域的土壤污染情况做出一个系统的评价，一般需要与国家土壤环境质量评价标准限值相比较得出最终评价。将土壤中的各个污染物含量测定结果分别与其对应的标准限值比较，从而判断该研究区域土壤的污染状况，并依照标准确定该土壤的分级。A级土壤的污染情况较为轻微，B级土壤的污染情况较为严重。如果重金属进入土壤中的速度和累积强度均超过土壤自身的净化能力，此时的重金属含量会超过环境标准，属于严重的土壤污染情况[21]。
1.3 研究内容及路线
本课题主要研究土壤中不同重金属元素的含量及空间分布，重点研究的重金属元素有Cu（铜）、Zn（锌）、 Pb（铅）、Cr（铬）和 Ni（镍）五种重金属元素。样品来源于石家庄市某农业用地，采用了王水提取测定电感耦合等离子体质谱法。首先将土壤样品消解，利用微波消解的方法对土壤进行雾化处理，再运用电感耦合等离子质谱法对土壤样品中的重金属含量进行测定，根据实验结果进行定性、定量分析。最后研究其在空间分布的规律，并对采样土壤做污染程度评价。
研究路线包括前期的查阅文献和收集资料，现场踏勘了解地势地貌和周边情况，随后采集、处理和分析实验样品完成实验，得出实验结果后进行数据处理与分析，最后针对课题研究内容得出结论。
2 研究区域概况
2．1 自然环境概况
石家庄市位于河北省中南部。地理位置处于东经 113°09'-114°58'，北纬 37°42'-38°02'之间，城市总面积15848平方公里。石家庄市的地势地貌特点显著，大多为山地，拥有太行山地和华北平原两大地貌特点。西部地区位于太行山的东段。石家庄
市的四季较为分明，春秋季节时间短，夏季和冬季时间长。降雨集中，降雨量分布具有差异性。山区降雨量较多，强降雨极易造成泥石流、山体滑坡和洪涝等自然灾害，对山区周围的居民正常生活产生恶劣影响。石家庄市的物产资源丰富，经统计全市有五十多个矿种，有二十六种矿产已经被探明储量，三十多种矿产资源已经开发利用并投入使用。煤田资源的分布比较集中，主要的产煤地在井陉县，赞皇县和元氏县也均有分布。
图 1 研究区域地理位置图
2．2 社会经济概况
石家庄市是河北省的政治经济文化中心，作为国家首批被确认的生物产业基地之一，同时又是中国最大的医药工业基地和纺织基地。随着交通运输业的发展，石家庄市在医药、纺织、化工、机械、电子、食品、轻工、建材工业等各个领域均有显著发展，成为河北省的工业大市。
2．3 现场周边概况
该农业用地面积约六百平方米，周围建筑物较多，周边有农户居住，附近有一家化工厂、一家水泥厂、小面积商业用地和居民区。
3 材料与方法
3．1 仪器与试剂
3.1.1实验仪器
(1)电感耦合等离子质谱仪(ICAPQC型，河北省计量科学研究院)
(2)电热鼓风干燥箱（101-1AB型，天津市泰斯特仪器有限公司）
(3)温控电热板（DB-IEFS型，江苏中大仪器科技有限公司）温度上限为250℃。
(4)分析天平：（ME204E梅特勒-托利多仪器有限公司）精度为0.0001 g
(5)高压密闭消解罐：具有减压功能，用于样品预处理。
(6)锥形瓶: 100 mL。
(7)玻璃漏斗。
(8)容量瓶: 100 mL。
(9)风干用白色搪瓷盘。
(10)粗粉碎用木锤、木滚、木棒及无色聚乙烯薄膜等。；
(11)磨样用玛瑙研磨机。
(12)过筛用尼龙筛，规格为100 目。
(13)装样用无色聚乙烯塑料袋。
(14)一般实验室普通仪器和设备。
3.1.2实验试剂
(1)硝酸（GR优级纯，北京化工厂)
(2)盐酸(GR优级纯，北京化工厂)
(3)氢氟酸(GR优级纯，北京化工厂)
(4)国家一级标准物质（土壤GBW07409，黑龙江省环境监测站黑龙江省环境保护科学研究院）
(5)单元素标准储备液：用高纯度金属（金属纯度需要大于99.99％）或金属盐（参考或高纯试剂）制备100 mg/L至1000 mg/L含硝酸溶液的标准储备溶液，溶液的酸度需要大于1％（v/v）。特殊需要可购买有证标准物质。
(6)多元混合标准储备液：ρ＝10.0 mg/L。用硝酸溶液稀释标准备用溶液。亦可购买市售有证标准物质。
(7)多元标准使用液：ρ＝200 μg/L。标准溶液在硝酸溶液中用标准溶液稀释。特殊需要可购买有证标准物质。
(8)内标标准储备液：ρ＝10.0 mg/L。可自行制备。特殊需要可购买有证标准物质。以硝酸溶液作为培养基。
(9)内标标准使用液:ρ=100 μg/L。需要对内标原液进行稀释，样品中内标元素的浓度应处于10 μg/L和50 μg/L之间。
3．2 标准曲线的测定
通过稀释的方法，分别配制成金属元素浓度为25μg/L、50μg/L、100μg/L、200μg/L、500μg/L、1000μg/L的多元素标准使用溶液。本实验标准系列的最低浓度点选用硝酸溶液。可以使用直接滴加和蠕动泵在线操作两种不同的方法将内标加入标准系列中。一般情况下，内标的选择标准为试样本身含有元素远远低于试样中不存在的元素。再分别取9mL不同浓度的溶液于10 mL塑料比色管中。将配好的标液用ICP-MS进行测定，分别以铜、锌、铅、镉、镍重金属元素的浓度为横坐标，以仪器已设置的强度为纵坐标绘制标准曲线。
3．3 土壤样品的采集与制备
按照HJ/T 166的相关规定采集和保存土壤样品，运用GPS定位仪器对研究区域进行定位，将区域划分为不同网格单元并进行编号，再从中选取30个分布随机的区域，将这些区域作为本实验的采样点。在每个采样点采集实验所需土壤，分别采集3至4次并进行充分的混合，按照表层、中层和深层三种不同的土壤深度对采样点样品进行分类，表层样点采样深度为0-20 cm，中层样点采样深度为20-45 cm，深层样点采样深度为45-60 cm。采样时需要采集垂直方向土壤的土样，采用自上而下的方式铲取土壤，将土壤在白色搪瓷盘里摊开混合均匀后放在风干室风干两天，将风干好的土壤样品经过粗粉碎、磨样、过筛装入聚乙烯塑料袋中，在袋子的标签上进行编号。
土壤样品制备需要分别在风干室和磨样室中进行，风干室需要结合实验地的具体情况设置最适合实验的通风朝向。磨样室不做特殊要求。
3．4 土壤样品预处理
3.4.1 含水量的测定
含水率公式：
%
100
m
-
m
m
-
m
1
1
2?
