桂林市土壤汞存在形态的研究

1、桂林市土壤汞存在形态的研究【摘要】：汞在植物体内的富集随土壤污染程度的增加而增加，即使在停止对土壤的污染后，土壤中的汞仍会不停向土壤中的生物系统释放。研究土壤中汞的存在形态对治理汞污染，控制土壤中汞的含量具有实在意义。【关键词】：汞存在形式；汞污染；形态分析；土壤汞实验目的：测试分析桂林市郊土壤样品中土壤汞存在的形态实验意义： 目前的经济增长是以资源环境为代价的。随着中国经济的快速增长，造成的资源环境压力也越来越大。”在第三届中国环境与发展国际合作委员会第五次会议上，中国环境与发展回顾与展望课题组出具的一份报告指出，“如果按照目前的经济增长与资源环境消耗的趋势外推，到2020年中国的资源环境将

2、面临巨大挑战。”汞污染是未来可能出现的新的环境问题，其对人体健康的影响引起人们广泛的关注。 土壤是人类赖以生存的最重要的自然资源之一，由于市区的工业污染物和生活废弃物的大都往城市近郊的土壤输入，土壤环境质量受到严重影响，而市郊是种植蔬菜的主要产区，居民平日饮食所吃的蔬菜大都来自市郊。因此研究城市近郊土壤环境质量非常必要，在开展汞污染研究的调查工作中，土壤中汞存在形态的研究对治理汞污染土壤，控制土壤中汞含量超标的有效性具有实在意义。本次实验通过采集桂林市郊3个不同区域的土壤进行了分析，从而了解桂林市市郊生态环境汞污染现状，为土壤汞污染的防治提供一定的参考依据。试验内容：1. 研究不同土壤中汞存在

3、的7种形态的各自的含量2. 研究不同土壤中汞存在的主要形态3. 研究桂林市土壤中汞污染的程度材料与方法：1 土样的采集和处理 采样点的布置和样品的采集体现不同功能区的代表性。本次实验的取样点是以桂林市为中心，选取了3个采样区，即穿山、机场路、尧山，在土壤剖面上对底层土进行取样，将采集到的土壤碾碎，风干，土样经自然晾干后，去掉土壤侵入物，缩分为4份，任取其中一份经搅拌器细磨，直至通过160目筛。2 主要试验试剂 汞标准稀释液：0.05%K2Cr2O7+HNO3（1+9）；汞标准储备液：1g/L Hg（）；汞标准工作液：0.1g/ml Hg（）；NaBH4溶液：10g/L（介质为6g/L NaOH

4、溶液）3%的H2O2，30%的H2O2，0.2mol/l的MgCl2，0.2mol/l的HCl，王水等均为优级纯，水为去离子水。3 实验仪器 80-2型离心沉淀器，康式电动振荡机，76-1型超级恒温水浴锅，微波消解仪，XDY-3型双道原子荧光光度计，Phb-298型酸度计4 分析方法：采用连续化学浸取法分离土壤中以不同形式存在的汞。分析步骤见表1表1 连续萃取土壤汞形态分析程序步骤萃取操作汞形态1约0.5g土壤，加入20ml去离子水，于100ml锥形瓶中振荡30min，离心分离，残渣用水洗2次，用汞标准稀释液定容至50ml，测定汞。间隙水和水溶性汞（X1）2残渣加入0.5mol/L的MgCl2

5、（pH=2）20ml，室温下振荡30min，离心分离，同步骤1（以下均同）测定汞交换态汞（X2）3另取0.5g土壤，加0.3mol/L的HCl 20ml，室温下振荡30min，离心分离，测定汞碳酸盐、铁锰氧化物及部分有机态汞（X3）4残渣加入1%的NaOH20ml，室温下振荡30min，放置过夜，离心分离，测定汞腐植酸结合或络合态（X4）5残渣加入3%的H2O2（pH=2）在80水浴中加热4h，离心分离，测定汞易氧化降解有机质结合态（X5）6残渣加入30%的H2O2（pH=2）在80水浴中加热4h，离心分离，测定汞难氧化降解有机质及某些硫化物结合态（X6）7残渣加入王水20ml，在85水浴中加

