土壤污染中重金屬鉛鎘的測定

1、土壤概述檢測標(biāo)準(zhǔn)講解土壤概述土壤是能產(chǎn)生植物收獲物的地球陸地的疏松表層，是巖石圈，水圈，大氣圈和生物圈相互進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的產(chǎn)物，是在母質(zhì)（巖石及其風(fēng)化物）、氣候、生物、地形、時(shí)間等因素相互作用下形成的自然體。 土壤是由固體、液體和氣體三類物質(zhì)組成的。固體物質(zhì)包括土壤礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)和微生物等。液體物質(zhì)主要指土壤水分。氣體是存在于土壤孔隙中的空氣。土壤中這三類物質(zhì)構(gòu)成了一個(gè)矛盾的統(tǒng)一體。它們互相聯(lián)系，互相制約，為植物提供必需的生活條件，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)。土壤中的成份比例餅圖土壤中的成份比例餅圖礦物質(zhì)礦物質(zhì)土壤礦物質(zhì)是巖石經(jīng)過風(fēng)化作用形成的不同大小的礦物顆粒(沙粒、土粒和膠粒)。土壤礦物

2、質(zhì)種類很多，化學(xué)組成復(fù)雜，它直接影響土壤的物理、化學(xué)物質(zhì)，是作物養(yǎng)分的重要來源之一。 有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)有機(jī)質(zhì)含量的多少是衡量土壤肥力高低的一個(gè)重要標(biāo)志，它和礦物質(zhì)緊密地結(jié)合在一起。在一般耕地耕層中有機(jī)質(zhì)含量只占土壤干重的05-25% 土壤成分復(fù)雜，從土壤的化學(xué)元素組成來看，土壤中含有的元素有O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、C、H、N、P、S、B、Cu、Zn、Mo、Co等。這是磚紅壤磚紅壤剖面，攝于海南島福山縣，母巖為玄武巖。成土風(fēng)華作用非常強(qiáng)烈，原生礦物幾乎分解殆盡，鐵鋁大量富集，土層深厚粘重。粘粒硅鋁率 1.5 左右，粘土礦物以高嶺、三水鋁石、赤鐵礦為主。磚紅壤是熱帶雨林、季雨林下生

3、成的強(qiáng)烈脫硅富鋁化的深厚紅色土壤，分布于云南西雙版納、海南島、雷州半島和臺灣西南角地區(qū)，適宜橡膠、椰子、胡椒等生長，是發(fā)展熱帶經(jīng)濟(jì)作物的重要基地。這是攝于江西泰和縣母質(zhì)為第四紀(jì)紅色粘土的紅壤紅壤剖面，上部呈鮮艷的棕紅色，底土為紅白相間的網(wǎng)紋層，有的還有褐色堅(jiān)硬的鐵磐，土質(zhì)粘重，膠體硅鋁率 2.02.5 之間，粘土礦物以高嶺為主，并含水云母。是我國中亞熱帶常綠闊葉林條件下形成的土壤，分布在江南各省，大體位于北緯 25 度 31 度之間，適宜油茶、柑桔等多種亞熱帶經(jīng)濟(jì)果木生長。 這是貴州省修文縣的黃壤黃壤剖面，母質(zhì)為頁巖風(fēng)化物。它與紅壤同處一個(gè)地帶，多分布于陰坡或山丘上部。黃壤是中亞熱帶濕潤地區(qū)發(fā)

4、育的富含水合氧化鐵（針鐵礦）的黃色土壤。霧日多，濕度大，土體中游離氧化鐵水化，使剖面呈現(xiàn)黃色或蠟黃色。這類土壤主要分布在川、黔、湘、閩山丘地區(qū)，適種杉木、茶、天麻等經(jīng)濟(jì)植物。 這是攝于山東鄒縣的棕壤棕壤剖面，母質(zhì)為花崗巖坡積物，耕種多年。這類土壤集中分布于山東半島和遼東半島沿海一帶暖溫帶濕潤地區(qū)，剖面呈鮮艷的棕色，心土粘粒聚集明顯，棱塊結(jié)構(gòu)面上多鐵錳膠膜，呈中性，肥力較高，是我國重要的旱作農(nóng)業(yè)基地，山區(qū)多生長果木。這是哈爾濱附近黃土性母質(zhì)發(fā)育的黑土黑土剖面，黑色粒狀結(jié)構(gòu)的腐殖質(zhì)層厚 5060 厘米，呈舌狀下伸到灰褐色膠膜明顯的核粒狀淀積層中，全剖面都可見到不同數(shù)量的硅粉和球狀小鐵子，微酸性，