=
ω
式中：ω是含水率
m0是培养皿质量，g
m1是培养皿和样品初重，g
m2是培养皿和烘干后的样品终重，g
对石家庄市某农业用地的采样点处采得的土壤样品进行预处理。首先需要测定样品中的含水率，从土壤样品中取出约8g 样品放入样品袋中，将蒸发皿放在万分之一天平上进行称重并记录数据，再将样品袋中的样品放入蒸发皿在万分之一天平上称重并做好数据记录。向电热鼓风干燥箱中放入装有样品的蒸发皿，设置电热鼓风干燥箱温度为100 ℃，时间为2小时。等仪器加热到设置好的时间和温度，再取出蒸发皿，待蒸发皿冷却至室温后再次称重并记录数据。对比样品在干燥前后两次的重量数据，并控制实验中的称重误差在1％以内，最后将两次差值带入含水率计算公式中计算出所研究土壤样品中的含水率。 3.4.2 样品的消解
含水率测定完毕后，需要对研究区域的土壤样品进行消解处理。用万分之一天平称取0.1-0.2 g 土壤样品，将所称取的样品放于高压密闭消解罐的内杯。再在通风条件下向高压密闭消解罐内杯中加入药品。把装有7 mL 硝酸和1.5 mL 氢氟酸的内杯装回高压密闭消解罐中，做好罐口密封后将消解罐放在电热鼓风干燥箱中，将干燥箱的温度设置为180℃，时间设置为510分钟。待仪器达到设定温度和时间后再重新取出内杯并将其放在电热板上进行样品的消解，观察内杯中溶液变化，控制其含量在1 mL 左右并即刻取下。需冲刷三次内杯，用玻璃漏斗完全转移内杯中的余液至100 mL 容量瓶中，最后使用蒸馏水对样品溶液进行定容。
3．5 土壤样品重金属含量测定
待样品消解处理之后，取出9mL 左右样品液体放于10mL 塑料比色管中，再通过电感耦合等离子体上机操作进行土壤样品重金属含量的测定。
3．6 准确度、精密度、检出限的测定
标准偏差公式：
1
(1
2
--=
∑=n x x S n
i i
）
相对标准偏差：
%100?=
x S
RSD
根据中华人民共和国国家环境保护标准HJ803-2016，检测区域土壤中重金属的检出限和测定下限见表1。
表 1 检出限及测定下限[22]
级别检出限测定下限
Cu（mg/kg) 2 8
Zn（mg/kg) 0.6 2.4
Pb（mg/kg) 1 4
Cr（mg/kg) 2 8
Ni（mg/kg) 2 8
4 结果与讨论
4．1 标准曲线测定结果
使用电感耦合等离子体质谱仪分别测定铜、锌、镉、铬、镍的工作标准曲线，
下面是用实验数据绘制的标准曲线图。标准曲线横坐标为重金属元素浓度，纵坐标为测得的强度。
Cu的标准曲线回归方程为：f(x) = 11026.3442x + 3845.6847，相关系数R=0.9996。
图 2 Cu元素的标准曲线图
Zn的标准曲线回归方程为：f(x) = 1272.5967x + 9043.1372，其相关系数R=0.9997。
图3Zn元素的标准曲线图
Pb的标准曲线回归方程为：f(x) = 46857.8432x + -149427.1318 ，相关系数R=0.9994。
图4Pb元素的标准曲线图
Ni的标准曲线回归方程为：f(x) = 3193.5848x + 1142.0736 ，相关系数R=0.9994。
图5Cr元素的标准曲线图
Cr的标准曲线回归方程为：f(x) = 7862.6938x + 1672.5462 ，相关系数R=0.9994。Ni的标准曲线回归方程为：f(x) = 3193.5848x + 1142.0736 ，相关系数R=0.9994。
图6Ni元素的标准曲线图
4．2 土壤样品中重金属含量测定结果
4.2.1 含水率的测定结果
现将三类土壤样品含水率的最终测定结果按照不同深度分别呈现于表2、表3和表4。
表2表层土壤样品含水率的测定
编号培养皿质量/g初重/g终重/g含水率/%
表3中层土壤样品含水率的测定
表4深层土壤样品含水率的测定
根据实验步骤中的计算公式计算样品中含水量，以样品1-1为例：
%
21.21206.65-5282.735282
.73-7179.731-1==ω
4.2.2 重金属含量的测定结果
表5仪器测定结果
4．3 准确度和精密度测定结果
将石家庄市某农业用地样品土壤进行准确度和精密度实验，首先进行样品预处理并设置平行实验，还需要做一个空白实验作为对照。利用电感耦合等离子体质谱仪测得实验数据。根据相关公式计算得到实验结果，如果所得结果处于仪器测定浓度中最大值与最小值之间，则证明本次实验符合准确度的测定。
表 6空白样品加标所得结果
样品编号Cu（mg/kg) Zn（mg/kg) Pb（mg/kg) Cr（mg/kg) Ni（mg/kg)
1 21.34 30.54 6.85 1.76 15.69
2 20.77 35.79 5.8 1.6 14.27
3 21.9 33.6 5.36 1.66 15.78
4 22.8 32.66 5.96 1.74 16.48
5 22.02 34.43 6.1 1.77 14.15
根据实验步骤中的计算公式分别计算本次实验的精确度和精密度。如计算样品Cu 平均浓度:n=5，x=21.77
由表可知，Cu的相对标准偏差为:3.50%。Zn的相对标准偏差5.90%、Pb的相对标准偏差9.04%、Cr的相对标准偏差为4.30%、Ni的相对标准偏差为6.67%，所得结果表明，本次实验符合精确度的测定。
4．4 土壤样品中重金属元素的空间分布
根据实验数据绘制土壤样品中重金属元素的空间分布折线图，本次实验所测定的Cu、Zn、Pb、Cr和Ni五种不同的重金属分别在不同深度土壤中的含量如图7-11所示。
图7 Cu元素空间分布图
图8Zn元素空间分布图
图9Pb元素空间分布图
图10Cr元素空间分布图
图11Ni元素空间分布图
本次实验通过在土壤中纵向采样，以土壤深度为变量来研究不同重金属元素在不同深度土壤中的分布规律。观察以上折线图可以得出，总的来说，重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr和Ni在土壤中的含量随土壤深度的增加而减小。重金属元素大多累积在土壤的表层，这种现象可能与重金属在土壤中难以降解和较低的迁移率有关。由于本次研究区域为石家庄市某农业用地，污染源除了来自农田周围的工厂排污和生活垃圾外，还需要考虑污水灌溉的因素。化肥和污水灌溉会污染大面积的农田，影响农作物的生长。近年来，镉米、砷米和铅米的出现就是灌溉和施肥不当造成的。
根据实验测定数据可知，Cu元素的浓度最高达到140mg/kg,最小值为16mg/kg，受
土壤重金属污染
土壤重金属污染 摘要：随着现代工业的发展，工业排出的污染物越来越多，土壤的重金属污染就是一个例子，土壤污染对人类的身心都造成了巨大的危害。本文主要就土壤重金属的概念、来源种类、特点危害、采样检测、防治修复等方面都做了一定的阐述。 With the development of modern industry, industrial discharge pollutants is more and more, soil heavy metal pollution is one example, soil pollution has caused great harm on human body and mind . This paper discusses the concept, origin of soil heavy metal types and characteristics, sampling testing and prevention harm repair all aspects were discussed as well。 关键词：土壤污染，重金属，危害 据报道，目前我国受镉、砷、铬、铅等重金属污染耕地面积近 2000 万公顷，约占总耕地面积的 1/5，其中工业“三废”污染耕地 1000 万公顷，污水灌溉的农田面积已达 330 多万公顷。例如：某省曾对 47 个县和郊区的 259 万公顷耕地（占全省耕地面积的五分之二）进行过调查。其结果表明，75% 的县已受到不同程度的重金属污染的潜在威胁，而且污染趋势仍在加重。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金属含量明显高于背景含量、并可能造成现存的或潜在的土壤质量退化、生态与环境恶化的现象。[1] 如下图为土壤环境质量标准值（GB15618—1995）单位: mg/kg