6、热4h，离心分离，测定汞残渣态或晶格态（X7）步骤1、2的水溶态和交换态大部分都与水中的有机物结合或络合，不能直接被NaBH4溶液还原，因此本次实验在离心分离后，在分离所得到的溶液中加入0.5g/L的K2Cr2O7溶液氧化后，再用NaBH4还原测定汞。步骤3的选择原则主要是溶解碳酸盐及铁锰氧化物的汞为主，尽量避免有机质的溶出，同样用0.5g/L的K2Cr2O7溶液氧化后，再用NaBH4还原测定汞。此步骤所得到的碳酸盐，铁锰氧化物及部分有机态汞总量为第3步测定结果减去前两步测定结果之和。步骤4为碱提取腐植酸结合态汞，还可用0.5mol/L的NaOH溶液作为提取剂。据研究表明在pH=2时，3%的H

7、2O2只能溶解易氧化降解有机质；30%的H2O2可以除去95%以上的有机质，因此步骤5和步骤6采用两步分析民用3%的H2O2提取易氧化降解有机质结合态，再用30%的H2O2提取难氧化降解有机质结合态汞。、总汞测定样品的预处理和汞的测定方法准确称取样品1.000g于25ml比色管中，加入10ml王水（1+1）溶液，在沸水浴中加热溶解1.5h（期间摇动比色管，使试剂与试样充分反应）。取下冷却，用水稀释至刻度，摇匀，静置待测。取上述预处理过的溶液2ml于反应瓶中，加盖，按下电磁阀自动加入10g/L硼氢化钠溶液1ml还原汞，读取原子荧光光度计的荧光值，由标准曲线的回归方程得出汞的含量。结果与分析：1、

8、 按实验方法，对采样点的6个样品进行汞含量的测定，结果如表2：单位：g/L采样点样品号H2OMgCl2HClNaOH3H2O230H2O2王水机场路J-10.0050.2494.9320.4590.0710.0352.715J-20.0450.4344.5790.3960.330.2922.184尧山Y-10.0080.2390.8860.6850.0160.4071.599Y-20.140.0390.5570.5750.0160.1990.793穿山C-10.0370.1740.5820.0950.7281.3431.168C-20.0630.2730.5820.1680.7790.8642

9、.3192、汞的形态含量分布及分析：对于土壤中存在的不同形态汞采用连续萃取-原子荧光光谱法测定，得出7种形态汞的含量，见表3。实测总汞如下表：机场路0.3006g4.1510.34522621g/g尧山0.3005g2.8830.23985025g/g穿山0.3008g5.1620.42902261g/g由上表看出土壤样品中总汞的分布情况，由上述总体情况来看，桂林市郊土壤汞平均含量为0.230.34g/g，明显超出我国土壤的汞的平均含量（0.071g/g），表明了桂林市郊的土壤汞污染的问题已经不容忽视。 表3 土壤汞存在形态含量（g/g）采样点样品号质量X1X2X3X4X5X6X7形态总和机场

10、路J-10.5017g0.0004980.0248160.4915290.0457440.0070760.0034880.270580.352203J-20.5011g0.00490.0433050.4568950.0395130.0329280.0291360.2179210.367292尧山Y-10.5015g0.0007980.0238290.0883350.0682950.0015950.0405780.1594220.294517Y-20.5015g0.0139580.0038880.0555330.0573280.0015950.019840.0790630.22642穿山C-10

11、.5013g0.003690.0173550.0580490.0094750.0726110.1339520.1164970.35358C-20.5005g0.0062940.0272730.0580490.0167830.0778220.0863140.2316680.446154误差=（形态总汞实测总汞）实测总汞X100%形态汞平均值=样品形态汞总和样品数机场路：平均值：0.3597475g/g 误差：4%尧山：平均值：0.2604685g/g 误差：8.6%穿山：平均值：0.399867g/g 误差：-6.8%实验结果表明，7种形态汞含量的加和值与王水消解的总汞值接近，其相对误差均在&#