5、pH5.56.5 。溫帶半濕潤地區(qū)草原化草甸植被下發(fā)育的具深厚均腐殖質(zhì)層的黑色土壤。主要分布在東北中溫帶濕潤的漫崗平原地區(qū)。這是攝于四川省仁壽縣的紫色土紫色土剖面，雖然耕種了多年，剖面上下的形態(tài)特征仍無多大變化，通體為紫色。紫色土是熱帶和亞熱帶由紫色巖類風(fēng)化而成的巖成土壤，土層較薄，剖面分化不明顯。紫色土易遭侵蝕，但紫色巖易風(fēng)化，土層更新快，因而長期保持初期發(fā)育階段。土壤有機(jī)質(zhì)積累不高，但因母質(zhì)原因，土壤礦質(zhì)養(yǎng)分含量較高，因而仍不失為一種良好的農(nóng)用土壤，墾殖指數(shù)較高。在我國江南熱帶、亞熱帶地區(qū)都有分布，但以四川盆地最為集中。水稻土水稻土是農(nóng)民長期種稻、耕作、施肥、灌溉影響下形成的人工水成土壤。

6、主要成土過程是頻繁的氧化還原作用，它使土壤產(chǎn)生特殊的剖面形態(tài)，即棱塊結(jié)構(gòu)面被覆灰色膠膜，土內(nèi)孔隙布滿鐵錳斑紋。水稻土主要分布于成都平原、長江中下游平原。石灰（巖）土石灰（巖）土是我國南方亞熱帶地區(qū)石灰?guī)r母質(zhì)發(fā)育的土壤，多為粘質(zhì)，土壤交換量和鹽基飽和度均高，土體與基巖面過渡清晰。但土壤顏色卻各不相同，常見的有紅、黃、棕、黑四種。這是貴陽地區(qū)攝的棕色石灰土剖面，土層厚 50 厘米。表土灰棕色，向下由暗紅棕逐漸過渡為淡紅棕，底部是淡紫灰色石灰?guī)r母質(zhì)層。這種土壤以桂、黔、滇三省分布較多。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)土壤質(zhì)量 鉛、鎘的測定 KI-MIBK 萃取火焰原子吸收分光光度法 GB/T 17140-1997土壤質(zhì)量

7、鉛、鎘的測定 石墨爐原子吸收分光光度法 GB/T 17141 -1997原理（火焰法）采用鹽酸硝酸氫氟酸高氯酸全分解的方法，徹底破壞土壤的礦物晶格，使試樣中的待測元素全部進(jìn)入試液中。然后，在約1% 的鹽酸介質(zhì)中，加入適量的KI，試液中的Pb2+、Cd2+與I 形成穩(wěn)定的離子締合物，可被甲基異丁基甲酮(MIBK) 萃取。將有機(jī)相噴入火焰，在火焰的高溫下，鉛、鎘化合物離解為基態(tài)原子，該基態(tài)原子蒸汽對相應(yīng)的空心陰極燈發(fā)射的特征譜線產(chǎn)生選擇性吸收。在選擇的最佳測定條件下，測定鉛、鎘的吸光度。 當(dāng)鹽酸濃度為1%2% 、碘化鉀濃度為0.1 mol/L 時(shí)，甲基異丁基甲酮(MIBK) 對鉛、鎘的萃取率分別是

8、99.4% 、99.3% 以上。在濃縮試樣中鉛鎘的同時(shí)，還達(dá)到與大量共存成分鐵鋁及堿金屬、堿土金屬分離的目的 。原理（石墨爐法）采用鹽酸硝酸氫氟酸高氯酸全分解的方法，徹底破壞土壤的礦物晶格，使試樣中的待測元素全部進(jìn)入試液中。加稀硝酸（1+5）1mL溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)?，定容?5mL。在選擇的最佳測定條件下，以磷酸氫二銨為基改，測定鉛、鎘的吸光度。 檢出限（檢出限（ mg/kg ） 鉛鉛 鎘鎘 GB/T17141-1997 0.1 0.01 GB/T17140-1997 0.2 0.05（注：取樣（注：取樣0.5g，定容至，定容至50ml）主要試劑：主要試劑： 鉛鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液鉛鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液 實(shí)驗(yàn)用水實(shí)驗(yàn)用