土壤中重金属的测定
实验题目土壤中Cu的污染分析实验 一、实验目的与要求 一、实验目的与要求 （1）了解重金属Cu对生物的危害及其迁移影响因素。 （2）了解重金属Cu的污染及迁移影响因素。 （3）掌握土壤消解及其前处理技术。 （4）掌握原子吸收分析土壤中金属元素的方法。 （5）掌握土壤中Cu污染评价方法。 二、实验方案 1.仪器 原子吸收分光光度计 电热板 量筒100mL 烧杯（聚四氟乙烯） 吸量管、50mL比色管、电子天秤 2.试剂 浓硝酸GR、浓盐酸GR、氢氟酸GR、浓高氯酸GR Cu标准储备液、Cu的使用液 3.实验步骤 （1）三份待测土样，约0.5g分别置于3个聚四氟乙烯烧杯； （2）向烧杯加入2ml蒸馏水湿润土样后，再加入10ml HCl并在电热板上加热至近干； （3）往烧杯中加入10ml HNO3，置于电热板上加热至近干； （4）往烧杯中加入5mlHF，置于电热板上加热至近干； （5）往烧杯中加入5mLHClO4，于电热板上加热至冒白烟时取下冷却； （6）取3支50ml具塞比色管，分别向管中加入2mlHNO3,分别对应加入冷却好的消解土样后，再加水稀释至刻度线； （7）如果溶液比较混浊，则要过滤再进行测定。
（8） AAS测定。 三、实验结果与数据处理 Cu标准溶液曲线 各个区域土壤中Cu的含量 mg/kg 教学区 1 2 3 4 5 6 7 8 实（1-2）2 实（1-2）4 实（2-3）1 工（3-4）3 教1 教2 教5 图1 17.83 13.01 24.78 8.56 16.76 6.30 12.49 7.09 生活区 1 2 3 4 5 6 东1 东2 东12 东14 二饭教寓5.49 19.27 6.20 2.11 13.70 16.18 其他区 1 2 3 4 5 6 7 8 行山3 行山4 行山5 体1 体4 南商1 南商4 中心湖1 15.96 7.75 9.93 9.65 8.46 16.80 9.47 9.30 外环区 1 2 3 4 5 6 7 8 外1 外2 外6 外4 公4 公10 农田2 农田4 14.80 14.13 15.53 12.41 59.07 10.88 10.46 24.24 四、结论 1.数据可靠性评价 由图可知标准曲线的相关系数均为R2=0.9995，可知在数据处理的过程中，由标准溶液产生的误差是可忽略不计的。但是本次实验，人为的误差相 当大，在整个实验过程中发现，有好几个组的几个样品都已经蒸干了，这已
土壤重金属检测方法汇总
土壤重金属检测方法汇总 摘要：土壤重金属检测是土壤的常规监测项目之一。采用合理的土壤重金属检测方法，能快速有效地对土壤重金属检测和污染评价，并满足土壤的管理和决策需要。本文介绍了几种常用的土壤重金属检测方法，原子荧光光谱法，原子吸收光谱法，电感耦合等离子体发射光谱，激光诱导击穿光谱法和X射线荧光光谱，在介绍各个检测方法特性的同时，就灵敏度，测试范围，精确度，测试样品的数量等优缺点进行了对比。 关键词：土壤；重金属；检测方法 1. 前言 许多研究表明，种植物的质量安全与产地的土壤环境关系密切。重金属一般先进入土壤并积累，种植物通过根系从土壤中吸收，富集重金属，有时也通过叶片上的气孔从空气中吸收气态或尘态的重金属元素[1]。近几年，种植地因农药、肥料、生长素的大量施用及工业“三废”的污染，土壤重金属含量超标较严重且普遍，这不仅毒害土壤-植物系统，降低种植物品质，而且还会通过径流和淋洗作用污染地表水，尤其重要的是通过食物链的方式进入人体内，对于重金属的富集人体难以代谢，最终直接或间接危害人体器官的健康[2]。为此，解决这一难题，建设绿色食品和无公害食品生产基地，要求我们从土壤中的重金属检测分析抓起。本文介绍了土壤重金属的检测方法、并且对比各种方法优缺点。2．土壤中重金属检测方法 2.1 原子荧光光谱法 原子荧光光谱法是以原子在辐射能量分析的发射光谱分析法。利用激发光源发出的特征发射光照射一定浓度的待测元素的原子蒸气，使之产生原子荧光，在一定条件下，荧光强度与被测溶液中待测元素的浓度关系遵循Lambert-Beer定律[3]，通过测定荧光的强度即可求出待测样品中该元素的含量。 原子荧光光谱法具有原子吸收和原子发射两种分析方法的优势[4]，并且克服了这2种方法在某些地方的不足。该法的优点是灵敏度高，目前已有20多种元素的检出限优于原子吸收光谱法和原子发射光谱法；谱线简单；在低浓度时校准曲线的线性范围宽达3~5个数量级，特别是用激光做激发光源时更佳，但其存在荧光淬灭效应，散射光干扰等问题[5]。该方法主要用于金属元素的测定，在环境科学、高纯物质、矿物、水质监控、生物制品和医学分析等方面有广泛的应用[6]。突出在土壤中的应用如何，以下各方法均是这个问题，相比之下2.5写的比较好
土壤重金属污染现状
土壤重金属污染现状 摘要: 重金属作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视. 重金属矿山的开采利用是造成当今世界重金属污染的主要原因,并已经严重威胁和影响人类的生存和发展.本文从我国重金属的利用入手,总结了我国近几年重金属污染的现状,分析了重金属污染物进入环境介质的途径和方式. 为促进我国矿业开发与环境的可持续发展和和谐发展,对重金属资源的合理开发利用提出措施和建议. 关键词: 重金属; 利用; 重金属污染 引言 所谓重金属污染,是指由重金属及其化合物引起的环境污染. 重金属矿山的开采及其产品的利用是重金属污染的重灾区,也是全球重金属污染的源头所在,对于矿山环境,重金属污染的主要危害对象是农作物和人. 其主要原因在于重金属被排入环境后具有永久性,且有明显的累积效应.随着人们对金属矿产品的需求量的不断增大,由此引发的环境问题日趋严重,重金属污染就是其中最为典型的一个. 以云南铅锌矿为例,云南拥有国内储量最大的兰坪铅锌矿和国内品位最富的会泽铅锌矿,它的开采量日益增大,产生的环境问题也随之日益增多,由于云南铅锌矿山布局分散,规模偏小,工艺技术落后,装备水平低,并且有相当一部分乡镇和个体私营企业没有专门的尾矿坝,尾矿、废水随意排放,加之由于当地开发无序,滥采滥挖,环保投入不足,导致矿山特别是铅锌矿山老化,品位下降,开采难度增大,造成了一定的环境污染,并使得生态环境的修复、改造和维护难以进行。 一土壤重金属污染的定义 重金属系指密度4.0以上约60种元素或密度在5.0以上的45种元素。但是由于不同的重金属在土壤中的毒性差别很大，所以在环境科学中人们通常关注锌、铜、钴、镍、锡、钒、汞、镉、铅、铬、钴等。砷、硒是非金属，但是它的毒性及某些性质与重金属相似，所以将砷、硒列入重金属污染物范围内。由于土壤中铁和锰含量较高，因而一般不太注意它们的污染问题，但在强还原条件下，铁和锰所引起的毒害亦应引起足够的重视。 土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属带入到土壤中，致使土壤中重金
