土壤中重金屬含量測定與污染評價(共16頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上實驗題目土壤中重金屬含量測定與污染評價 一、 實驗?zāi)康呐c要求1、了解土壤的組成，了解土壤中重金屬Cu對生物的危害及其遷移影響因素。2、了解Cu, Pb, Cr, Cd, Zn ，Tl污染的GB標(biāo)準(zhǔn)。3、掌握土壤消解及其前處理技術(shù)和原子吸收分析土壤中金屬元素的方法。4、掌握土壤中Cu的污染評價方法。掌握土壤中其它重金屬的污染評價方法。二、 實驗方案1、 實驗原理用鹽酸硝酸氫氟酸高氯酸混合酸體系消解土壤樣品，使待測元素全部進(jìn)入試液，同時所有的Cu都被氧化。在消解液中加入氯化銨溶液（消除共存金屬離子的干擾）后定容，噴入原子吸收分光光度計原子化器的富燃性空氣乙炔火焰中進(jìn)行原子

2、化，產(chǎn)生的銅基態(tài)原子蒸汽對銅和鉛空心陰極燈發(fā)射的特征波長進(jìn)行選擇性吸收，測定其吸光度，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量。2、實驗試劑。大學(xué)城各采樣點(diǎn)土壤、鹽酸GR、硝酸GR、氫氟酸GR、高氯酸GR、蒸餾水、（1+5）HNO32、 實驗儀器：原子吸收分光光度計、銅空心陰極燈、燒杯50mL（聚四氟乙烯）、移液管（1，2，5，10mL），滴管、50ml比色管，量筒及實驗室常用儀器等。3、實驗步驟（土壤樣品已經(jīng)制備好，直接用就可以了）。（1）土壤樣品的消解。分別稱取0.5g左右的三種土壤樣品與50mL聚四氟乙烯燒杯中，用移液管量取2mL的水濕潤，加入10mL的鹽酸，在電熱板上加熱到溶液接近干燥，然后加入10 mL硝酸

3、，繼續(xù)加熱到溶解物近干，用滴管加入5mL氫氟酸并加熱分解去除硅化物，接近干后加入5mL高氯酸加熱至消解物不再冒白煙時，取下冷卻。（2）冷卻完畢后，將殘留物洗至50mL比色管，后加入2mL濃硝酸，并定容至標(biāo)線，搖勻,靜置.(3)由于溶液比較渾濁，干過濾后所得清液，用原子吸收分光光度計測其Cu的濃度。（Cu標(biāo)準(zhǔn)曲線的配制：實驗室已配置好，直接測量)（4）樣品測定（開機(jī)過程）：開風(fēng)機(jī)-壓縮機(jī)-電腦-氣瓶-電源主機(jī)；通過電腦打開桌面上的WFX210控制軟件，進(jìn)入方法編輯-創(chuàng)建新的方法；修改參數(shù)（儀器條件，測量條件，工作曲線參數(shù)，火焰條件）儀器條件和參數(shù)波長324.7毫微米光譜帶寬0.4納米燈電流3.0

4、毫安燃燒器高度6毫米空氣壓力0.3兆帕乙炔壓力0.09兆帕空氣流量7.0升/分乙炔流量1.0升/分火焰類型氧化性蘭色焰樣品清單的設(shè)定和輸入-儀器自動波長-點(diǎn)火（準(zhǔn)備過程）先用空白調(diào)節(jié)吸光度為0，然后從濃度低到高依次測定標(biāo)準(zhǔn)系列。察看標(biāo)準(zhǔn)曲線吸光度及相關(guān)系數(shù)（R20.995以上）和曲線方程；按照序號測定樣品然后輸入打印結(jié)果。按照稀釋或者濃縮的倍數(shù)進(jìn)行計算（mg/L）三、實驗結(jié)果與數(shù)據(jù)處理1、數(shù)據(jù)結(jié)果。表1 標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度濃度（mg/L）00.511.522.5Abs0.00020.05980.1340.20090.27050.3383根據(jù)上圖所得出的樣品溶液濃度與吸光度的關(guān)系，可以算出土壤樣品中