9、水 符合符合GB/T6682規(guī)定的一級水規(guī)定的一級水 鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸 磷酸氫二銨（磷酸氫二銨（GB/T 17141-1997 ） 碘化鉀、甲基異丁基甲酮（碘化鉀、甲基異丁基甲酮（MIBK）、抗壞血酸）、抗壞血酸 （GB/T 17140-1997 ） 各種試劑最好使用優(yōu)級純各種試劑最好使用優(yōu)級純 甲基異丁基甲酮（甲基異丁基甲酮（MIBK）水飽和溶液：在分液漏斗中放入）水飽和溶液：在分液漏斗中放入和和MIBK 等體積的水，振搖等體積的水，振搖1 min. 靜置分層靜置分層(約約3 min) 后棄去后棄去水相，取上層水相，取上層MIBK 相使用。相使用。樣品制備

10、樣品制備工具：工具：晾干晾干 白磁盤白磁盤磨樣磨樣 瑪瑙研缽（白色瓷研缽瑪瑙研缽（白色瓷研缽 ）過篩過篩 尼龍篩（尼龍篩（10目和目和100目）。目）。分裝分裝 具塞磨口玻璃瓶、具塞無色聚乙烯具塞磨口玻璃瓶、具塞無色聚乙烯塑料瓶，無色聚乙烯塑料袋或特制牛皮塑料瓶，無色聚乙烯塑料袋或特制牛皮紙袋。紙袋。濕樣晾干濕樣晾干 攤成攤成2 cm厚的薄層厚的薄層 室內(nèi)，防陽光直射，室內(nèi)，防陽光直射， 風(fēng)干后風(fēng)干后稱重稱重 （結(jié)果報(bào)告要求）（結(jié)果報(bào)告要求）樣品制備：樣品制備： 將采集的土壤樣品將采集的土壤樣品(一般不少于一般不少于500 g)混勻后用混勻后用四分法縮分至約四分法縮分至約100 g 。 縮分后

11、的土樣經(jīng)風(fēng)干（自然風(fēng)干或冷凍干燥）后縮分后的土樣經(jīng)風(fēng)干（自然風(fēng)干或冷凍干燥）后除去土樣中石子和動植物殘?bào)w等異物，用木棒除去土樣中石子和動植物殘?bào)w等異物，用木棒(或或瑪瑙棒瑪瑙棒)研壓，通過研壓，通過2 mm 尼龍篩（尼龍篩（9目或目或10目，除目，除去去2 mm 以上的砂礫以上的砂礫 , 混勻。混勻。 用瑪瑙研缽將通過用瑪瑙研缽將通過2 mm 尼龍篩的土樣研磨至全尼龍篩的土樣研磨至全部通過部通過100 目目(孔徑孔徑0.149 mm) 尼龍篩，混勻后備用。尼龍篩，混勻后備用。 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng) 采樣時(shí)的土壤標(biāo)簽與土壤樣始終放在采樣時(shí)的土壤標(biāo)簽與土壤樣始終放在一起，嚴(yán)禁混錯(cuò)。一起，嚴(yán)禁混錯(cuò)。 制

12、樣所用工具每處理一份樣品后應(yīng)擦制樣所用工具每處理一份樣品后應(yīng)擦洗一次，嚴(yán)防交叉污染。洗一次，嚴(yán)防交叉污染。消解步驟：消解步驟：鹽酸消解鹽酸消解硝酸、氫氟酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸消解高氯酸消解鹽 酸 、鹽 酸 、硝 酸 溶硝 酸 溶解殘?jiān)鈿堅(jiān)珷t原子吸收測定石墨爐原子吸收測定 GB17141加加IK、MIBK萃取萃取火焰原子吸收火焰原子吸收 GB 17140準(zhǔn)確稱取0. 20. 5g(石墨爐0.1-0.3g，精確至0.0002 g)試樣于50 mL 聚四氟乙烯坩堝中。用水潤濕后加入10 mL鹽酸，于通風(fēng)櫥內(nèi)的電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解，待蒸發(fā)至約剩3 mL 左右時(shí)，取下稍冷。然后加入5