土壤中重金属环境污染元素的来源及作物效应
第23卷第2期2005年5月 贵州师范大学学报(自然科学版) Journa l of Guizhou Nor m al University(Natural Sciences) Vo.l23.No.2 M ay2005 文章编号:1004)5570(2005)02-0113-08 土壤中重金属环境污染元素的来源及作物效应 王济1,王世杰2 (1.贵州师范大学地理与生物科学学院,中科院地化所环境地球化学国家重点实验室,中科院研究生院贵州贵阳550002; 2.中科院地化所环境地球化学国家重点实验室,贵州贵阳550002) 摘要:主要介绍我国5土壤环境质量标准6中规定含量的8种重金属环境污染元素(汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍)的污染来源及作物效应。土壤中重金属的主要来源是成土母质,矿山开采的三废污染,大气中重金属的沉降,农药、化肥、塑料薄膜等的使用等。重金属在作物中的分布规律一般是根>茎>叶>籽实。 关键词:土壤;重金属;环境;污染;来源;作物效应 中图分类号:X53文献标识码:A The sources and crops effect of heavy m eta l ele m en ts of con ta m i na ti on i n soil WANG Ji1,WANG S h i2ji e2 (1.Gu iz hou Nor ma lUn i ve rs i ty,The State Key Laboratory of Enviro nmenta lGeochem istry,Institute of Geochem i stry,Graduate School of Ch i nese A cade m y of Sc i ences,Guiyang,Gu i zho u550002,Ch i na; 2.The S tate Key Laboratory of Environ m en tal Geoche m istry,Instit ute of Geoche m istry, Chinese A cade m y of Sc i ences,Guiyang,Gu i zho u550002,Ch i na) Abstr act:Th is paper has intr oduced t h e source and crops eff ect of heavymetal e le ments of conta m i n a2 ti o n(H g,Cd,Pb,Cr,A s,Z n,Cu,N i)li m ited by Environmental Qua lity Standar d f or Soils (GB1561821995).The ma i n source is f ro m mother2materi a l of soi.l The heavy meta ls polluti o n also can be related w ith the produce ofm iner,sedi m en tation of heavy me tals in at m osphere,use of agro2 che m icals etc.The distri b uti o na l or der in crops i s root>ste m>leaf>f rui.t K ey w ord s:soi;l heavy meta;l environmen;t pollution;source,crop e f fect 土壤中重金属污染元素主要包括汞、镉、铅、铬及类金属元素砷等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌、铜、镍等[1]。因此我们将汞、镉、铅、铬、砷、锌、铜、镍合称为重金属环境污染元素。人类活动将重金属加入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境质量恶化的现象称为土壤重金属污染[2]。重金属污染物在土壤中移动性很小,不易随水淋滤,不被微生物降解[3,4]。它们一方面对农作物、农产品和地下水等许多方面产生重大影响,并通过食物链危害人体健康;另一方面因大多数重金属在土壤中相对稳定且难以迁出土体,对土壤理化性质及土壤生物学特性(尤其是土壤微生物)和微生物群落结构产生明显不良影响,从而影响土壤生态结构和功能的稳定性[2,5]。 113 收稿日期:2005-01-04 基金项目:贵州省高校发展专项资金(黔教科2004111),贵州师范大学校科研启动费资助项目。作者简介:王济(1975-)男,博士,研究方向:土壤与环境。
三种土壤重金属快速检测仪的检测原理及方法
三种土壤重金属快速检测仪的检测原理及方法 土壤重金属污染目前是我国面临非常严峻的问题，所以市场上检测土壤重金属仪器层出不穷。 测量土壤重金属目前主要是有下面几种方法： 1、原子吸收光谱法 这种方法是相对比较传统的测量重金属的方法，先将土壤风干，再经过消解处理、定容，之后制备标准溶液，之后上机操作测量。测量原理是利用待测元素的共振辐射，通过其原子蒸汽，测定其吸光度；它有单光束，双光束，双波道，多波道等结构形式。其基本结构包括光源，原子化器，光学系统和检测系统。这种原理测出来相对精度较高，只是测量的时间上相对过长，通常整个过程需要24小时出结果。 2、伏安极谱法 这种方法也是先将土壤风干，再经过消解处理，然后将浸提液放入极谱仪中，直接测量。其原理是通过将一个变化的电压信号施加到电极上，而后测量电极的响应电流来测量重金属的含量，这种方法与原子吸收光谱法相比，测量精度更高，运行成本低，可以做形态分析等。 3、X射线荧光光谱法 X射线荧光光谱分析法利用初级X射线光子或其他微观离子激发待测物质中的原子，使之产生荧光(次级X射线)而进行物质成分分析和化学态研究的方法。这种方式测量土壤重金属无需将土壤进行前处理，测量速度快，精度也能达到ppm 级。非常适合拿到野外走哪儿测哪儿，测量结果还能保存，有些还可以进行GPS 定位，记录什么地方土壤测量的结果是多少。并且测量时不存在任何耗材，无需任何使用成本。目前做的比较好的品牌有托普云农的土壤重金属快速检测仪，设备小巧，配有专门分析土壤模块，所以相对测量精度高。非常适合野外快速测量土壤重金属。 以上介绍的这些测量土壤重金属的方法都是目前市场上相对成熟的测量土壤重金属的方法，也是比较常规的方法。可以根据自己的需要选择合适的土壤重金属检测仪。 仪器名称：托普云农土壤重金属快速检测仪仪器型号：TPJS-B 金属检测仪、便携式重金属检测仪
重金属的来源及传播
