土壤样品中汞的形态分析研究进展 (1)

文章编号:1006 446X(2010)11 0019 06

土壤样品中汞的形态分析研究进展

胡一珠1 邓天龙1,2 胡志中3 郭亚飞1,2

(1.成都理工大学核技术与自动化工程学院,四川 成都 610059;

2 天津市海洋资源与化学重点实验室,天津科技大学,

天津 300457;3 成都地质矿产研究所,四川 成都 610081)

摘 要:土壤中汞的活性及其生物有效性因其赋存形态不同而存在差异,汞赋存形态分析已成为

环境科学领域研究的热点之一。归纳总结了近年来土壤环境中汞赋存形态分类、样品预处理技术

和汞形态分析技术研究进展,指出了未来的发展方向。

关键词:土壤;汞;赋存形态;预处理;形态分析

中图分类号:O656 5 O614 24 文献标识码:A

汞作为常温下唯一呈液态的重金属元素,因其具有污染持久性、生物富集性和剧毒性等特点,对环境及人体健康产生巨大的危害。当前汞已被各国政府及UNEP、WHO及FAO等国际组织列为优先控制且最具毒性的环境污染物之一[1]。目前研究已发现汞在大气、土壤和水环境中的毒性及环境行为,随其所在自然环境中的赋存形态、迁移活性及生物有效性等的不同而有所差异,因而汞的形态分析已成为当前全球环境科学研究的热点之一[2]。本文主要归纳总结了近年来土壤环境中汞的赋存形态、预处理和形态分析的研究进展,这有助于揭示土壤环境污染现状和土壤沉积变化规律。

1 土壤环境中汞赋存形态分类

汞在自然环境中主要以H g0、H g2+2、H g2+、有机汞这4种化学形式存在。而在土壤环境中的汞存在形态主要受p H、有机、无机配体及Eh等因素的影响,如在正常的Eh和p H范围内,汞就能以零价形式存在[3]。研究进一步发现,在一定的环境条件和微生物作用下,土壤中汞的存在形态间可以发生相互转化,外源汞进入土壤后的不同形态汞将逐渐向惰性汞转化[4]。

传统土壤环境中汞赋存形态是根据物理、化学性质不同分类,随着研究的深入,汞的形态分类方法多按其提取方式不同而分类[5]。LET I C I A等[6]将土壤中的汞分为可交换态汞、碳酸汞、铁锰结合态汞、有机汞和残留汞,并用5步法将其从墨西哥流域底泥样品中成功提取。郑冬梅等[7]在传统浸提技术的基础上采用连续化学浸提法,将土壤沉积物中的汞分为水溶性及可交换态、酸溶态、碱溶态、过氧化氢溶态、王水溶态5个部分。纵观土壤样品中汞的形态研究进展,以陈丽萍等[8]提出的连续提取土壤/沉积物中汞的相态分类法(将汞的形态分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态)最为卓著,应用最为广泛。

收稿日期:2010 10 09

基金项目:国家自然科学基金项目(40573044、40773045)资助

作者简介:胡一珠(1983),地球化学专业硕士生。

通讯作者:邓天龙,博导。E m ai:l tl deng@i sl ac cn

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2 汞形态分析的样品处理技术

2 1 土壤样品中汞的地球化学结合相态处理技术

土壤样品中汞的形态分布研究对于了解其来源、迁移规律、转化形式和对生物的危害性都具有非常重要的意义。近年来,汞的地球化学结合相态多以连续化学浸提为主,即采用高选择性或专一浸提剂对其形态进行提取。水溶及可交换态的汞常用浸提试剂有M gC l2、C a C l2、NH4C,l碳酸盐结合态汞多采用p H5的HAc Na A c体系提取,铁/锰氧化物结合态汞常用浸取剂为NH2OH HC,l有机物结合态汞浸提剂为H2O2,残渣态汞多以王水作消解剂进行微波消解[9]。近年关于汞的形态提取方法层出不穷,其中具有代表性的单一试剂萃取法是一种生物可利用的萃取方法,该法可依据样品中汞的组成、性质、萃取形态及萃取目的而采用特定试剂进行针对性的萃取,其中,使用最为广泛的是稀盐酸萃取法[10]。

目前,汞的样品预处理技术很多,归纳起来主要有湿式消解法、干灰化法、热分解法、微波消解法、溶剂提取法等,其中热分解法因具有高效、快速、适用于痕量、超痕量汞测定等优点被广泛应用。毛丽莎等[11]建立了土壤中汞的热消解仪消解 原子荧光光谱测定方法,该法以王水为消解液在180∀条件下电热消解土壤样品后进行测定,检出限达到0 005 g/L,相对偏差RSD<6 52%,实验结果稳定可靠。C I ZDZI E L等[12]将土壤样品热解后,分别用冷原子吸收光谱法(C VAAS)和冷原子荧光光谱法(CVAFS)两种方法对样品中的汞进行测定均取得了理想的检测效果,其检出限分别达到0 002ng/L和1 016ng/L,其中以冷原子荧光光谱法(CVAFS)测定结果更为准确。但研究发现,热分解法只能判断土壤样品中汞的主要形态,而次要形态不能在热分解谱图上得到有效反映[13]。

2 2 微波消解法

微波消解技术对于传统消解方法而言具有准确度高、试剂消耗量少、精密度好、空白值低等优点,而在痕量、超痕量元素的处理中被广泛应用。秦德萍等[14]运用微波消解 电感耦合等离子体质谱 同位素稀释法测定了杨树叶(GB W07604)和湖积物(GB W07423)2种标准参考物中汞的含量,其加标回收率分别为97%~112%和96%~100%。杨娟芬等[15]采用微波消解技术消解食物样品,用冷原子吸收光谱法测定其中的汞含量,并用国家标准物质鱼肉、虾肉对此方法进行了验证,其加标回收率达到94%~108%。但值得指出的是,微波消解是将试样中各形态的汞(无机汞、有机汞等)转化为H g2+后进行测定,因此微波消解仅适宜于汞总量的测定。

3 土壤样品中汞的形态分析技术

近年来,土壤环境样品中汞的形态分析方法较多,主要有:原子光谱法、质谱法、色谱法以及近年来发展较快的色质联用技术。

3 1 原子光谱法

3 1 1 原子吸收光谱法(AAS) AAS测定土壤样品中的汞,具有快速、准确、环保和重现性好并能与高效液相色谱(H PLC)、气相色谱(GC)等技术联用。近年来,以原子吸收光谱法(AAS)为基础改进的冷原子吸收光谱法(CV AAS)已广泛应用于土壤中汞含量的测定。基于C V AAS 分析法,主要集中在两个方面:一是不断改进样品的预处理方法,如H2SO

4 HNO3 KM nO4消解

法[16],V

2O

5

H

2

SO

4

HNO

3

消解法[17]等,消解方法的改进有助于提高CV AAS测定准确性;二

是基于AAS基础上的在线分析。王冬进[18]在AAS基础上,改进DMA 80型自动测汞仪测定土!

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