火神(Vulcan)消解工作站與EXPEC 7000 ICP-MS聯用助力土壤中的重金屬淋溶行為研究
解決方案的優勢
適合于批量樣品的處理,火神工作站一個工作日可完成多達84-168個樣品的前處理,且回收率一般可優于90%。
能一站式完成加酸,消解,趕酸,冷卻,定容,混勻轉移等操作,消解液可直接用ICP-MS進行測量,方便簡單。
所有加酸操作均在自帶塑料通風櫥里完成,避免了酸氣對操作者的傷害。
簡介
2016年5月28日,印發了《土壤污染防治行動計劃》,簡稱土十條,對今后一個時期我國土壤污染防治工作出了全面戰略性部署。土壤中的污染物來源廣,種類多,一般可分為無機污染物和有機污染物。無機污染物以重金屬為主,如鎘,汞,砷,鉛,鉻,銅,鋅,鎳,局部地區還有錳,鈷,硒,釩,銻、鉈、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境中釋放,并遷移進入地表水,有研究表明,土壤中的淋溶進入水環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,經充分混合,風干,過2mm篩。
裸露礦山
儀器
VULCAN 84 S 型全自動消解工作站(加拿大Questron);EXPEC 7000 ICP-MS 電感耦合等離子質譜儀。
土壤的前處理方法
在聚四氟乙烯消解罐中加入0.1 g土壤樣品,放入VULCAN 84 s 型全自動消解工作站消解工作站中,加入5 mL硝酸和3 mL氫氟酸,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;使用吉天儀器expec7000 ICP-MS儀測定土壤中重金屬含量。
火神VULCAN 84 S型全自動消解工作站
樣品分析
經過測量土壤樣品的理化性質如表1所示
表1. 土壤的PH值與重金屬質量濃度
項目 | 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) |
土樣 | 5.51 | 4.46x104 | 1.14x104 | 133.00 | 1.18 | 61.50 | 132 |
標準限制 | 6.5 |
|
| 50 | 0.3 | 40 | 200 |
注:《土壤環境質量標準》 (GB 15618-1995)
從表1中可以看出土壤中的銅,鎘,砷的含量均高出國家的質量要求,污染較為嚴重,濃度分別達到國標GB 15618-1995限值的2.66,3.93,1.54倍。
土壤淋洗實驗方法
取5根長30cm,內徑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,zui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24h,平衡后淋溶土柱長約15cm。淋溶時,使用蠕動泵以0.2 mL/min的速度將100mL超純水加入柱中,重復淋洗30次后,將收集的30份淋洗液編號并于4℃儲存,利用火神消解工作站與ICP-MS聯用方法測定其重金屬質量濃度。
淋洗液的測試結果如圖3所示,在30次淋洗中,Fe,Mn,Cu,AS濃度呈現出初期快速降低,后緩慢降低并趨于平衡的變化趨勢,Zn在30次淋洗中均未檢出。供試土壤中各個重金屬均出現超標現象,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。
淋洗液中各種重金屬含量的測定
表2. 淋溶后土壤中各重金屬的質量濃度
項目 | 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 |
|
淋溶后的土壤應用火神消解工作站與ICP-MS聯用的方式,測定土壤中的重金屬含量,結果如表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zui為明顯。原土樣中Cu,Cd, As下降zui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GB 15618-1995限值。
結論
礦區土壤中的Fe,Mn,Cu,As,Cd均能從土壤中溶出進入淋溶液,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。重金屬進入淋溶液并隨雨水流動遷移,可能會對地表水或地下水造成污染,從而增加水環境風險。火神全自動消解工作站與ICP-MS聯用可*以上的研究和測試要求。
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