5、Cu的濃度。表2 土壤樣品濃度科一科二組別樣品重量/mg濃度組別樣品重量/mg濃度第一組外60.49152.16第一組農(nóng)田20.52108.75行山30.49156.39外40.50124.07南商10.5168.01中心湖10.5296.71第二組教20.563.01第二組行山50.55109.28圖10.570.86體育10.53102.25體40.5186.56實（1-2）-20.54192.60第三組教50.52129.93第三組公100.49106.612飯0.54147.98教10.47159.57公40.48567.1工（3-4）-30.5289.01第四組實驗（1-2）0.41

6、30.11第四組東一0.5054.85南商40.594.66東十四0.5221.94東20.5192.65教寓0.56181.26第五組實（2-3）-10.48138.52第五組外10.50148.03外20.4977.45農(nóng)田40.54261.75行山40.5237.85東120.5467.002、結(jié)果處理。根據(jù)上表1 數(shù)據(jù)繪制Cu的標(biāo)準(zhǔn)曲線。圖1 Cu的工作曲線根據(jù)上表數(shù)據(jù)，利用以下公式可以算出每個樣品的Cu含量。 式中：W土壤中Cu的含量，mg/Kg； 消解后測定的含量，mg/L； V消解后定容的體積，mL； m樣品的質(zhì)量，g； f土壤樣品中的含水率，%表3 樣品中Cu含量科一科二組別樣

7、品Cu含量(mg/kg)組別樣品Cu含量(mg/kg)第一組外615.53第一組農(nóng)田210.46行山315.96外412.41南商116.80中心湖19.30第二組教26.30第二組行山59.93圖17.09體育19.65體48.49實（1-2）-217.83第三組教512.49第三組公1010.882飯13.70教116.98公459.07工（3-4）-38.56第四組實驗（1-2）16.26第四組東一5.49南商49.47東十四2.11東219.27教寓16.18第五組實（2-3）-114.43第五組外114.80外27.90農(nóng)田424.24行山423.79東126.203、 歸納整理表4

8、生活區(qū)、商業(yè)區(qū)、運(yùn)動區(qū)的Cu含量表生活區(qū)東15.49 商業(yè)區(qū)南商116.80 東219.27 南商49.466東126.20 運(yùn)動區(qū)體育19.65 東十四2.11 體48.49 2飯13.70 教寓16.18 表5教學(xué)區(qū)和大學(xué)城其他區(qū)域的Cu含量其他外114.80 教學(xué)區(qū)教116.98 外27.90 教26.30 外412.41 教512.49 外615.53 實驗（1-2）16.26 行山315.96 實（2-3）-114.43 行山423.79 實（1-2）-217.83 行山59.93 工（3-4）38.56 公459.07 圖17.09 公1010.88 農(nóng)田210.46 中心湖19.

9、30 根據(jù)上表數(shù)據(jù)畫柱狀圖圖2生活區(qū)圖3 教學(xué)區(qū)圖4 運(yùn)動與商業(yè)區(qū)圖5其他三、 結(jié)論1數(shù)據(jù)可靠性評價實驗所測數(shù)據(jù)經(jīng)過處理繪制出標(biāo)準(zhǔn)曲線圖如圖1 土壤重金屬Cu測定標(biāo)準(zhǔn)曲線所示，其相關(guān)系數(shù)，R2=0.9995，可見實驗標(biāo)準(zhǔn)曲線數(shù)據(jù)的相關(guān)性較好，能用于求解土壤重金屬Cu的含量。本實驗統(tǒng)一操作，實驗誤差比較小，所以可認(rèn)為本次實驗結(jié)果是可靠的。2、污染程度評估（1）環(huán)境質(zhì)量分類參考土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995），依據(jù)土壤應(yīng)用功能和保護(hù)目標(biāo)，可劃分為三類：I類：主要適用于國家規(guī)定自然保護(hù)區(qū)（原有背景重金屬含量較高的除外）、集中式生活飲用水水源地、茶園、牧場和其他保護(hù)地區(qū)的土壤，土壤質(zhì)量基