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分。随着工业、城市污染的加剧和农用化学物质种类、数量的增加，土壤重金属污染日益严重，目前，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨，Cu 340万吨，Pb 500万吨，Mn 1500万吨，Ni 100万吨。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万公顷的污水灌区中，遭受重金属污染的土地面积占污水灌区面积的64.8%，其中轻度污染的占46.7%，中度污染的占9.7%，严重污染的占8.4%。 土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点，并可经水、植物等介质最终影响人类健康。因此，治理和恢复的难度大。本文在讨论土壤重金属污染物来源和分布的基础上，评述土壤重金属污染修复技术研究进展，旨在为重金属污染土壤的有效修复提供科学的依据。 1 土壤重金属来源与分布 1.1 随着大气沉降进入土壤的重金属 大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进人土壤。据Lisk报道，煤含Ce、Cr、Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的Hg(O.02～30mg/kg)，这类燃料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中1O%～30%沉降在距排放源十几公里的范围内，据估计全世界每年约有1600吨的汞是通过煤和其它石化燃料燃烧而排放到大气中去的。例如比利时每年从大气进入每公顷土壤的重金属量就有Pb 250g、Cd 19g、As 15g、Zn 3750g。 运输，特别是汽车运输对大气和土壤造成严重污染。主要以Pb、Zn、Cd、Cr、Cu等的污染为主。它们来自于含铅汽油的燃烧和汽车轮胎磨损产生的粉尘，据有关材料报导，汽车排放的尾气中含Pb量多达20～50 μg/L，它们成条带状分布，因距离公路、铁路、城市中心的远近及交通量的大小有明显的差异。Вериня等研究发现在公路两侧50m的距离有被污染的痕迹，每月每平方米累积的易溶性污染物在4～40 g。进入环境的强度顺序为：Cu、Pb、Co、Fe和Zn。在宁-杭公路南京段两侧的土壤形成Pb、Cr、Co污染带，且沿公路延长方向分布，自公路两侧污染强度减弱。经自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染，与重工业发达程度、城市的人口密度、土地利用率、交通发达程度有直接关系，距城市越近污染的程度就越重，污染强弱顺序为：城市-郊区-农村。 1.2 随污水进入土壤的重金属 利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水作为灌溉水源来利用。污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。生活污水中重金属含量很少，但是，由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排人下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属Hg、Cd、Cr、Pb、Cd等含量逐年增加。淮阳污灌区土壤Hg、Ca、Cr、Pb、As等重金属1995年已超过警戒线。其它灌区部分重金属含量也远远超过当地背景值。 随着污水灌溉而进入土壤的重金属，以不同的方式被土壤截留固定。95%的Hg被土壤矿质胶体和有机质迅速吸附，一般累积在土壤表层，自上而下递减。郑州污水灌区水中Hg的浓度达到O.242mg/kg，而土壤Hg含量O.194 mg/kg就会造成重度污染。污水中的As多以3价或5价状态存在，进入土壤后被铁、铝氢氧化物及硅酸盐粘土矿物吸附，也可以和铁、铝、钙、镁等生成复杂的难溶性砷化合物。而Cd很容易被水中的悬浮物吸附，水中Cd的含量随着距排污口距离的增加而迅速下降，因此污染的范围较少。Pb很容易被土壤有机质和粘土矿物吸附。Pb的迁移性弱，污灌区Pb的累积分布特点是离污染源近土壤含量高，距离远则土壤含量低。污水中Cr有4种形态，一般以3价和6价为主，3价Cr很快被土壤吸附固定，而6价Cr进入土壤中被有机质还原为3价Cr，随之被吸附固定。因此，污灌区土壤Cr会逐年累积。 1.3 随固体废弃物进入土壤的重金属
中国耕地土壤重金属污染概况
中国耕地土壤重金属污染概况 摘要：依托收集的耕地土壤重金属污染案例资料，建立了我国138个典型区域的耕地土壤重金属污染数据库，并利用《土壤环境质量标准》（GB15618—1995）中的二级标准作为评价标准，测算了我国耕地的土壤重金属污染概况。研究表明：（１）我国耕地的土壤重金属污染概率为16.67%左右，据此推断我国耕地重金属污染的面积占耕地总量的1/6左右；（２）耕地土壤重金属污染等别中，尚清洁、清洁、轻污染、中污染、重污染比重分别为68.12%，15.22%，14.49%，1.45%，0.72%；（３）８种土壤重金属元素中，Ｃｄ污染概率为25.20%，远超过其他几种土壤重金属元素；此外，也有一些区域发生Ni，Hg，As和Pb土壤污染，但是Ｚｎ、Ｃｒ和Ｃｕ元素发生污染的概率较小；（４）辽宁、河北、江苏、广东、山西、湖南、河南、贵州、陕西、云南、重庆、新疆、四川和广西１４个省、市和自治区可能是我国耕地重金属污染的多发区域，特别是辽宁和山西的耕地土壤重金属污染可能尤其严重。 关键词：土壤污染；重金属；耕地；污染概率 过去的50年中，大约有2.2万ｔ的Cr，9.39×10５ｔ的Cu，7.89×10５ｔ的Pb 和1.35×10６ｔ的Zn排放到全球环境中，其中大部分进入土壤，引起了土壤重金属污染。随着我国工业和城市化的不断发展，工业和生活废水排放、污水灌溉、汽车废气排放等造成的土壤重金属污染问题也日益严重。重金属污染不仅能够引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能够抑制作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收。更为重要的是，重金属还可能通过食物链迁移到动物、人体内，严重危害动物、
土壤中重金属全量测定方法
版本1： 土壤中铜锌镉铬镍铅六中重金属全量一次消解测定方法.用氢氟酸-高氯酸-硝酸消解法,国家标准物质检测值和标准值吻合性很好,方便可行.具体方法: 准确称取0.5克土壤样品(过0.15mm筛)于四氟坩埚中,加7毫升硝酸+3毫升高氯酸+10毫升氢氟酸加盖,放置过夜(不过夜效果同),电热板上高温档加热(数显的控制温度300~350度)1小时,去盖,加热到近干,冷却到常温,然后再加3毫升硝酸+2毫升高氯酸+5毫升氢氟酸,高温档继续加热到完全排除各种酸,既高氯酸白烟冒尽,加1毫升(1+1)盐酸溶解残渣,完全转移到25毫升容量瓶中,加0.5毫升的100g/L的氯化铵溶液,定容,然后原子吸收分光光度计检测,含量低用石墨炉,注意定容完尽快检测锌,且锌估计需要适当的稀释.其实放置几天没有问题,相对比较稳定拉. 版本2： 1)称量0.5000g样品放入PTFE（聚四氟乙烯）烧杯中（先称量样品，后称量标 样），用少量去离子水润湿； 2)缓缓加入10.0mLHF和4.0mLHClO4（如果在开始加热蒸发前先把样品在混合 酸中静置几个小时，酸溶效果会更好一些），加盖后在电热板上200℃下蒸发（蒸发至样品近消化完后打开坩埚盖）至形成粘稠状结晶为止（2～3小时）； 3)视情况而定，若有未消化完的样品则需要重新加入HF和HClO4，每次加入都 需要蒸发至尽干；若消化完全则直接进行下一步； 4)加入4.0mLHClO4，蒸发至近干，以除尽残留的HF； 5)加入10.0mL的5mol/L HNO3，微热至溶液清亮为止。检查溶液中有无被分解 的物料。如有，蒸发至近干，执行步骤4（此时可以酌情减半加酸）； 6)待清亮的溶液冷却后，转入容量瓶，用去离子水定容至50mL（此时所得溶 液中硝酸含量为1mol/L），然后立即转移到新聚丙烯瓶中储存。 附： 现在一般做法是,砷汞用1+1的王水在沸水煮2小时,加固定剂(含5g/l重铬酸钾的5%硝酸溶液),在50毫升比色管中,固定,然后用原子荧光光谱仪测定砷汞.
