陳宏玲,吳云青,何明娟,劉曉京,邢自豪

(湖北工程學(xué)院 新技術(shù)學(xué)院， 湖北 孝感 432000)

孝感市區(qū)土壤重金屬鉻的污染特性分析

陳宏玲,吳云青,何明娟,劉曉京,邢自豪

(湖北工程學(xué)院 新技術(shù)學(xué)院， 湖北 孝感 432000)

摘要：通過對(duì)孝感市區(qū)的土壤進(jìn)行采樣和鉻的測(cè)定，探索孝感市區(qū)土壤污染特性，對(duì)土壤中鉻的來源進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的防治措施。研究結(jié)果表明，孝感市區(qū)土壤未受重金屬鉻的污染，未超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且孝感市區(qū)土壤重金屬鉻的含量市區(qū)比校園要高。

關(guān)鍵詞：重金屬鉻; 污染特性分析; 防治措施;孝感市

中圖分類號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：碼：A

文章編號(hào)：號(hào)：2095-4824(2015)06-0121-03

收稿日期：2015-09-15

作者簡(jiǎn)介：陳宏玲(1987-)，女，河南信陽人，湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院講師，碩士。

重金屬是指比重大于5.0 g/cm3的金屬元素，在自然界中大約存在45種。由于不同的重金屬在土壤中的毒性差別很大，在環(huán)境科學(xué)中人們通常關(guān)注汞、鎘、鉻、銅等重金屬的污染。土壤中的重金屬鉻被植物吸收后，然后通過食物鏈進(jìn)入到人體之中，并在人體內(nèi)積累，對(duì)人類的健康造會(huì)成很大的影響。

土壤重金屬污染是一種土壤無機(jī)污染，具有普遍性、表層集聚性、隱蔽性和不可逆性。土壤中的重金屬主要來源于工業(yè)污染、交通污染和生活垃圾污染。近年來，我國(guó)的土壤重金屬污染問題伴隨著城市化進(jìn)程越來越顯著，研究?jī)?nèi)容相對(duì)比較豐富。鉻是最常見的污染土壤的重金屬元素，人體內(nèi)適量的攝入鉻元素，可以調(diào)節(jié)人體內(nèi)糖和膽固醇代謝。如果人體內(nèi)鉻的攝入不夠?qū)?huì)導(dǎo)致糖和脂肪代謝的紊亂，會(huì)引發(fā)各種疾病，比如動(dòng)脈粥樣硬化和心臟病[1-2]。本文對(duì)孝感市區(qū)的土壤進(jìn)行兩個(gè)特征性區(qū)域的鉻檢驗(yàn)，以探索土壤中鉻的分布特征，為制定相應(yīng)的防治措施奠定基礎(chǔ)。

1實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)原理

利用HNO3-HF-HClO4消解的方法，首先破壞土壤的礦物晶格，使試樣中的待測(cè)元素鉻全部進(jìn)入試液。在消解過程中，所有鉻元素都被氧化成Cr2O72-離子。然后，將消解液噴入富燃性空氣-乙炔火焰中。在火焰的高溫下形成鉻基態(tài)原子，并對(duì)鉻空心陰極燈發(fā)射的特性譜線357.9 nm產(chǎn)生選擇性吸收，從而測(cè)定鉻的吸光度。

1.2主要實(shí)驗(yàn)儀器

常規(guī)實(shí)驗(yàn)室儀器、玻璃器皿；

AA2610型原子吸收分光光度計(jì)；

乙炔鋼瓶；

調(diào)溫電熱板。

其中，原子吸收分光光度計(jì)采用表1所示的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量條件。

表1　儀器測(cè)量條件

1.3土壤樣品的采集

本研究檢測(cè)兩個(gè)特征區(qū)域土壤重金屬鉻的含量，分別是孝感市校園和市區(qū)兩個(gè)區(qū)域。

吳云青(1994-)，女，湖北荊門人，湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院學(xué)生。

何明娟(1992-)，女，湖北黃岡人，湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院學(xué)生。

校園取點(diǎn)主要是孝感市湖北工程學(xué)院東區(qū)女生宿舍門前的土壤、院圖書館門前土壤和教七門前的土壤。

市區(qū)取點(diǎn)主要是孝感市孝南區(qū)城站路人民廣場(chǎng)附近公路兩側(cè)的土壤、汽車站門前的土壤和長(zhǎng)征路保麗國(guó)際廣場(chǎng)門前的土壤。由于這些區(qū)域面積較小，地勢(shì)平坦，土壤較為均勻，所以采用梅花形布點(diǎn)法，每個(gè)地方分別取五個(gè)樣點(diǎn)。