12、177;10%的范围之内，表明分析结果准确度符合要求，并由表3结果得出土壤样品中7种形态汞的相对含量的平均分布图，见图1。由图中的分布可以看出，在3个采样点土壤中的各种形态汞的分布中，以难氧化降解及某些硫化物结合态形式存在的汞的含量最高，平均达到0.3016g/g，占总汞含量的38.1%。其次是为碳酸盐和铁锰氧化物吸附态以及残渣态或晶格态汞，分别是0.201g/g、0.1876g/g，占汞含量的25.5%和23.7%，其余4种形态的含量都较低，占总汞含量的比例均小于10%。由分析结果可以看出，以难氧化降解及某些硫化物结合态形式存在的汞含量最高，因此认为土壤中汞形态是以较高含量硫化汞作为主导成分

13、。采样点的土壤样品中以水溶态和交换态存在的汞的含量都很小，而以这两种形态存在的汞是能被植物直接吸收的，所以土壤中能直接被植物吸收利用的汞的量是很少的。大量研究表明，汞在植物体内的富集随土壤污染程度的增加而增加，即使在停止对土壤的污染后，土壤中的汞仍会不停向土壤中的生物系统释放。 图1 土壤中汞形态的相对分布含量X1：水溶态X2：交换态X3：碳酸盐和铁锰氧化物 吸附态X4：腐植酸结合或络合态X5：易氧化降解有机质结合态X6：难氧化降解及某些硫化物结合态X7：残渣态或晶格态3、土壤汞污染成因探究一般来说，土壤中汞的来源主要来自两方面，一是自然环境中受到地理，自然，气候等因素作用形成的，如地质运动可

14、能将地壳中存在的汞带到地表层，存在地表中的汞再随着日积月累的地球运动存在于土壤中，雨水将大气中存在的汞吸附，并带其沉降到地面，从而进入土壤中，植物通过叶片和根部将大气，水，土壤中的汞吸收，腐败后汞又随之回到土壤中；另一方面则是受到人类生产生活所制约的，人类活动排放出的汞不断积累于自然环境中原生的土壤汞之上，使得土壤汞分布变得复杂，且污染趋于多样化，污染程度也有所不同。在所采样的几个区域中，交通干道，仪器厂，居民生活区等，表明工业生产，城市生活排放的废渣、废水，及交通干道上车辆排放的汽车尾气等释放到了环境中，并可能通过雨水，大气，植物活动等途径沉降到土壤中，从而成为了土壤汞污染的主要来源。其次，

15、农业生产活动的主要地方在市郊，农业生产活动中使用的含汞农药，垃圾肥，含汞的污水也与市郊土壤汞污染程度加剧和扩大有着重要关系。虽然对废水和垃圾的治理已加强了力度，含汞农药也已被禁止使用，但由于土壤对汞吸附牢固，因此只要汞一旦被吸附，就很难被降解。交通运输也给土壤带来严重的污染，虽然汽车尾气的排放已经有了一定的限制，但寻找新的洁净能源减少汽车尾气中重金属的污染仍是目前迫切需要解决的问题。同时，居民丢弃的未经处理的生活垃圾，对土壤汞的长期累积的污染也有一定程度的影响。这些都是我们在未来解决汞污染问题中不可忽视的重要问题。结论：（1）桂林市郊土壤中汞含量已经明显高于我国11种土壤的汞含量的平均值，此表

16、明了桂林市郊的土壤已经存在了不同程度的汞污染，相关部门应该高度重视这一严重问题。（2）桂林市土壤中的汞虽然以惰性态存在，但碱溶性汞的存在也是不容忽视的，它们在生物体内的积累后的长期影响，还有可能通过食物链进入人体内再次危及人体的生命健康。（3）桂林郊区土壤污染较重，主要与使用未经处理的垃圾肥料有关，说明土壤汞污染主要还是由于人类生产活动所造成的。由于土壤汞污染的复杂与多样化，对桂林市及市郊，还有桂林市周边的县市的土壤汞的存在形式作进一步的调查研究。同时对采样点周边的蔬菜或植物进行采样分析，对汞污染问题进行更深一步的探讨。（4）桂林市以其“山水甲天下”闻名于世界，作为世界著名的旅游城市，曾被评为世界上最适合人类居住的城市之一，若汞污染加剧将会影响桂林在世人眼的美好印象，将会使其旅游业受到影响。