(完整版)土壤重金属检测
土壤重金属检测 第一部分：样品的采集 一个完整的环境样品的分析，包括从采样开始到出报告，样品分析流程为：采样→样品处理→分析测定→整理报告，大致可分为这四个阶段。这四个阶段所需时间及劳动强度为：样品采集6.0%，样品处理61.0%，分析测试6.0%，数据处理及报告27.0%。 1 土壤样品的采集 采集土样时务必要注意所采样品的代表性，即所采集的样品对所研究的对象应具有最大的代表性。采样要贯彻“随机”、“等量”和“多点混合”的原则进行采样 2 采样器具 工具类：不锈钢土钻、铁锹或锄头、土刀、取土器、竹片以及适合特殊采样要求的工具，分样盘、塑料布或塑料盆等用于野外现场缩分样品的工具。 器材类：GPS、照相机、卷尺、铝盒、样品袋、样品箱等。 文具类：样品标签、采样记录表、现场调查表、铅笔、资料夹等；安全防护用品：雨具、工作鞋、药品箱等。 3 采样单元的划分 由于土壤的不均一性，导致同一研究区域各土壤具有差异性，同一块土壤中不同点也具有差异，故在实地采样前，应先根据现场勘察和所搜集的有关资料，将研究范围划分为若干个采样单元。 采样单元的划分，采样单元以土类和成土母质类型为主，其次根据地形、地貌、土上设施状况、土壤类型、农田等级等因素确定，原则上应使所采土样能使所研究的间题在分析数据中得到全面的反应。在一个采样单元中，如果用多个样点的样品分别进行分析，其平均值或其他统计值（如标准差或置信区间等）的可靠性，无疑要比单独取一个样品的分析结果更大，但这样做的工作量比较大。如果把多个样点的土样等量地混合均匀，组成一个“混合样品”进行测定，工作量就可大为减少，而其测定值也可得到相近的代表性，因为混合样品的测定值，实际上相当于各个样点分别测定的平均值。总体要遵循“同一单元内的差异性尽可
河北省农田土壤重金属污染修复技术规范
河北省地方标准 河北省农田土壤 重金属污染修复技术规范 （征求意见稿） 河北农业大学 二〇一四年九月 目次 1范围 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。2规范性引用文件. (2)
3术语和定义.................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1农田土壤 .............................................................................................. 错误！未定义书签。 3.2土壤重金属污染 .................................................................................. 错误！未定义书签。 3.3重金属污染场地 (2) 3.4土壤修复 (2) 3.5土壤修复技术 (2) 3.6修复模式 (2) 4土壤重金属污染程度等级划分 (2) 4.1 土壤重金属污染程度评价方法 (2) 4.2土壤重金属污染评价分级标准 (3) 5土壤重金属污染修复技术要点和适用范围.............................................. 错误！未定义书签。 5.1工程修复技术....................................................................................... 错误！未定义书签。 5.2物理化学修复技术 (4) 5.3生物修复技术 (4) 5.4农业生态修复技术 (4) 5.5与土壤重金属污染程度相适合的修复技术 (4) 6基本原则和工作程序 (4) 6.1基本原则 (4) 6.2确认重金属污染场地的条件和污染程度 (4) 6.3确定预修复目标和修复模式 (5) 6.4 筛选修复技术 (5) 6.5 制定技术方案 (6) 6.6 编制技术方案 (6) 7监测与分析方法 (6) 7.1监测 (6) 7.2分析方法 (6) 8标准实施与监督 (6)
土壤中重金属形态分析方法
土壤中重金属形态分析方法 赵梦姣 （湖北理工学院环境科学与工程学院） 摘要：介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法, 重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素, 重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系, 重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系。形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献, 并反映重金属的生物毒性。 关键词: 土壤; 重金属; 形态分析；分析方法 自20 世纪70 年代以来重金属污染与防治的研究工作备受关注，目前重金属污染物已被众多国家列为环境优先污染物。重金属的总量往往很难表征其污染特性和危害，环境中重金属的迁移转化规律、毒性以及可能产生的环境危害更大程度上取决于其赋存形态[1]，不同的形态产生不同的环境效应。土壤的重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一，其所含的重金属可以通过食物链被植物、动物数十倍的富集[2], 但土壤中的重金属的毒性不仅与其总量有关, 更大程度上由其形态分布所决定。环境中重金属的迁移性、生物有效性及生物毒性与重金属污染物在土壤中的存在形态有关, 因此, 土壤中的重金属形态分析已成为现代分析化学特别是环境分析化学领域的一个热门研究方向。
1重金属的形态及形态分析方法 根据国际纯粹与应用化学联合会的定义,形态分析是指表征与测定的一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程[3]。形态分析的主要目的是确定具有生物毒性的重金属含量,当所测定的部分与重金属生物效应或毒性一致时,形态分析的目的就可实现。重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态4个方面,由于土壤化学结构复杂及各种影响因素复杂多变,对土壤中的重金属形态分析,与水环境中重金属的分析方法:如溶出伏安法、离子选择电极法不同,土壤中重金属大多采用连续提取的形态分析方法对样品进行浸提和萃取,然后用原子吸收光谱法测定提取液中的每种形态重金属的浓度,许多学者关于土壤中重金属形态提出了不同的方法。FORSTNER[4]则提出了7步连续提取法,将重金属形态分为交换态、碳酸盐结合态、无定型氧化锰结合态、有机态、无定型氧化铁结合态、晶型氧化铁结合态、残渣态; SHUMAN[5]将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿物态8种形态;为融合各种不同的分类和操作方法,CAMBRELL[6]认为土壤中重金属存在7种形态,即水溶态、易交换态、无机化合物沉淀物、大分子腐殖质结合态、氧化物沉淀吸收态、硫化物沉淀态和残渣态;而具有代表性的形态分析方法是由TIESSER等人提出的[7]。将土壤或者沉积物中的金属元素分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态与残渣态。在TIESSER方法的基础上,欧共体标准物质局(European