1.4實(shí)驗(yàn)方法

1.4.1樣品預(yù)處理

采用HNO3-HF-HClO4消解體系進(jìn)行樣品處理，取已經(jīng)備好的土壤樣品，各平行3次稱取0.200～0.300 g 的土壤樣品，置于50 mL聚四氟乙烯坩堝中，用 2～3 滴水潤(rùn)濕，一次性加入10 mL HNO3。為減少HNO3的揮發(fā)，加蓋，靜置過夜，然后于通風(fēng)櫥內(nèi)的電熱板上低溫加熱分解，溫度控制在 80 ℃左右，若產(chǎn)生棕黃色煙，說明有機(jī)質(zhì)較多，要反復(fù)補(bǔ)加適量HNO3，加熱分解至液面平靜并不再產(chǎn)生棕黃色煙為止。坩堝內(nèi)溶液至2～3 mL時(shí)，取下坩堝，稍冷，加入5 mL的HF，加熱至微沸10 min。取下稍冷，然后分兩次加入2 mL HClO4(每次加入1 mL，兩次時(shí)間間隔為10～15 min，開始升溫并保持在 150～200 ℃，加蓋溫加熱1 h左右，蒸發(fā)至內(nèi)容物呈粘稠狀。視消解情況可再加1 mL的HClO4，再次蒸發(fā)至粘稠狀，殘?jiān)鼮榛野咨鋮s，加人3 mL HCl(1+1)，溫?zé)崛芙饪扇苄詺堅(jiān)?，全量轉(zhuǎn)移至50 mL容量瓶中，加入5 mL 10% NH4Cl溶液，冷卻后定容至標(biāo)線，待測(cè)。

1.4.2空白試驗(yàn)

用蒸餾水代替處理過的鉻的試樣，采用與前面樣品相同的預(yù)處理步驟和實(shí)驗(yàn)試劑，制備出空白溶液。然后，再用同樣的方法測(cè)定吸光度，每一個(gè)樣品至少有兩個(gè)以上的空白溶液作為對(duì)比?？瞻自囼?yàn)用于確認(rèn)所制備的樣品溶液在制備或測(cè)量過程中是否存在分析儀器操作不當(dāng)或者其他原因引起污染而導(dǎo)致測(cè)量不夠精確。

1.4.3校準(zhǔn)曲線

制備鉻的標(biāo)準(zhǔn)溶液，由低到高濃度順次用原子分光光度計(jì)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度，得出方程和R值(見圖1)。

圖1　標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.4.4土壤重金屬鉻的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB 15618-2008標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2　土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1重金屬鉻含量的試驗(yàn)

取孝感市校園和市區(qū)兩個(gè)特征性區(qū)域的土壤標(biāo)準(zhǔn)樣品，各平行稱取3份，用HNO3-HF-HClO4消解體系進(jìn)行樣品處理，在實(shí)驗(yàn)條件下測(cè)定每個(gè)樣品中鉻的總含量見表3。

表3　Cr的測(cè)定結(jié)果(mg/kg)

2.2結(jié)果分析

孝感市土壤為黃棕壤，所以查表得孝感市土壤背景值為66.9 mg/kg。采樣區(qū)域土壤中重金屬鉻結(jié)果見表3。從表3可以看出，與《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618-2008》國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值比較，在孝感市校園采樣區(qū)域和市區(qū)采樣區(qū)域內(nèi)，每一個(gè)點(diǎn)重金屬鉻均未超出國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，說明這兩個(gè)采樣區(qū)域符合國(guó)家對(duì)一般土壤環(huán)境質(zhì)量的基本要求，表明孝感市采樣區(qū)的土壤并未受到嚴(yán)重污染。

圖2　孝感市土壤重金屬鉻校園和市區(qū)樣點(diǎn)對(duì)比圖

對(duì)校園和市區(qū)兩個(gè)不同區(qū)域，分別選擇3個(gè)樣本，比較他們鉻的含量，結(jié)果見圖2。由圖2可以看出，市區(qū)的3個(gè)點(diǎn)測(cè)得的土壤重金屬鉻的含量比校園三個(gè)點(diǎn)測(cè)得的土壤重金屬鉻含量高。其原因包括兩個(gè)方面，一是工業(yè)廢氣中含有鉻元素，隨著風(fēng)四處飄散后經(jīng)過自然沉降落在地面的土壤中；二是汽車尾氣對(duì)土壤的污染很大，尤其對(duì)公路兩側(cè)的土壤影響較大。而校園遠(yuǎn)離公路和工廠，所以污染相對(duì)較小[3-4]。

3結(jié)論

研究結(jié)果表明，孝感市校園和市區(qū)的土壤重金屬鉻均未超標(biāo)，均在安全值范圍，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不大。對(duì)孝感市區(qū)的土壤必須貫徹“以防為主，防治結(jié)合”的環(huán)保總方針，應(yīng)積極做好土壤的保護(hù)工作，從源頭進(jìn)行有效治理。首先，應(yīng)該對(duì)污染源進(jìn)行嚴(yán)格控制,科學(xué)使用農(nóng)藥和化肥，禁止使用劇毒、高殘留農(nóng)藥，并發(fā)展生物防治措施；其次，要對(duì)排出的重金屬進(jìn)行總量控制,而不僅僅是控制排放濃度[5-6]；第三，研究和開發(fā)重金屬的回收再利用技術(shù)；第四，增加土壤容量與提高土壤凈化能力[7-8]。

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(責(zé)任編輯：張凱兵)