土壤中有效态镍提取研究

新疆大学毕业论文(设计)题目: 土壤中有效态镍的提取研究指导老师:学生姓名：所属院系：化学化工学院专业：化学班级：09-1完成日期：2013-5-26声明本人郑重声明：本文是在李的指导下由本人独立完成，本人拥有自主知识产权，本文没有抄袭、剽窃他人的成果，他人也不得抄袭和篡改本文，由此造成的知识产权纠纷均由本人负责。

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本人签名：2013-5-27摘要本论文选用新疆荒漠区某石化污水库周边土壤作为研究对象，采用室内模拟分析测定的方法，分别考察EDTA，HCl，NaNO3不同浓度，不同pH，不同土液比，不同提取时间对土壤中有效态重金属镍提取量的影响。

关键词：有效态；镍离子；提取条件AbstractThis thesis used desert Xin Jiang petrochemical wastewater reservoir surrounding desert soil as the research object, using the method of determination of indoor simulation analysis were investigated EDTA, HCl, NaNO3 different concentrations and pH, different soil-liquid ratio, extraction time on the soil of different effective state Nickel extraction amount of heavy metals.Keywords: active state; nickel ions; extraction conditions目录1前言 (5)1.1土壤重金属来源 (5)1.1.1 随着大气沉降进入土壤的重金属 (5)1.1.2 随污水进入土壤的重金属 (5)1.1.3 随固体废弃物进入土壤的重金属 (5)1.1.4 随农用物资进入土壤的重金属 (5)1.2土壤中重金属的污染 (6)1.3镍的危害 (6)1.4有效态重金属提取 (7)1.4.1 土壤中有效态重金属的几类常用提取剂 (7)1.5土壤重金属提取率的影响因素 (7)1.6提取剂的选取 (8)1.7本课题的研究意义和内容 (8)2.实验部分 (9)2.1实验主要仪器和试剂 (9)2.2 土壤预处理 (9)2.2.1土壤样品的制备与处理 (9)2.3标准曲线的测定 (10)2.3.1 标准系列的配制 (10)3结果和讨论 (12)3.1提取剂浓度对土壤中有效态镍的提取影响 (12)3.2不同提取时间对土壤中有效态镍的提取影响 (13)3.3 不同土液比对土壤中有效态镍的提取影响 (14)3.4溶液pH对土壤中镍的提取影响 (15)4结论 (16)参考文献 (17)1前言1.1土壤重金属来源1.1.1 随着大气沉降进入土壤的重金属大气中的重金属主要来源于能源、运输、冶金和建筑材料生产产生的气体和粉尘。

除汞以外，重金属基本上是以气溶胶的形态进入大气，经过自然沉降和降水进入土壤。

煤含Cr、Pb、Hg、Ti等金属，石油中含有相当量的Hg,这类染料在燃烧时，部分悬浮颗粒和挥发金属随烟尘进入大气，其中10-30 % 沉降在距排放源十几公里的范围内，据估计全世界每年大约有1600吨的汞是通过煤和其它石化染料而排放到大气中去的。

1.1.2 随污水进入土壤的重金属利用污水灌溉是灌区农业的一项古老的技术，主要是把污水作为灌溉水源来利用。

污水按来源和数量可分为城市生活污水、石油化工污水、工业矿山污水和城市混合污水等。

生活污水中重金属含量很少，但是由于我国工业迅速发展，工矿企业污水未经分流处理而排入下水道与生活污水混合排放，从而造成污灌区土壤重金属含量逐年增加。

1.1.3 随固体废弃物进入土壤的重金属固体废弃物种类繁多，成分复杂，不同种类其危害方式和污染程度不同。

其中矿业和工业固体废弃物污染最为严重。

这类废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、水洗，重金属极易移动，以辐射状、漏斗状向周围土壤[1]、水体扩散。

沈阳冶炼厂冶炼锌的过程中产生的矿渣主要含Zn、Cd。

1.1.4 随农用物资进入土壤的重金属为了追求高产、稳产，科技的发展为农业提供了大量的农药、化肥等。

含镉、汞的磷肥，含铅及有机汞的农药以及利用未经处理的污染水灌溉农田，用量较大，易引起土壤中的某些重金属浓度超标[2-3]，都为土壤的重金属污染埋下了祸根，造成土壤的板结及盐碱化，对农作物的产量及品质都造成极大的不良影响。

如杀真菌农药常含有Cu和Zn,被大量地用于果树和温室作物,常常会造成土壤Cu、Zn 积累[4]。

1.2土壤中重金属的污染重金属污染是目前国际上严峻的环境问题之一，而重金属的生物毒性不仅与其总量有关，更大程度上由其化学形态分布所决定[1]。

重金属化学形态的研究将有助于阐明土壤保持或固定重金属的机制，了解重金属在土壤中的分散富集过程，迁移转化规律及其对植物营养和土壤环境的影响[5]，对预测土壤中重金属的临界含量、生物有效性和生物毒性，都具有指导作用。

Allen[1-3]等的研究证实，重金属的生物毒性和生态效应与其结合形态密切相关，土壤不同组分之间重金属的分配[4]，及重金属的形态[5]，是决定重金属对植物有效性的基础。

重金属在土壤中不同的存在形态决定了重金属的迁移率和生物利用率[6]，从而表现出不同的生物活性与毒性。

重金属在土壤中不为生物所分解，可在生物体内积累和转化，超过一定限度时便产生毒害此外，进入土壤中的重金属可使土壤微生物区系数量减少，土壤酶活性降低，因为这些元素在过量的情况下有较大的生物毒性，可通过食物链对人体健康构成威胁。