土壤重金属分析仪的操作方法
土壤重金属分析仪的操作方法 食品、土壤、水质逐渐被工业废气、废水、废渣所污染，甚至有些人直接用工业废水浇灌庄稼，造成土壤耕作层内的镉、铜、砷、铬、汞、镍、铁、铝、锌、锰、铜等重金属大量富积、积累，特别是城市郊区现象更为严重；加上大量使用无机化学农药等致使蔬菜和鱼类体内的重金属含量严重超标的情况，不断在人体内积累，导致消费者重金属慢性中毒现象发生，国内已发生多起重金属集体中毒事件，已引起政府的高度重视和社会各界的广泛关注，但是当前重金属测定方法测定速度慢、步骤繁琐且仪器昂贵。基于这种形势，托普云农开发出了重金属快速测定方法，可对蔬菜、食品、土壤、有机肥、烟叶等样品中的铅、砷、铬、镉、汞等进行快速联合测定。 一、土壤重金属分析仪检测原理： (一)样品经消化后，所有形态的重金属(包括砷、铅、镉、铬、汞、镍、铁、铝、锌、锰、铜等)都转化为离子型态，加入相关检测试剂后显色，在一定浓度范围内溶液颜色的深浅与重金属的含量呈比例关系，服从朗伯--比尔定律，再通过仪器进行测定得出含量值，与国家标准农产品安全质量无公害蔬菜安全要求允许限量的标准进行比较，来判断蔬菜样品重金属含量。
(二)各项重金属的检测原理及采用标准 1、重金属砷的检测原理及采用标准 采用国家标准(GB/T5009.11-2003)硼氢化物还原比色法，即样品经消化后，加入碘化钾-硫脲并加热，将五价砷还原为三价砷，在酸性条件下硼氢化钾将三价砷还原为负三价，形成砷化氢导入吸收液中呈黄色，经仪器检测得出砷含量。 2、重金属铅的检测原理及采用标准 采用国家标准(GB/T5009.12-2003)二硫腙比色法，即样品经消化后，在弱碱性条件下，铅离子与二硫腙生成红色络合物，溶于三氯甲烷后，比色测定。 3、重金属铬的检测原理及采用标准 样品经消化后，在二价锰存在条件下，铬离子与二苯碳酰二肼反应生成紫红色络合物，络合物颜色的深浅与六价铬含量呈正比，比色测定可得出铬含量。 4、重金属镉的检测原理及采用标准 采用国家标准(GB/T5009.15-2003)比色法，即样品经消化后，在碱性条件下，镉离子与6-溴苯丙噻唑偶氮萘酚生成红色络合物，溶于三氯甲烷后，比色测定。 5、重金属汞的检测原理及采用标准 采用国家标准(GB/T5009.17-2003)二硫腙比色法，即样品经消化后，在酸性条件下，汞离子与二硫腙生成橙红色络合物，溶于三氯甲烷后，比色测定。 现场测试
土壤中重金属含量测定与污染评价
实验题目土壤中重金属含量测定与污染评价 一、实验目的与要求 1、了解土壤的组成，了解土壤中重金属Cu对生物的危害及其迁移影响因素。 2、了解Cu, Pb, Cr, Cd, Zn ，Tl污染的GB标准。 3、掌握土壤消解及其前处理技术和原子吸收分析土壤中金属元素的方法。 4、掌握土壤中Cu的污染评价方法。掌握土壤中其它重金属的污染评价方法。 二、实验方案 1、实验原理 用盐酸－硝酸－氢氟酸－高氯酸混合酸体系消解土壤样品，使待测元素全部进入试液，同时所有的Cu都被氧化。在消解液中加入氯化铵溶液（消除共存金属离子的干扰）后定容，喷入原子吸收分光光度计原子化器的富燃性空气－乙炔火焰中进行原子化，产生的铜基态原子蒸汽对铜和铅空心阴极灯发射的特征波长进行选择性吸收，测定其吸光度，用标准曲线法定量。 2、实验试剂。 大学城各采样点土壤、盐酸GR、硝酸GR、氢氟酸GR、高氯酸GR、蒸馏水、（1+5）HNO 3 2、实验仪器： 原子吸收分光光度计、铜空心阴极灯、烧杯50mL（聚四氟乙烯）、移液管（1，2，5，10mL），滴管、50ml比色管，量筒及实验室常用仪器等。 3、实验步骤（土壤样品已经制备好，直接用就可以了）。 （1）土壤样品的消解。分别称取0.5g左右的三种土壤样品与50mL聚四氟乙烯烧杯中，用移液管量取2mL的水湿润，加入10mL的盐酸，在电热板上加热到溶液接近干燥，然后加入10 mL硝酸，继续加热到溶解物近干，用滴管加入5mL 氢氟酸并加热分解去除硅化物，接近干后加入5mL高氯酸加热至消解物不再冒白烟时，取下冷却。 （2）冷却完毕后，将残留物洗至50mL比色管，后加入2mL浓硝酸，并定容至标线，摇匀,静置. (3)由于溶液比较浑浊，干过滤后所得清液，用原子吸收分光光度计测其Cu
土壤中重金属全量测定方法
精心整理 精心整理 版本1： 土壤中铜锌镉铬镍铅六中重金属全量一次消解测定方法.用氢氟酸-高氯酸-硝酸消解法,国家标准物质检测值和标准值吻合性很好,方便可行.具体方法: 准确称取0.5克土壤样品(过0.15mm 筛)于四氟坩埚中,加7毫升硝酸+3毫升高氯酸+10毫升氢氟酸加盖,放置过夜(不过夜效果同),电热板上高温档加热(数显的控制温度300~350度)1小时,去盖,加热到近干,冷却到常温,然后再加3毫升硝酸+2毫升盐酸溶题,版本1) 2) 3) 4) 5) 6) 附： 现在一般做法是,砷汞用1+1的王水在沸水煮2小时,加固定剂(含5g/l 重铬酸钾的5%硝酸溶液),在50毫升比色管中,固定,然后用原子荧光光谱仪测定砷汞. 1 土壤消化（王水+HClO 4法） 称取风干土壤（过100目筛）0.1 g （精确到0.0001 g ）于消化管中，加数滴水湿润，再加入3 ml HCl 和1 ml HNO 3（或加入配好的王水4~5mL ），盖上小漏斗置于通风橱中浸泡过夜。第二天放入消化炉中，80~90℃消解30 min 、100~110℃消解30 min 、120~130℃消解1 h ，取下置于通风处冷却。
