主题：【第六届原创】某钢厂附近农田土壤中重金属元素镉、铬、汞含量的测定

某钢厂附近农田土壤中重金属元素镉、铬、汞含量的测定

[摘要] 本实验用电感耦合等离子原子发射光谱（ICP-AES）对某钢厂附近土壤中重金属元素镉、铬、汞含量进行测定。结果表明：实验标准曲线线性好，实验重现性好，方法可靠准确；结果测得有镉、汞污染，没有铬污染。

[关键词] 土壤；重金属元素；污染；ICP-AES
1．引言

    随着人类社会工农业和城市化的发展，土壤重金属污染是当今世界日益严重的环境问题．土壤重金属污染主要来源于工业“三废”的排放，农业中农药、化肥、污泥的使用，污水灌溉等．通过各种途径进入土壤中的重金属迁移性小，难以被微生物降解，很难被清除，易在土壤中富集．当土壤中重金属达到一定的累积程度，会在植物体内富集，严重影响农作物质量，并通过食物链传递到动物和人体内，威胁人类的生存健康．

土壤中的重金属可以通过植物吸收经食物链进入人体，从而对人体健康构成威胁。砷、铍、镉、铬、铜、铅、汞、镍和钛等金属元素及其化合物已被列入我国大气环境优先监测的黑名单，其中以镉、铬等为优先监测污染物。已有研究表明，钢厂附近农田土壤铬、镉的累积程度普遍高于其它土壤。通过对钢厂附近土壤中镉、铬、汞的测量，评估土壤的受污染情况。

土壤是环境的主要组成部分，也是人类获取食物和其它再生资源的物质基础。土壤重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆转性的特点，因此在治理和恢复上存在较大的难度。土壤-植物系统的重金属污染和防治一直是国际上的热点研究课题。随着工农业的发展，重金属对土壤和农作物的污染问题越来越突出，部分地区土壤重金属污染现象已经非常严重。据农业部环境监察系统近年调查，我国24个省（市）城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染中，污染超标的大田作物种植面积为60.6万hm²，占监测调查总面积的20％；其中重金属含量超标的农产品产量与面积约占污染物超标农产品总量与总面积的80％以上，尤其是 Pb、Cd、Hg、Cu及其复合污染最为突出。

因此，农田作为重金属进入人类食物链的主要来源，其土壤质量安全与否直接关系着人们的身体健康，对农田土壤的重金属污染现状进行调查和评价，具有非常重要的意义。

GB/T 17136-1997规定土壤中总汞的测定用冷原子吸收分光光度法（最低检出限0.005mg/kg）；土壤中铬的测定方法为火焰原子吸收分光光度法测定（最低检出限为2.5mg/kg）；土壤中镉的测定方法有萃取-火焰原子吸收法测定(最低检出限为0.025mg/kg)，石墨炉原子吸收分光光度法测定（最低检出限为0.005mg/kg）；本文用电感耦合等离子发射光（ICP-AES）测定土壤中重金属元素Cr（检出限为0.2mg/kg）、Cd（检出限为0.3mg/kg）、Hg（检出限为8mg/kg）。ICP-AES可以快速地同时进行多元素分析，周期表中多达73种元素皆可测定；测定灵敏度较高，包括易形成难熔氧化物的元素在内；基体效应较低，较易建立分析方法；标准曲线具有较宽的线性范围；具有良好的精密度和重复性。利用以上优点，来测定某钢厂附近农田土壤中的重金属元素镉、铬、汞的含量。

2．实验部分

2.1取样

在某钢厂附近农田采集土样样品80份，东西南北各20份，每份样品取1Kg土壤，带回实验室及时风干、粉碎后待测。取样示意如图2.1所示。



2.2 样品预处理

称取土样0.5g左右于250ml锥形瓶中，用少许蒸馏水冲洗瓶壁，加入15ml浓盐酸，5ml硝酸，在电热板上加热消解，直至烟冒尽。若不能溶解，可以适当补加硝酸。当锥形瓶中溶液剩余5ml左右，取下冷却，转入100ml容量瓶中定容，待测。用同样的方法处理80份样品。

2.3 仪器：

SPS800电感耦合等离子发射光谱（北京科创海光仪器有限公司）、电子分析天平（赛多里斯科学仪器有限公司）、锥形瓶（250ml）、量筒、移液管、容量瓶、比色管

2.4 试剂：

浓硝酸、浓盐酸、铬标准溶液（1000ug/ml）、镉标准溶液（10ug/ml）、汞标准溶（10ug/ml）

2.5 计算方法

2.5.1土壤中污染物含量计算公式

                    （公式 2.1）

2.5.2误差计算公式 

            （公式2.2）

2.6土壤中重金属含量标准

    土壤中重金属镉、铬、汞含量标准如表2.1所示。



2.7 仪器的工作条件

电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪的最佳工作条件见表2.2。



3.结果与讨论

3.1标准曲线绘制

  由已配制的标准贮备液配制一系列混合标准溶液，浓度见表3.1。



按照仪器工作条件,将镉、铬、汞混合标准溶液导入ICP-AES中进行测定。根据测量结果以各元素的吸光强度为纵坐标，浓度为横坐标绘制出相对应的标准曲线（见图3.1-3.3）, 并计算出相关系数。




4结语

    本文测定了某钢厂附近土壤中镉、铬、汞含量，结果显示，有比较明显的镉和汞污染，未测出铬的污染。土壤中的污染元素主要来源可能有农药化肥的施用，钢厂废水灌溉，钢厂粉尘的污染等。但主要应该是钢厂废水灌溉，钢厂粉尘的污染。

土壤中有害金属积累到一定程度，不仅会导致土壤退化，农作物产量和品质下降，而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能直接毒害植物或通过食物链途径危害人体健康。目前，世界各国对土壤重金属污染修复技术进行广泛的研究，取得了可喜的进展。我们可以根据农业生态技术，修复土壤，改良土壤质量,使之更适宜人类生活。

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Determination of cadmium, chromium, mercury content in soils around a steel plant

  Abstract The contents of the Cd ,Cr, Hg in soils around a steel plant were determined by ICP-AES .The result show that the linearities of experiment standard curves was high , and the method was accurate, reproducible , reliable; The content of the Cd ,Hg overstep the standard of the environment quality for soil except for Cr.

.Key words Soil; Heavy metal elements; Pollution; ICP-AES