10、本保持自然背景水平。II類：主要適用于一般農(nóng)田、蔬菜地、茶園、果園、牧場等土壤，土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。III類：主要適用于林地土壤及污染物容量較大的高背景值土壤和礦產(chǎn)附近等地的農(nóng)田土壤（蔬菜地除外）。土壤質(zhì)量基本上對植物和環(huán)境不造成危害和污染。標(biāo)準(zhǔn)分級一級標(biāo)準(zhǔn) 為保護(hù)區(qū)域自然生態(tài)，維持自然背景值的土壤環(huán)境質(zhì)量的限制值。二級標(biāo)準(zhǔn) 為保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，維護(hù)人體健康的土壤限值值。三級標(biāo)準(zhǔn) 為保障農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和植物正常生長的土壤臨界值。各類土壤環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)級別規(guī)定如下I類土壤執(zhí)行環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行一級標(biāo)準(zhǔn)；II類土壤執(zhí)行環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行二級標(biāo)準(zhǔn)；III類土壤執(zhí)行環(huán)境質(zhì)量執(zhí)行三級標(biāo)準(zhǔn)。土壤重金

11、屬Cu的標(biāo)準(zhǔn)值根據(jù)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB15618-1995），其中Cu、Pb元素在土壤環(huán)境中的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值如下表：級別土壤pH項目表6 土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值（GB 15618-1995）部分表 單位：mg/kg一級二級三級自然背景6.56.57.57.56.5銅農(nóng)田等3550100100400果園150200200400對照國標(biāo)可以得到各個樣品的污染程度數(shù)據(jù)如下（注：本評價中的二級質(zhì)量評價中，由于沒有土壤的pH數(shù)據(jù)并未作具體分類。）表7 廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)城校區(qū)重金屬（Cu與Pb）含量分布地點(diǎn)含量(mg/kg)污染等級地點(diǎn)含量（mg/kg)污染等級生活區(qū)東一5.49一級商業(yè)區(qū)南商116.80一級東

12、219.27一級南商49.47一級東126.20一級運(yùn)動區(qū)體育19.65一級東十四2.11一級體48.49一級2飯13.70一級其他外114.80一級教寓16.18一級外27.90一級教學(xué)區(qū)教116.98一級外412.41一級教26.30一級外615.53一級教512.49一級行山315.96一級實驗（1-2）16.26一級行山423.79一級實（2-3）-114.43一級行山59.93一級實（1-2）-217.83一級公459.07二級工（3-4）38.56一級公1010.88一級圖17.09一級農(nóng)田210.46一級中心湖19.30一級對照國標(biāo)，對于廣工，應(yīng)該取自然背景下的一級標(biāo)準(zhǔn)作為比較對

13、象，并可以得出我校的土壤總體，Cu含量未超過一級標(biāo)準(zhǔn)值。局部而言， Cu含量超標(biāo)比較嚴(yán)重的地方是公4。對于此次所取的是2007年的土壤，反應(yīng)了2007年廣東工業(yè)大學(xué)周圍土壤的情況，并不是如今土壤的情況。所以由此次數(shù)據(jù)可以總結(jié)如下：樣品Cu含量不穩(wěn)定，實驗的組數(shù)不多，所取土樣實驗數(shù)據(jù)不多，數(shù)據(jù)缺乏可靠性，無法確認(rèn)其Cu含量是否超標(biāo)。如果單從數(shù)據(jù)來分析，在大學(xué)城內(nèi)所取的土樣檢測結(jié)果Cu含量除了公4外其他均達(dá)標(biāo)。從數(shù)據(jù)圖可以看到各個區(qū)的含量分布都很平均，而且都達(dá)標(biāo)，這說明廣東工業(yè)大學(xué)及周圍地區(qū)并沒有受到Cu污染。另有資料顯示廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)城校區(qū)所屬地區(qū)土壤屬于國標(biāo)規(guī)定的III類土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制

