土壤中重金屬

1、實(shí)驗(yàn)題目土壤中重金屬含量測定與污染評價一、實(shí)驗(yàn)?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(shí)驗(yàn)方案1、實(shí)驗(yàn)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)行原子化，產(chǎn)生的銅

2、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(shí)驗(yàn)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） HNO2、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室常用儀器等。3、 實(shí)驗(yàn)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，繼續(xù)加熱

3、到溶解物近干，用滴管加入 5mL 氟化氫并加熱分解去除硅化物，接近近干后加入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(shí)驗(yàn)室已配置好，直接測就好 ）（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 WFX21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

4、3.0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/分火焰類型氧化性二色焰 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)（戌0.995以上）和曲線方程; 按照序號測定樣品一然后輸入打印結(jié)果。 按照稀釋或者濃縮的倍數(shù)進(jìn)行計算（mg/L）三、實(shí)驗(yàn)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

5、算出土壤樣品中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(shí)（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(shí)驗(yàn)（1

6、-2）0.4130.11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(shí)（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C/(mg/L)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Vml - f式中：V土壤中Cu的含量，mg/Kg；P 消解后測定的含量，mg/L；V消解后疋谷的體積，mLm樣品的質(zhì)量，g;f土壤樣品中的含水率,%表3

7、樣品中Cu含量科一科二組別樣品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(shí)（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(shí)驗(yàn)（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(shí)（2-3）-114.43第五組外114.80外27.90農(nóng)田424.24行山423.79東1

8、26.203、歸納整理表4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48.492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(shí)驗(yàn)（1-2）16.26行山315.96實(shí)（2-3）-114.43行山423.79實(shí)（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19.30圖2生活區(qū)根據(jù)上表數(shù)

9、據(jù)畫柱狀圖樣品地點(diǎn)圖3教學(xué)區(qū)教 教 教 實(shí) 實(shí) 實(shí) 工(2-31-23-41-2)3)-1-23樣品地點(diǎn)圖4運(yùn)動與商業(yè)區(qū)樣品地點(diǎn)圖5其他樣品地點(diǎn)三、結(jié)論1數(shù)據(jù)可靠性評價實(shí)驗(yàn)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)，氏=0.9995，可見實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)統(tǒng)一操作，實(shí)驗(yàn)誤差比較小，所以可認(rèn)為 本次實(shí)驗(yàn)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

10、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)；

11、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：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土級一級二級三級壤力寸目j此自然背景V 6.56.5 7.5> 7.5> 6.5銅農(nóng)田等W3550100100400果園W150200200400 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

12、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(shí)驗(yàn)（1-2）16.26一級行山423.79一級實(shí)（2-3）-114.43一級行山59.93一級實(shí)（1-2）-217.83一級公459.07三級工（3-4）38.56一級公1010.88一

13、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(shí)驗(yàn)的組數(shù)不多，所取土樣實(shí)驗(yàn)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)。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

14、類土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制功能區(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CiK 400mg/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80.0060.00(度濃C40.0020.000.00IU體東育一1 I tTI I I I B東飯教教實(shí)2-3 ) -1llnhlilllh工南(商3-4行行公山山103、處理建議Cu與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Pb均符合土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-1995 )規(guī)定的三級標(biāo)準(zhǔn)

15、(土壤重金屬CiK 400mg/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

16、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、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)：