土壤重金属形态分析的改进BCR方法.docx

1、土壤重金属形态分析的改进BCR方法BCF连续提取法分析土壤中重金属的形态1、 重金属形态2、 重金属形态研究方法及发展历程3、 本实验的目的4、 实验原理5、实验步骤6、数据处理1.重金属形态重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态、和结构态四个方面，即某一重金属元素在环境中以某种离子或分子存在的 实际形式。重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种 作用，形成不同的化学形态，并表现出不同的活性。元素活动性、迁移路径、生物有效性及毒性等主要取决于其形态, 而不是总量。故形态分析是上述研究及污染防治等的关键2、 重金属形态研究方法及发展历程自 Chester 等(1967) 和 T

2、essier 等(1979) 的开创性研究以来 元素形态一直是地球和环境科学研究的一大热点。 在研究过程中 , 建立了矿物相分析、 数理统计、物理分级和化学 物相分析等形态分析方法。理论卄算MINEQL 和片；较可琳脛难展團赞用跤吝“多见.除地矿输於覇如T物桃选、低錫庚无球化学领城中朮护兀化及函揪浮选誓度大盍的分麗、辻移、转化 尊硏克.显酬分析S&f EDX. EMPAxIM竝 61X13 廷翹适用Fffiwr 砌.my杭粮曳疚光诸分析低丿止本较高元隶描示矿输相程屢多 jcSEi-t榕关分析*豪类幷裏-g IUT野何驰有待海入拯讨5m斬嗣r吩析尊不同部分肘拘理等繳划分是茨傩”常作比学鞫相分析的

3、枪度分级筛选减过踌虻岑“谨尊织L分是茨谨密滾竹纵重報汙选尊试差选脱是关键。峯纵-提湫町半行地眉帛简试ij v /nr见F环蝇地球化学领(S1E)K 术剂处理许事晡样品均对应棊矿城申几索修逝、迂移、转比牛坷有舉性等研逐烈提观用不同遥度的试稱需-檢料亍.鑰袄岱技术依次人隊也朴工信息F富由于自然体系的复杂性，目前对元素形态进行精确研究是很困 难,甚至是不可能的。在诸多方法中，化学物相分析中的连续提取 (或逐级提取) (Seque ntial extractio n) 技术具操作简便、适用性强、蕴涵信息丰富等优点，得到了广泛应用。逐级提取(SEE)技术的发展历程6070年代(酝酿期)以Chester和

4、Hughes(1967)为代表的一些海洋化学家尝试用 一种或几种化学试剂溶蚀海洋沉积物，将其分成可溶态和残留 态两部分,进而达到研究微量元素存在形态的目的。70年代末(形成期)在前人研究的基础上,Tessier et al. (1979)用不同溶蚀能力的化学试剂 , 对海洋沉积物进行连续溶蚀和分离操作 ,将其分成若干个“操作上”定义的地球化学相 , 建立了 Tessier 流程。80 年代(发展期 )不同学者在对 Tessier 流程改进的基础上 , 先后提出了 20 多 种逐级提取流程。其中 , 影响较大的逐级提取流程有 Salomons 流程 (1984) 、Forstner 流程 (19

5、85) 、Rauret et al 流程 (1989) 等。90 年代(成熟期 )为获得通用的标准流程及其参照物，由BCR等主办的以 沉积物 和土壤中的逐级提取 ”(1992) 、“环境风险性评价中淋滤 / 提取 测试的协和化 ”(1994) 和“敏感生态系统保护中的环境分析化 学”(1998) 等为主题的欧洲系列研讨会先后召开 , 并分别出版 了研究专刊。Ure et al. (1993) 在 Forstner (1985) 等流程的基础上 , 提 出了 Ure 流程, 后经 Quevauviller et al. (1997 ,1998) 修改, 成为BCR标准流程，并产生了相应的参照物(

6、CRM 601)。BCR为欧洲共同体参考物机构(European CommunityBureau ofReference) 的 简 称 , 是 现 在 欧 盟 标 准 测 量 和 测 试 机 构 (Standards Measurements and Testing Programme , 缩写为 SM &T) 的前身。Rauret et al. (1999) 等对该流程作了改进 , 形成了改进的 BCR 流程, 成为欧洲新标准 , 并产生了相应的参照物 (CRM 701) 。同时,Hall et al. (1996 ,1999) 在 Chao (1984)和 Kersten etal. (1

7、989) 研究的基础上，提出了 GSC标准流程。GSC为加拿大地质调查局(The Geological Survey of Canada)的简称2000年以后(完善期)在Trends in Analytical Chemistry (2000 年)上总结了 90年代元素形态分析结果，系统探讨了元素形态分析在 分析化学中的作用、分析方法可靠性等一些关键问题，并倡导了 欧洲微量元素形态主题网 形态21”工程。之后，一些研究者还探讨了土壤样品采集和预处理方法的标准化和参照物制 备等问题制 迩St提IfeiSEE)#见渝理比较Table 3h.A coupansouof some widely app