14、功能區(qū)，其應(yīng)該執(zhí)行土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）規(guī)定的三級標(biāo)準(zhǔn)（土壤重金屬Cu400mg/kg）。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)可見該土壤功能區(qū)的重金屬Cu含量達(dá)標(biāo)，無污染。整理數(shù)據(jù)后，得出重金屬含量分布圖，如下圖圖1 廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)城校區(qū)重金屬含量分布3、處理建議。如果對于第二份資料顯示，可知廣東工業(yè)大學(xué)大學(xué)城校區(qū)土壤重金屬Cu與Pb均符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 15618-1995）規(guī)定的三級標(biāo)準(zhǔn)（土壤重金屬Cu400mg/kg），不存在超標(biāo)問題，所以只需保持原狀不讓其惡化即可。預(yù)防總比治理要好，所以預(yù)防方面的措施有：（1）截流斷源：禁止各類重金屬加工生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)駐大學(xué)城，從源頭上阻斷重金屬

15、對大學(xué)城土壤的污染。（2）植物修復(fù)法：利用植物把土壤中的污染物進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)移、聚集或降解。這包括了在植物的影響下(根莖范圍內(nèi))所發(fā)生的有利于污染物質(zhì)清除的一切生物作用、化學(xué)作用和物理作用。植物可把有毒的有機(jī)化合物進(jìn)行礦化，還可把重金屬元素和其它無機(jī)物從土壤中吸收并富集到地面上。植物造林，加大綠化面積，既美觀又能從長遠(yuǎn)的目標(biāo)上預(yù)防土壤重金屬的污染。（3）生物修復(fù)法：微生物修復(fù)是指利用天然存在的或所培養(yǎng)的功能微生物群，在適宜環(huán)境條件下，促進(jìn)或強(qiáng)化微生物代謝功能，從而達(dá)到降低有毒污染物活性或降解成無毒物質(zhì)的生物修復(fù)技術(shù)。對于已經(jīng)造成污染的，治理方面的措施有：工程措施：客土法、換土法、深耕翻土，固化、

16、穩(wěn)定化方法，電動力修復(fù)法，水洗法、熱解吸法；化學(xué)治理措施：淋溶法、施用改良劑；生物修復(fù)措施：植物修復(fù)、微生物修復(fù)、動物修復(fù)；農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)措施。具體方法如下：（1）隔離法：隔離法是采用粘土或其它人工合成的惰性材料，將重金屬污染的土壤與周圍環(huán)境隔離開來，該方法并沒有破壞重金屬類污染物，只是防止污染物向周隔環(huán)境(地下水、土壤)的遷移，由于重金屬物質(zhì)對隔離系統(tǒng)不會產(chǎn)生影響，所以該方法適合于任何重金屬污染土壤的控制。（2）化學(xué)氧化法：化學(xué)氧化法是向重金屬污染的土壤中噴灑或注入化學(xué)氧化劑，通過對重金屬的吸附、氧化還原、拮抗或沉淀作用，以降低重金屬的生物有效性。該技術(shù)關(guān)鍵在于選擇經(jīng)濟(jì)有效的改良劑，常用的改良

