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目前我国受重金属镉、砷、铬、铅等污染的耕地面积近2000 万hm2,占耕地总面积的1 /6,其中工业三废排放污染耕地占1000 万hm2。在2014年颁布的《HJ25. 1 场地环境调查技术导则》中,重金属作为特征污染物,检测方法以重金属总量为主。然而重金属具有不同的形态、不同的活性,因而对环境和人体健康的影响也不同,定性、定量地检测环境样品中特定元素的形态及含量是评价元素毒性、研究其迁移和转化规律、评判环境风险的重要依据。
本文以健康风险评估方法为基础,以某重金属污染场地样品为例,比较重金属总量ICP - MS 分析方法及Tessier 五步提取法的差异,探讨两种方法在污染场地评估中的影响,为场地污染管理和控制提供科学依据。
1 重金属检测方法探讨
土壤重金属污染一般为多种元素同时作用的复合性污染,影响重金属元素在土壤中的迁移和转化。重金属在进入土壤后,经过溶解- 沉淀、吸附- 解析、络合- 解离和氧化- 还原等物理、化学反应后,最终以水溶态、交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物态、有机化合物态、残渣态等存在于土壤固相中。其中水溶态、可交换态占总量的极少部分,最容易对环境造成影响; 碳酸盐结合态对pH敏感,改变pH 值易使其释放; 铁- 锰氧化态或以凝结物形式存在于颗粒上,或成胶膜覆盖在颗粒上,还原条件下不稳定,易被释放; 有机结合态主要反映人类排放有机污染物的结果,氧化条件下,有机质易降解,导致溶解态微量金属释放; 残渣态主要存在于硅酸盐、原生和次生矿物等晶格中,自然环境中不易被降解。可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化态为环境有效态,有机结合态及残渣态为稳定、低毒、低生物有效性的。
1. 1 重金属总量检测
重金属元素分析作为化学分析的一个重要组成部分,其传统分析方法包括分光光度法、火焰与石墨炉原子吸收法、原子荧光光谱法、ICP - OES 发射光谱法等,这些方法各有优缺点。20世纪80 年代发展起来的新型分析测试技术ICP - MS电感耦合等离子体质谱技术则几乎克服了传统方法的大多数缺点,并在此基础上发展起来更加完善、准确和快速的元素分析法。现已被广泛应用于环境、生物、医学、半导体、冶金等分析检测领域。因此选用ICP -MS 方法作为本文总量检测方法。
1. 2 重金属形态检测
重金属形态检测主要采用连续提取或逐级提取的方法,是指使用不同提取剂,按照结合程度的高低由弱到强的顺序,对同一重金属元素的不同组分分别进行分离及提取步骤。通过测定与不同组分相互结合的重金属元素含量,对如何正确评价土壤和沉积物中重金属的生态效应十分有帮助,对污染场地的修复工作能起到指导作用。
2 实验
2. 1 试剂
浓硝酸HNO3( CNW,65%,ACS),双氧水H2O2( Sigma,UPS Grade),氢氟酸HF ( Sigma,UPS Grade)。
2. 2 主要仪器设备
电感耦合等离子体质谱仪(7500cx,Agilent),配套自动进样器( Integrated Auiosampler, Agilent),冷却循环水装置( Recirculating Chiller,G3292A),真空泵(Edwards,H3GC)。
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