解決方案的優(yōu)勢(shì)
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適合于批量樣品的處理，火神工作站一個(gè)工作日可完成多達(dá)84-168個(gè)樣品的前處理，且回收率一般可優(yōu)于百分之九十。
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能一站式完成加酸，消解，趕酸，冷卻，定容，混勻轉(zhuǎn)移等操作，消解液可直接用ICP-MS進(jìn)行測(cè)量，方便簡(jiǎn)單。
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所有加酸操作均在自帶塑料通風(fēng)櫥里完成，避免了酸氣對(duì)操作者的傷害。
簡(jiǎn)介
2016年5月28日，國務(wù)院印發(fā)了《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，簡(jiǎn)稱土十條，對(duì)今后一個(gè)時(shí)期我國土壤污染防治工作出了戰(zhàn)略性部署。土壤中的污染物來源廣，種類多，一般可分為無機(jī)污染物和有機(jī)污染物。無機(jī)污染物以重金屬為主，如鎘，汞，砷，鉛，鉻，銅，鋅，鎳，局部地區(qū)還有錳，鈷，硒，釩，銻、鉬等。
土壤中累積的重金屬能通過雨水淋溶等作用從土壤環(huán)境中釋放，并遷移進(jìn)入地表水，有研究表明，土壤中的淋溶進(jìn)入水環(huán)境是地表水污染的重要來源之一。
樣品制備
所用土壤來自于我國某省的裸露銅礦，經(jīng)充分混合，風(fēng)干，過2mm篩。
圖1.裸露礦山
儀器
VULCAN 84 S 型全自動(dòng)消解工作站（加拿大Questron）；ICP-MS 電感耦合等離子質(zhì)譜儀。
土壤的前處理方法
在聚消解罐中加入0.1 g土壤樣品，放入VULCAN 84 s 型全自動(dòng)消解工作站消解工作站中，加入5 mL硝酸和3 mL，在190℃下消解20 min；溶液高溫下趕酸至近干，取下冷卻；再加入2mL硝酸，純水定容至100 mL；使用ICP-MS儀測(cè)定土壤中重金屬含量。
圖2. 火神VULCAN 84 S型全自動(dòng)消解工作站
樣品分析
經(jīng)過測(cè)量土壤樣品的理化性質(zhì)如表1所示
表1. 土壤的PH值與重金屬質(zhì)量濃度
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項(xiàng)目 |
pH |
Fe/ (μg?g-1) |
Mn/ (μg?g-1) |
Cu/ (μg?g-1) |
Cd/ (μg?g-1) |
As/ (μg?g-1) |
Zn/ (μg?g-1) |
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土樣 |
5.51 |
4.46x104 |
1.14x104 |
133.00 |
1.18 |
61.50 |
132 |
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標(biāo)準(zhǔn)限制 |
6.5 |
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50 |
0.3 |
40 |
200 |
注:《土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 15618-1995)
從表1中可以看出土壤中的銅，鎘，砷的含量均高出目前的質(zhì)量要求，污染較為嚴(yán)重，濃度分別達(dá)到國標(biāo)GB15618-1995限值的2.66,3.93,1.54倍。
土壤淋洗實(shí)驗(yàn)方法
取5根長(zhǎng)30cm，內(nèi)徑9cm的干凈玻璃管，在每根玻璃管從上至下一次填入適量脫脂棉，12g石英砂，100.0g土樣，之后再填入25g石英砂。淋洗液所用溶液為超純水。每根柱子先用100mL超純水浸潤(rùn)24h，平衡后淋溶土柱長(zhǎng)約15cm。淋溶時(shí)，使用蠕動(dòng)泵以0.2 mL/min的速度將100mL超純水加入柱中，重復(fù)淋洗30次后，將收集的30份淋洗液編號(hào)并于4℃儲(chǔ)存，利用火神消解工作站與ICP-MS聯(lián)用方法測(cè)定其重金屬質(zhì)量濃度。
淋洗液的測(cè)試結(jié)果如圖3所示，在30次淋洗中，F(xiàn)e，Mn, Cu, AS濃度呈現(xiàn)出初期快速降低，后緩慢降低并趨于平衡的變化趨勢(shì)，Zn在30次淋洗中均未檢出。供試土壤中各個(gè)重金屬均出現(xiàn)超標(biāo)現(xiàn)象，但淋洗液中各重金屬的含量普遍很低，大部分重金屬均在淋溶初始時(shí)迅速溶出，而Cd除了在初期有所溶出外，在淋洗中后期存在二次溶出釋放階段。
圖3.淋洗液中各種重金屬含量的測(cè)定
表2. 淋溶后土壤中各重金屬的質(zhì)量濃度
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項(xiàng)目 |
Fe |
Mn |
Cu |
Cd |
As |
Zn |
|
原土樣/(μg?g-1) |
4.46x104 |
1.14x103 |
133.00 |
1.18 |
61.50 |
132 |
|
淋溶后上層土樣 /(μg?g-1) |
3.61x104 |
1.08x103 |
130.00 |
0.38 |
44.50 |
146 |
|
淋溶后上層土樣 /(μg?g-1) |
3.56x104 |
0.93x103 |
105.00 |
0.35 |
41.90 |
129 |
|
淋溶后土壤平均值/(μg?g-1) |
3.59 x104 |
1.01x103 |
117.00 |
0.37 |
43.20 |
137 |
淋溶后的土壤應(yīng)用火神消解工作站與ICP-MS聯(lián)用的方式，測(cè)定土壤中的重金屬含量，結(jié)果如表2所示。其中絕大部分重金屬總量均有所下降，其中以Cd，As下降為明顯。原土樣中Cu，Cd, As下降為明顯。淋溶后土樣中Cu平均濃度仍是GB 15618-1995限值的2倍以上；而Cd，AS平均濃度均顯著下降至接近GB15618-1995限值。
結(jié)論
礦區(qū)土壤中的Fe，Mn，Cu，As，Cd均能從土壤中溶出進(jìn)入淋溶液，其中Fe，Mn，Cu，As的溶出主要在淋溶階段，而Cd除了初期有所溶出外，在淋溶中后期還存在二次溶出釋放階段。重金屬進(jìn)入淋溶液并隨雨水流動(dòng)遷移，可能會(huì)對(duì)地表水或地下水造成污染，從而增加水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)?；鹕袢詣?dòng)消解工作站與ICP-MS聯(lián)用可完全滿足以上的研究和測(cè)試要求。