17、劑有石灰、沸石、碳酸鈣、磷酸鹽、硅酸鹽和促進(jìn)還原作用的有機(jī)物質(zhì)，不同改良劑對重金屬的作用機(jī)理不同。施用石灰或碳酸鈣主要是提高土壤pH值，促使土壤中Cd、Cu、Hg、Zn等元素形成氫氧化物或碳酸鹽結(jié)合態(tài)鹽類沉淀。（3）電動修復(fù)：電動修復(fù)是通過電流的作用，在電場的作用下，土壤中的重金屬離子(如Pb、Cd、Cr、Zn等)和無機(jī)離子以電透滲和電遷移的方式向電極運(yùn)輸，然后進(jìn)行集中收集處理。（4）土壤洗滌法：土壤淋洗是利用淋洗液把土壤固相中的重金屬轉(zhuǎn)移到土壤液相中去。再把富含重金屬的廢水進(jìn)一步回收處理。五、問題與討論1假如對大學(xué)城廣工校區(qū)土壤表層Pb進(jìn)行污染調(diào)查，請畫圖說明如何布點(diǎn)？采樣需要那些工具？需要

18、注意那些方面？答：（1）采土壤樣品盡量用竹鏟、竹片直接采集，或用均用鐵鏟（可折疊）、密封袋（高溫烘過的鋁箔），混合樣品的托盤等。（2）采樣布點(diǎn)可參考政區(qū)圖、地貌圖、地質(zhì)圖和土壤類型分布圖，在空間上要考慮采樣點(diǎn)的數(shù)目、采樣點(diǎn)的布置方法和采樣的深度；在時間上要考慮采樣時間和頻率。同時要遵循下列原則：a.合理劃分采樣單元；b.對于土壤污染監(jiān)測，堅持哪里有污染就在哪里布點(diǎn)；c.采樣點(diǎn)不能設(shè)在田邊、溝邊、路邊、肥堆邊以及水土流逝嚴(yán)重或表層土被破壞處；采樣數(shù)量：一般要求每個采樣單元最少設(shè)3個采樣點(diǎn)；要設(shè)置背景值土壤采樣點(diǎn)。對大學(xué)城廣工校區(qū)土壤表層Pb進(jìn)行污染調(diào)查，采樣點(diǎn)分布如下表跟分布圖：大學(xué)城廣東工業(yè)大

19、學(xué)土壤采樣布點(diǎn)名稱大學(xué)城廣東工業(yè)大學(xué)土壤采樣布點(diǎn)名稱備注樣品號地點(diǎn)東8學(xué)生東區(qū)教1教學(xué)1號樓周邊東14學(xué)生東區(qū)教2教學(xué)樓2，3，4，5，6外1外環(huán)路教3外2外環(huán)路教4實（1-2）-1試驗1號-2號樓之間試驗1號-2號樓之間教5實（1-2）-2試驗樓試驗1號-2號樓之間教6實（1-2）-3試驗樓試驗1號-2號樓之間教寓教師公寓實（1-2）-4試驗樓試驗1號-2號樓之間二飯第二飯?zhí)脤崳?-2）-5試驗樓試驗1號-2號樓之間南翻背景土壤實（2-3）-1試驗樓試驗2號-3號樓之間廣工站廣工站牌地方實（2-3）-2試驗樓試驗2號-3號樓之間圖1圖書館周邊實（2-3）-3試驗樓試驗2號-3號樓之間圖2實（

20、2-3）-4試驗樓試驗2號-3號樓之間湖1行政樓湖邊外3外環(huán)路湖2外4外環(huán)路翻土背景土壤外5外環(huán)路體1體育場外6外環(huán)路體2體育場外7外環(huán)路體3體育場外8外環(huán)路體4體育場工（1-2）-1工學(xué)館工學(xué)1號館和2號館之間山1行政樓后面假山工（1-2）-2工學(xué)館工學(xué)1號館和2號館之間山2行政樓后面假山工（1-2）-3工學(xué)館工學(xué)1號館和2號館之間山3行政樓后面假山工（1-2）-4工學(xué)館工學(xué)1號館和2號館之間山4行政樓后面假山工（1-2）-5工學(xué)館山5行政樓后面假山實（2-3）-5試驗樓東1學(xué)生東區(qū)工（3-4）-1工學(xué)館東2學(xué)生東區(qū)工（3-4）-2工學(xué)館東3學(xué)生東區(qū)工（3-4）-3工學(xué)館東4學(xué)生東區(qū)工（3-