精心整理 加入1 ml HClO4于100~110℃条件下继续消解30 min，120~130℃消解1 h。冷却，转移至20mL容量瓶中，定容，过滤至样品存储瓶中待测。 注：最高温度不可超过130℃。消化管底部只残留少许浅黄色或白色固体残渣时，说明消化已完全。如果还有较多土壤色固体存在，说明消化未完全，应继续120~130℃消化直至完全。 2植物消化（HNO3+H2O2法） 称取待测植物1~2g（具体根据该植物对重金属吸收能力的强弱而定）于消化管中，加入5ml HNO3，盖上小漏斗置于通风橱中浸泡过夜。第二天放入消化炉中，80~90℃消解30 min、100~110℃消解30 min、120~130℃消解1 h，取下置于通风处冷却。加入1 ml H2O2，于100~110℃条件下继续消解30 min，120~130℃消解1 h。冷却，转移至20mL容量瓶中，定容，过滤至样品存储瓶中待测。 精心整理
土壤中重金属
土壤中重金属 镉的迁移转化 由于土壤的强吸附作用，镉很少发生向下的再迁移而累积于土壤表层，在降水的影响下，土壤表层的镉的可溶态部分随水流动就可能发生水平迁移，进入界面土壤和附近的河流或湖泊而造成次生污染土壤中水溶性镉和非水溶镉在一定的条件下可相互转化，其主要影响因素为土壤的酸碱度氧化- 还原条件和碳酸盐的含量。与铅铜锌砷及铬等相比较，土壤中镉的环境容量要小得多，这是土壤镉污染的一个重要特点。 铅的迁移转化 铅是人体的非必需元素土壤中铅的污染主要来自大气污染中的铅沉降和铅应用工业的三废排放土壤中铅的污染主要是通过空气水等介质形成的二次污染铅在土壤中主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态多以 2)(PbOH、3PbCO或243)(POPb等难溶态形式存在，故铅的移动性和被作物吸收的作用都大大降低在酸性土壤中可溶性铅含量一般较高，因为酸性土壤中的 H+ 可将铅从不溶的铅化合物中溶解出来植物吸收的铅是土壤溶液中的可溶性铅绝大多数积累于植物根部，转移到茎叶种子中的很少。植物除通过根系吸收土壤中的铅以外，还可以通过叶片上的气孔吸收污染空气中的铅。 铬的迁移转化 铬是人类和动物的必需元素，但其浓度较高时对生物有害土壤中铬的污染主要来源于铁铬电镀金属酸洗皮革鞣制耐火材料铬酸盐和三氧化铬工业的三废排放及燃煤污水灌溉或污泥施用等土壤中铬通常以四种化合形态存在，两种三价铬离子3Cr 2CrO，两种六价铬阴离子Cr2O7和Cr2O4其中3)(OHCr的溶解性较小，是铬最稳定的存在形式，而水溶性六价铬的含量一般较低，但六价铬的毒性远大于三价铬的毒性土壤中的有机质如腐殖质具有很强的还原能力，能很快地把六价铬还原为三价铬，一般当土壤有机质含量大于 2 时，六价铬就几乎全部被还原为三价铬[7-9] 由于土壤中的铬多为难溶性化合物，其迁移能力一般较弱，而含铬废水中的铬进人土壤后，也多转变为难溶性铬，故通过污染进入土壤中的铬主要残留积累于土壤表层铬在土壤中多以难溶性且不能被植物所吸收利用的形式存在，因而铬的生物移作用较小，故铬对植物的危害不像 Cd、Hg等重属那么严重有研究结果表明，植物从土壤溶液吸收的铬，绝大多数保留在根部，而转移到种子果实中的铬则很少。 砷的迁移转化 砷是类金属元素，不是重金属但从它的环境污染效应来看，常把它作为重金属来研究土壤中砷的污染主要来自化工冶金炼焦火力发电造纸玻璃皮革及电子等工业排放的三废冶金与化学工业含砷农药的使用砷主要以正三价和正五价存在于土壤环境中 ,其存在形式可分为水溶性砷，吸附态砷和难溶性砷三者之间在一定的条件下可以相互转化当土壤中含硫量较高且在还原性条件下，可以形成稳定的难溶性32AsS。在土壤嫌气条件下，砷与汞相似，可经微生物的甲基化过程转化为二甲基砷 [sHACH23）（]之类的化合物由于土壤中砷主要以非水溶性形式存在，因而土壤中的砷，特别是排污进入土壤的砷，主 要累积于土壤表层，难于向下移动.一般认为，砷不是植物动物和人体的必需元素但植物对砷有强烈的吸收积累作用，其吸收作用与土壤中砷的含量植物品种等有关砷在植物中主要分布在根部在浸水土壤中生长的作物，砷含量较高.
重金属污染场地土壤修复标准(DB43T1165-2016)
ICS 13.020.01Z 05 湖 南 省 地 方 标 准 DB43 DB43/T1165-2016
目次 前言..........................................................................................................................................................II 1主要内容和适用范围 (1) 2规范性引用文件 (1) 3术语和定义 (1) 4土地利用类型 (2) 5标准分级 (2) 6目标污染物种类 (2) 7标准值 (2) 8监测要求 (3) 9标准实施 (4)
前言 为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，防治土壤污染，保护土壤资源和土壤环境，保障人体健康，加强重金属污染场地土壤环境保护监督管理，指导重金属污染场地土壤修复工作，制定本标准。 本标准由湖南省环境保护厅提出并归口。 本标准起草单位：湖南省环境保护科学研究院。 本标准主要起草人：陈灿、文涛、万勇、钟振宇、付广义。 本标准于2016年3月29日首次发布。
重金属污染场地土壤修复标准 1主要内容和适用范围 本标准规定了湖南省重金属污染场地土壤修复指标、限值和监测方法。 本标准适用于湖南省重金属污染场地土壤修复工程效果评价、验收。 对于有特殊要求的重金属污染场地，经省级以上人民政府环境保护行政主管部门批准，土壤修复工程效果评价、验收可参照《污染场地风险评估技术导则》。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB3838地表水环境质量标准 GB15618土壤环境质量标准 HJ25.1场地环境调查技术导则 HJ25.2场地环境监测技术导则 HJ25.3污染场地风险评估技术导则 HJ/T166土壤环境监测技术规范 HJ557固体废物浸出毒性浸出方法水平振荡法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本标准。 3.1 污染场地contaminated site 对潜在污染场地进行调查和风险评估后，确认污染危害超过人体健康或生态环境可接受风险水平的场地，又称污染地块。 3.2 土壤修复soil remediation 采用物理、化学或生物的方法固定、转移、吸收、降解或转化场地土壤中的污染物，使其含量或浓度降低到可接受水平，或将有毒有害的污染物转化为无害物质的过程。 3.3 目标污染物target contaminant 在场地环境中其数量或浓度已达到对生态系统和人体健康具有实际或潜在不利影响的，需要进行修复的关注污染物。 3.4 修复目标值remediation target 污染场地经修复后，目标污染物应达到的规定指标限值。