13、 mL 硝酸， 5 mL 氫氟酸，3 mL 高氯酸，加蓋后于電熱板上中溫加熱1 h 左右，然后開蓋，繼續(xù)加熱除硅，為了達(dá)到良好的飛硅效果，應(yīng)經(jīng)常搖動坩堝。當(dāng)加熱至冒濃厚高氯酸白煙時(shí)，加蓋，使黑色有機(jī)物充分分解。待坩堝壁上的黑色有機(jī)物消失后，開蓋。驅(qū)趕臼煙并蒸至內(nèi)容物呈粘稠狀。視消解情況，可再加入3 mL 硝酸、3 mL氫氟酸、 1mL 高氯酸，重復(fù)上述消解過程。當(dāng)白煙再次冒盡且內(nèi)容物呈粘稠狀時(shí)，取下稍冷，用水沖洗坩堝蓋放內(nèi)壁，并加入1 mL 鹽酸榕液(1+1) 溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)?。然后全量轉(zhuǎn)移至100 mL 分液漏斗中，加水至約50 mL 處（石墨爐法為25mL）。 不同種類土壤所含物質(zhì)差異較大，在

14、消解時(shí)，應(yīng)注意觀察，各種酸的用量可視消解情況酌情增減。含有機(jī)物過多的土壤，應(yīng)增加硝酸量，使大部分有機(jī)物消化完全，再加高氯酸，否則加高氯酸會發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，致使瓶中內(nèi)容物濺出，甚至發(fā)生爆炸，消解時(shí)務(wù)必小心。土壤消解液應(yīng)呈白色或淡黃色(含鐵較高的土壤) ，沒有明顯沉淀物存在。加高氯酸時(shí)一定要等消煮液冷卻。高氯酸對鉛的干擾隨著酸濃度的增加而加大。因此，加入試樣中的高氯酸量要一致，消化時(shí)應(yīng)盡可能將高氯酸白煙驅(qū)盡，試樣消煮時(shí)溫度不能太高，溫度超過250時(shí)，高氯酸會大量冒煙，使試樣中鉛鎘損失。樣品中銅鋅含量高時(shí)，酌情增加KI量。注意電熱板溫度不宜太高（260），否則會使聚四氟乙烯坩堝變形。實(shí)驗(yàn)前檢查通風(fēng)櫥是

15、否正常工作。口罩、實(shí)驗(yàn)服、膠手套 萃取在分液漏斗中，加入2.0 mL 抗壞血酸溶液(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% ) , 2.5 mL 碘化鉀溶液(2 mol/L ，稱取33.2 gKI 溶于100 mL 水中 )，搖勻。然后，準(zhǔn)確加入5.00 mL 甲基異丁基甲酮(水飽和溶液 ) ，振搖1-2 min ，靜置分層。取有機(jī)相備測。由于MIBK 的比重比水小，分層后可直接噴入火焰，不一定定必須與水相分離。因此，在實(shí)際操作中可以用50 mL比色管替代分液漏斗。 火焰原子吸收法參考條件：火焰原子吸收法參考條件： 元素元素鉛鉛鎘鎘測定波長測定波長(nm)(nm)217.0217.0228.8228.8通帶寬度通帶

16、寬度(nm)(nm)1.31.31.1.3 3燈電流燈電流(mA)(mA)7.57.57.57.5火焰性質(zhì)火焰性質(zhì)氧化性氧化性氧化性氧化性石墨爐原子吸收法參考條件：石墨爐原子吸收法參考條件：鉛鉛鎘鎘測定波長測定波長 nm283.3228.8干燥干燥 /s80-100/2080-100/20灰化灰化 /s700/20500/20原子化原子化 /s2000/51500/5清除清除 /s2700/32600/3進(jìn)樣量進(jìn)樣量 ulul1010空白試驗(yàn)用去離于水代替試樣，采用和試樣相同的步驟和試劑，制備并進(jìn)行測定。每批樣品至少制備2 個(gè)以上的空白溶液。 校準(zhǔn)曲線溶液參考濃度MIBK 中Pb 的濃度mg/L00.51235MIBK 中Cd 的濃度mg/L00.0250.050.100.150.25石墨爐 中Pb的濃度g/L0.05.010.020.030.050.0石墨爐 中Cd的濃度g/L0.01.02.04.06.010.0平行樣測定 每個(gè)樣品做平行測定，結(jié)果取平均值。水分測定 同時(shí)做土壤水分含量測定，以干樣計(jì)算鉛鎘含量。結(jié)果表示：結(jié)果表示：單位：mg/kg取平行樣測定結(jié)果應(yīng)扣除土樣中的水分 （風(fēng)干土壤 105，4h 恒重）質(zhì)量控制質(zhì)量控制 建議樣品測試時(shí)