21、4）-4工學(xué)館東6學(xué)生東區(qū)2利用原子吸收測定土壤中重金屬的消解方法有那些？請簡要說明。答：土壤里的金屬一般都會變?yōu)榭扇軕B(tài)的，即是離子態(tài)，根據(jù)金屬不同，方法不同。常用方法有：（1）微波消解法：應(yīng)用微波對極性分子的作用機(jī)理 ,使用光纖壓力自控密閉微波消解系統(tǒng)處理土壤樣品 ,可促使酸與土壤樣品發(fā)生高速碰撞和摩擦 ,將微波能轉(zhuǎn)化為熱能而產(chǎn)生高溫、高壓 ,加快了土壤樣品的分解速度。與常規(guī)樣品消解方法相比 ,微波消解具有用酸量少、消解時間短、樣品污染小的特點(diǎn)。（2）密閉容器消解法：土壤樣品置于高壓消解罐中，加入硝酸、高氯酸、氫氟酸，加蓋密封，置于電熱恒溫干燥箱中，于170攝氏度平衡4 h，待冷卻后，取出內(nèi)

22、罐置于電熱板上中溫趕酸，待酸將干，轉(zhuǎn)移至容量瓶中，并加人硝酸鑭溶液，用1稀硝酸定容待測。（3）電熱板消解法：土壤樣品置于聚四氟乙烯坩鍋內(nèi)，用水潤濕后加鹽酸過夜第二天補(bǔ)加硝酸、氫氟酸、高氯酸，放在電熱板上加熱至產(chǎn)生大量濃厚白煙，去蓋，并經(jīng)常搖動坩堝使硅化合物揮發(fā)。待白煙基本散盡，取下冷卻后，用硝酸溶解后轉(zhuǎn)移到容量瓶中，加入硝酸鑭溶液，用去離子水定容待測。（4）干灰化法：土壤樣品置于酸洗過的瓷坩鍋中，加入適量硝酸移入馬弗爐中緩慢升溫到500左右灼燒5 h灼燒完成后取出冷卻，轉(zhuǎn)入玻璃燒杯中，加入鹽酸溶解，在電熱板上高溫沸騰30 min，再用G4砂芯漏斗過濾，轉(zhuǎn)移到容量瓶，并加入硝酸鑭溶液，以去離子水

23、定容待測。3土壤中重金屬污染的評價方法有那些？各自的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答:因子指數(shù)法。計算公式：式中，Pi為污染物單因子指數(shù)；Ci為實測濃度，mgkg；S為土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，mgkg。Pi<1則表明未受污染，Pi>l則表示己經(jīng)受到污染，Pi數(shù)值越大，說明受到的污染越嚴(yán)重。優(yōu)缺點(diǎn)：單因子指數(shù)法可以判斷出環(huán)境中的主要污染因子，但環(huán)境是一個復(fù)雜的體系，環(huán)境污染往往是由多個污染因子復(fù)合污染導(dǎo)致的，單因子污染指數(shù)法只能分別反映各個污染物的污染程度，不能全面、綜合地反映土壤的污染程度，因此這種方法僅適用于單一因子污染特定區(qū)域的評價。梅羅綜合指數(shù)法計算公式： 式中，I為尼梅羅綜合污染指數(shù)；Pi為土壤中i元素標(biāo)準(zhǔn)化污染指數(shù)(污染物單因子指數(shù))；Pi最大為所有元素污染指數(shù)中的最大值。優(yōu)缺點(diǎn)：尼梅羅綜合指數(shù)法的計算公式中含有評價參數(shù)中最大的單項污染分指數(shù)，其突出了污染指數(shù)最大的污染物對環(huán)境質(zhì)量的影響和作用根據(jù)尼梅羅指數(shù)法計算出來的綜合污染指數(shù)，只能反映污染的程度而難于反映污染的質(zhì)變特征。染負(fù)荷指數(shù)法計算公式：式