土壤中氟化物污染状况调查

土壤中氟化物污染状况调查

摘要：氟作为地球上最活跃的非金属元素中的一员，在自然界里面的分布非常广泛，大多数都以氟化物形式存在[1]。而氟化物是人体必需的微量元素之一，人体中缺乏氟很容易患上龋齿病，但是氟化物浓度超过一定浓度，就会对人群、牲畜及农作物产生不良的影响。

长期以来，苏州市吴中区电子芯片和电路板产业大规模发展，生产过程中需要使用大量氢氟酸对电路板进行蚀刻和清洗，此过程中会产生大量氟化物污染。由于长期积累效应，污染效应开始显现[2]。为说清楚氟化物长期积累效应，对苏州市土壤的影响情况。文中通过对苏州市工业区域部分地区和郊区的土壤氟化物的采样、制备、分析测试得出结论，说明对土壤氟化物的监测是十分必要的。

关键词：氟化物；土壤；监测

1、实验流程

1.1样品采集

1.

采样前准备：

资料收集：选取苏州市吴中区区域内的土壤。严格按照《土壤环境监测技术规范》的要求对土壤进行采集，各个监测点分别采集表层土壤和深层土壤两个样品，以确保样品采集的准确规范和代性[3]。

（2）现场调查：采样前要对现场进行勘探，将现场走访调查得到的信息进行归纳和整理，丰富采样工作图的内容[4]。

（3）准备采样器具：铁铲、圆形状采样钻、螺旋形状采样钻、竹刀以及其他特殊要求的采样工具等。

（4）采样布点

本实验采取分块随机布点法：将监测可将区域分成5块，将每块区域作为一个监测单元，在每个监测单元内随机采取一个点位样品，每个点位各采取0.5m、1.5m、3.0m三个深度样品。

（5）样品采集

采样点为可选择采集表层土壤样品或土壤剖面样品。分别采取0.5m、1.5m、3.0m三层土样。采样的顺序从下到上，首先需要采集采样剖面的底层样品，然后采集中层样品，最后采集上层样品。

1.2 样品的前处理

1.2.1 样品风干

将采集回来的土壤样品平铺在风干盘中，摊成薄层，挑出样品中的植物、昆虫、石块等杂物，再用木棒将大块的土壤压碎，每天翻动几次，避免阳光直射，让样品自然风干[6]。按照四分法取样原则，选取混和均匀的风干样品进行研磨，然后用10目的土壤筛筛取样品。再将筛下土进一步研磨，并通过100目的土壤筛，研磨好的土样装入样品袋或聚乙烯样品瓶中保存备用。

1.2.2 干物质含量的测定

将烘箱温度设定为105±5℃，时间为1h，烘干称量瓶，稍微冷却，放在干燥器中冷却，用百分位天平称量称量瓶的重量，记为m

。称取10～15g风干土壤

。将称量瓶和风干土壤试样试样转移至已称重的称量瓶中，测定总重量，记为m

1

一起放入烘箱中，在105±5℃下烘干至恒重，置于干燥器中冷却，取出后立即用

[6]。

百分位天平测定称量瓶和烘干土壤的总重量，记为m

2

1.2.3 总氟化物

用万分位天平准确称取过100目筛的土样0.2g，放入镍坩埚中，加入2.0g 氢氧化钠，盖上盖子，放到马弗炉里[5]。设置马弗炉的程序升温：第一段程序温度为300℃，保持时间为10分钟，第二段程序温度为560℃，保持时间为30分钟。程序升温结束后，待马弗炉冷却后取出镍坩埚，用约80℃～90℃的热水溶解

样品，将溶解完全的样品全部无损的转移至烧杯中，待溶液冷却后转入100mL比

色管中，各加入浓度为1+1的盐酸溶液5.0mL，将各比色管摇匀，加入纯水稀释

到刻度线，摇匀，静置备测。

1.2.4 空白试样制备

在镍坩埚中不加入土壤样品，按照与试样相同步骤制备总氟化物的空白试样。

1.3样品测试步骤

1.3.1 测试方法原理

原理：土壤中的水溶性氟化物用水提取，总氟化物用碱熔融法提取，在提取

液中加入总离子强度调节缓冲溶液，用氟离子选择电极法测定，溶液中氟离子活

度的对数与电极电位呈线性关系[7]。

1.3.2实验室仪器和设备

本文实验过程中所涉及到的仪器设备具体信息如下表2-1

表2-1 实验仪器和设备

1.3.3 试剂

本文实验过程中所涉及到试剂具体信息如下表2-2：

表2-2 本实验所使用试剂的名称、规格及生产厂家

1.3.4主要试剂及耗材的配制

本文实验过程中涉及到的试剂溶液，具体配置过程如下：

（1）盐酸溶液:1+1

在50mL 纯水中缓慢加入50mL 的浓盐酸，冷却备用。

1.

氢氧化钠溶液：ρ=0.2mol/L

准确称取8.00g 氢氧化钠（NaOH)于250mL 的烧杯里，用纯水溶解，待溶液冷却后转移到1000mL 的容量瓶里，并用纯水稀释到刻度线。

1.

溴甲酚紫指示剂：w=0.04%

准确称取0.10g 的溴甲酚紫，溶解在10mL 浓度为0.2mol/L 氢氧化钠溶液中，加入纯水稀释到250mL 。

1.

总离子强度调节缓冲溶液（TISAB ）：1.0 mol/L 柠檬酸三钠缓冲溶液。 准确称取294.00g 的二水合柠檬酸三钠（Na 3C 6H 5O 7·2H 2O ）试剂于1000mL 的

烧杯里，加入约900mL 的纯水使其溶解，再用浓度为1+1的盐酸溶液调节pH 在 6.0～7.0之间，转移到1000mL 的容量瓶里，用纯水稀释到刻度线。配置好的TISAB 溶液需在聚乙烯瓶中保存。

（5）氟化物标溶液，100mg/L ：批号为101715。

（6）氟化物标准使用溶液，10mg/L：准确移取10mL氟化物标溶液到100mL 的容量瓶里，用纯水稀释至标线。

1.3.5 样品测试

（1）绘制校准曲线

分别移取0、0.10、0.20、0.40、1.00、2.00、4.00、10.00mL氟化物的标准使用溶液于50mL的烧杯中，各加入20.0mL总氟化物空白试样和2滴溴甲酚紫指示剂，一边轻轻晃动烧杯，一边逐滴加入1+1盐酸溶液，当溶液由蓝紫色突变为黄色时，则停止滴加盐酸溶液。将溶液全部无损的转移到50mL的容量瓶中，分别加入10.0mLTISAB溶液，用纯水稀释定容到刻度线，混匀。将各标准系列溶液由低到高用氟离子计分别测定其电位值，以氟化物含量对应电位值绘制校准曲线。

1.

样品测试

准确移取20.0mL试样的上清液于烧杯中，加入2滴溴甲酚紫指示剂，按与校准曲线建立相同的步骤分别测定样品的电位值。

1.4 结果计算：

土壤中总氟化物的含量ω（mg/kg）

式中：

ω------土壤中总氟化物的含量（以 F-计），单位mg/kg；

-----试料中由校准曲线计算出的氟化物的含量，单位µg；

m

1

m------样品取样量，单位g；

------样品中的干物质含量，单位%；

W

dm