8、liedprowdui鹘 of SEEGSCi(程CRM Ml CRM 701多用于坏噫地球化学领域H /AAT-4、实验原理土壤重金属的形态分析是指用各种提取剂对土壤重金属的各个 形态进行连续提取，进而采用一定的方法测量其各形态含量。连续提取通常依次采用中性、弱酸性、中酸性、强酸性提取剂 对土壤重金属进行提取，同时随着提取步骤的深入，提取条件 也不断加强。顺序提取模拟各种可能的自然的及人为的环境条件变化，合理 使用一系列选择性试剂，按照由弱到强的原则，连续溶解不同 吸收痕量元素的矿物相。把原来单一分析元素全量的评价指标 变成为元素各形态的分析量，从而提高了评价质量。土壤重金属形态分析方法中共

9、有的或是比较重要的形态的定义如下：可交换态重金属：是指吸附在土、腐殖质及其他成分上的金属,对环境变化敏感，易于迁移转化，能被植物吸收。反映了人类 近期排污影响即对生物毒性作用。碳酸盐结合态重金属： 指土壤中的重金属元素在碳酸盐矿物上形成的 共沉淀结合态，对环境条件特别是 pH值最敏感：当pH下降时，易重 新释放出来而进入环境；当pH升高时，有利于碳酸盐的形成。铁锰氧化物结合态重金属：一般是以矿物的外囊物和细分散颗 粒存在，活性的铁锰氧化物比表面积大，吸附或共沉淀阴离子 而成。当pH值和氧化还原电位较高时，有利于铁锰氧化物的形 成，铁锰氧化物的结合态反应了人文活动对环境的污染。有机结合态重金属

10、: 使土壤中各种有机物与土壤中的金属螯合而 成的，反应水生生物活动及人类排放富含有机物的污水结果。 残渣态重金属：一般存在硅酸盐、原生和次生矿物等土壤的晶格中， 是自然地质风化的结果， 在自然条件下不易释放， 能长期稳定在沉积 物中，不易为植物吸收。 主要受矿物成分及岩石风化和土壤侵蚀影响BCR 法是欧洲参考交流局（ European Commu nity Bureau ofReference ）提出的较新的划分方法，将重金属形态分为 4 种， 即：酸溶态 （ 弱酸提取态 , 如碳酸盐结合态 ）、 可还原态（如铁锰氧化物态） 、 可氧化态（如有机态）残渣态。5.实验步骤1）弱酸提取态：准确称取

11、通过 100 目筛的风干土壤样品 1.0000g 置 于100mL离心管中，加入 40mL 0.1mol/L HOAc，放在恒温振荡器中 22C 士 5C下连续震荡16h,然后放入离心机中 3000r/min下离心 20mi n。将离心管中的上清液移入 50mL容量瓶中，用水稀释到刻度， 摇匀。用原子吸收分光光度计测量浓度 , 表示为 C1（2）可还原态：向上一步残渣中加入 40mL0.5mol/L 的 NH4OH? HCl, 放在恒温振动器中 22C 士 5C下连续震荡16h,然后放入离心机中 3000r/min下离心20min。将离心管中的上清液移入 50mL容量瓶中， 用水稀释到刻度，

12、摇匀。用原子吸收分光光度计测量浓度 , 表示为 C2。（3） 可氧化态：向上一步残渣中加入 10mL H2O2（pH值23），搅拌均匀后室温下静置 1h后用水浴加热至 85C士 2C,再加入10mL H2O2，在恒温水浴箱中保持 85 C 士 2 C 1h. 加入 50mL 1mol/LNH4OAc放在恒温振动器中 22 C 士 5 C下连续震荡 16h，然后 3000r/min下离心20min。将上清液移入50mL容量瓶中，用水稀释到 刻度，摇匀。用原子吸收分光光度计测量浓度 , 表示为 C3。（4） 残余态：分别加入 lOmLHNO和4mLHF,使酸和样品充分混合 均匀。把装有样品的消解管

13、放进干净的高压消解罐中，拧上罐盖，进 行微波消解。 微波消解仪消解系统的最佳条件 （ 见表 1） 。消解后取 出消解管，置于智能控温电加热器上140 C赶酸至近干，将管中溶液 转移至 50mL 容量瓶中， 用纯水定容。 用原子吸收分光光度计测量浓 度 , 表示为 C4.表1微波消解仪消解系统的最佳条件阶段功率升温时间爬升温度保持时间1 * min/C1 minI 1600 10010:0016005:002 1600 10005:0017515:00(5)总量：准确称取过100目筛的风干土壤样品0.5000g,分别加 入5mL HN03和2mLHF微波消解方法同上。用原子吸收分光光度计 测量浓

14、度,表示为CO。6、数据处理(1) 土壤各形态 Cr含量W(mg/kg)按下式计算:式中：c试液的吸光度减去空白溶液的吸光度， 然后在校准曲线上查得的铬的含量(mg/kg)V 试液定容的体积，ml ；m 称取试样的重量，g ；f 试样中水分的含量， %* x-l】K?H 法和鑑的对应关乘也TeMierftEJR Ji优:取書提I权制称】K样品加人2S ml. 農熾木察瀬，拎卸.pH I (ft 7. ) * 22X2 下2 OUU r 下阖心 20 min.水溥忽JL挪畫.5 K Alt 加人 2S nil.触愉木燕牌，冷加.pH也 7. O . -t 5V 下阪苗2 h,3 0Q0 u F

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