1.3镍的危害镍对人体健康的危害很大，镍及其盐类的毒性较低，但由于它本身具有生物化学活性，故能激活或抑制一系列的酶而发挥其毒性。

经常接触镍制品会引起皮肤炎，戴镍制手表的皮肤会出现痒和痛，继之会发生红斑。

吸入金属镍的粉尘易导致呼吸器官障碍，肺泡肥大。

镍盐的毒性强，特别是羰基镍(一氧化碳与镍粉在高温下可形成)有非常强的毒性，因为它容易挥发，又易溶于脂肪组织，很容易进入细胞膜内，而且与蛋白质及核酸的结合力很强。

镍盐，特别是羰基镍由呼吸道进入体内，首先伤害肺脏，引起肺水肿、急性肺炎，并诱发呼吸系统癌。

镍作业工人中，呼吸道癌发病率高于一般人群，据统计，肺癌发生率高出2·6倍到16倍，鼻腔癌竟高出37~196倍。

长期接触低浓度羰基镍，可能会全身中毒，导致肺、肝、脑等损害，并可能导致肺癌、胃癌、副鼻窦癌的发病率和死亡率增高。

长期接触（如冶炼镍、镀镍等）、吸入或注射镍化物，均有致癌作用。

主要由于镍能使恶化的细胞向癌转化；镍能使核糖核酸或脱氧核糖核酸复制失真，引起突变，最后致癌；此外，镍化物能抑制苯并芘羟化酶的活性，从而大气中的苯并芘不被羟化，而体内及组织内此类物质增多，就容易产生癌肿。

1.4有效态重金属提取随着对重金属元素迁移和积累行为研究的深入, 发现以全量重金属评价土壤污染在实际应用中已显露出不足之处,而以“有效态”作为评价污染的强度指标能更好地反映土壤实际污染状况及其对植物的危害。

土壤有效态重金属是指土壤中易被植物吸收的那部分重金属,在重金属污染研究中常称为“可提取态”[6]。

土壤中重金属的“有效态”或“有效量”是一个动态平衡的过程,不是某一种形态决定的。

许多环境科学工作者研究了土壤中有效态重金属的提取方法[7], 发现采用多种提取剂提取的重金属量与植物吸收量都有较好的相关性。

1.4.1 土壤中有效态重金属的几类常用提取剂为了研究土壤重金属的活性, 国内外对土壤重金属有效态含量的测定方法进行了大量的比较研究[8]。

目前,最常用的方法是化学提取法, 且极大部分的研究者都是用某种单一的提取剂提取的金属作为土壤有效态重金属的参考指标[9]。

常用的提取剂主要有稀酸溶液、络合剂、中性盐溶液和缓冲溶液。

稀酸溶液：酸试剂常用来评估酸性土壤中植物对重金属元素的吸收情况。

常用的酸试剂有HNO3、HCl、HOAc等。

络合剂：络合剂能同大多数金属离子形成稳定的水溶性络合物,所以常用它来提取土壤中有效态重金属元素。

常用的络合剂有EDTA 和DTPA。

中性盐溶液和缓冲溶液：常用的中性盐试剂有CaCl2、Ca(NO3 )2、NaNO3。

1.5土壤重金属提取率的影响因素土壤重金属提取率是指提取剂提取的重金属量占土壤中该元素总量的百分率, 可以用它来表示提取剂的提取能力[10]。

它主要受以下几种因素的影响。

1.重金属的种类以及重金属各种形态的分布情况：各种重金属的物理化学特性不同及各种形态重金属的活性不同而造成它们的提取率不同。

2 提取剂的类型：由于提取机制不同, 各种提取剂对土壤重金属的提取率也不同。

3 提取剂的浓度：一般来说,提取剂浓度越高,其提取能力越强。

但是,提取剂浓度过高,其提取量增加不明显。

4 提取时间：在提取过程中, 时间对被提取物是一个很重要的因素, 时间过短, 提取物没有被充分提取,其结果偏低,时间过长并未使重金属提取量有明显增加,而会把其他物质溶入提取液中,增加测定干扰。

5 PH值：土壤的不同PH值适用于不同的提取剂。

1.6提取剂的选取各种提取剂各有其适用范围[11-13], 稀酸溶液属较强的代换剂, 较适用于酸性土壤的重金属有效性分析[14]。

络合剂对重金属的作用能力强, 它也可把碳酸盐结合态和部分有机结合态、铁锰氧化物结合态[15-16]中的重金属提取出来, 因此其提取能力强[17].适用于碱性土壤中重金属的生物有效性分析。

中性盐溶液是一种弱代换剂，适应范围较广。

因此选取HCl，NaNo3，EDTA 不同土液比作为提取剂。

1.7本课题的研究意义和内容污水库是新疆石化企业的一种污水存储和排放形式。

污水库长期存在必然会带来一些环境问题，如对周边地区土壤环境和植物环境的影响等。

土壤是植物生长的基地，是动物、人类赖以生存的物质基础，因此，土壤质量的优劣直接影响人类的生产、生活和社会经济的可持续发展。

近些年来由于人为原因，使多种重金属元素通过多种渠道进入土壤，导致土壤质量下降。

因此土壤重金属污染问题已引起环境工作者的广泛关注。

随着对重金属元素迁移和积累行为研究的深入, 发现以全量重金属评价土壤污染在实际作为应用中已显露出不足之处，而以“有效态” 评价污染的强度指标能更好地反映土壤实际污染状况及其对植物的危害。

土壤有效态重金属是指土壤易被植物吸收的那部分重金属,在重金属污染研究中常称为“可提取态”“。

土壤中重金属的“ 有效态” “有效量”是一个动态平衡的过程,不是某一种形态决定的。