黑龙江省齐齐哈尔地质勘查总院 黑龙江省齐齐哈尔市 161005
摘要：土壤是环境的重要组成部分,是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源。重金属是指相对密度≧5.0的金属元素,其作为一种持久性污染物已越来越多地被关注和重视。随着全球经济的快速发展,含重金属的污染物通过各种途径进入土壤,造成土壤中相应重金属元素的富集。土壤重金属污染不仅降低了农作物产量，也严重危害了人畜的健康。因而，如何有效解决土壤重金属污染问题已成为影响我国发展的重要任务。
关键词：土壤；铅；镉；铬
环境污染研究中特别关注的重金属主要是生物毒性显著的铅、镉、铬等。含重金属的污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤中相应重金属元素的富集。植物根系被动从土壤中吸收重金属是食物链中重金属污染的主要来源，对人类社会健康可持续发展造成严重危害。因此，查明土壤中重金属污染物质的含量水平和污染来源，并从源头上加以控制，对实施污染治理具有重要意义。本文对土壤中重金属铅、镉、铬含量的检测进行了分析。
一、土壤重金属污染的来源
土壤重金属污染来源分为自然来源和人类活动来源。其中，自然来源包括：①土壤自身的来源,土壤成土母质中重金属元素含量不同最终形成的土壤环境背景值也有差异,如矿床附近形成的土壤,其背景值要远高于普通土壤；②大气尘降,森林火灾、火山爆发等过程产生的重金属灰尘漂浮在空气中,随着雨水等最后沉降到土壤中引起土壤重金属污染。而人类活动造成的污染来源包括：①工业生产造成的污染,主要是开采矿、冶金、炼油、电子制造等产生的工业“三废”对土壤带来的严重的污染；②农业生产污染,农业生产中使用的农药、化肥、污水灌溉及农业废弃物也带来了较大的重金属污染；③交通运输业带来的污染,交通运输过程中会产生大量含有重金属的粉尘和气体,最后逐渐转移到周边的土壤中造成污染。
二、土壤中重金属污染物
1、镉。镉的污染主要来源于铅、锌、铜的矿山和冶炼厂的废水、尘埃和废渣、电镀、电池、颜料、塑料稳定剂和涂料工业的废水等。农业上，施用磷肥也可能带来镉的污染。
2、铅。铅是人体的非必需元素，土壤中铅的污染主要来自大气污染重的铅沉降，如铅冶炼厂含铅烟尘的沉降和含铅汽油燃烧所排放的含铅废气的沉降等。另外，其他铅应用工业的“三废”排放也是污染源之一。土壤中铅主要以二价态的无机化合物形式存在，极少数为四价态。
3、铬。铬是人类和动物的必需元素，但其浓度较高时对生物有害。土壤中铬的污染主要来源于某些工业，如铁、铬、电镀、铬酸盐和三氧化铬工业的“三废”排放及燃煤、污水灌溉或污泥施用等。
三、土壤重金属污染的特点
1、隐蔽性和滞后性。相比于通过人体感官就能察觉的大气污染及水污染，土壤污染很难被人体感官所识别，通常需通过农作物测验、土壤采样分析等手段才能被发现，有时发生在某些贫困偏远地区的土壤重金属污染直到危害人畜的健康后才能被察觉。因而，从土壤污染发生到产生严重危害被察觉往往会滞后较长时间，由于错过了最佳的处理时间及已产生的危害程度扩大，土壤重金属治理难度较大。
2、累积性。污染物质在大气及水域中的扩散、移动及稀释速度要远远快于流动性小的土壤，因而，土壤中的污染物随着时间推移不会减少，却不断积累、增多，处理难度随之不断增加。
3、分布不均匀性。地区间土壤性质及污染物来源存在差异，同时土壤流动性差、污染物在土壤中扩散、移动缓慢，造成土壤重金属污染地区间分布不均匀，土壤污染空间范围上差异性较大。
4、不可逆性。重金属具有难以自然降解的特点，土壤一旦发生重金属污染很难自然恢复。因而，土壤重金属污染基本可称为一个不可逆转的过程。在有限的时间内，通过控制污染源来治理土壤重金属污染问题很难实现恢复土壤状况的目标。不可逆性也因此成为土壤重金属污染治理成本高、难度大、周期长的一个重要因素。
四、设备与试剂
1、仪器设备。石墨炉原子吸收光谱仪(ICE-3400,带自动进样器)；万分之一电子天平(BS124S)；微波消解仪(MDS-6G)。
2、试剂。纯水(Ⅱ级以上)；硝酸(BVⅢ级)；高氯酸(优级纯)；铅标准溶液、镉标准溶液、铬标准溶液(1000mg/L)；磷酸二氢铵(光谱纯)。
五、方法
1、样品制备。称取经风干、研磨并过0.149mm孔径筛的土壤样品0.3g于微波消解罐中,加入5.00 mL硝酸和3.00 mL氢氟酸,按照设定的升温程序(温度120℃，保湿时间3min，压力5atm；温度150℃，保湿时间3min，压力10atm；温度180℃，保湿时间3min，压力15atm；温度200℃，保湿时间30min，压力20atm)进行消解,冷却后加入1 mL高氯酸,在180℃条件下,驱赶白烟并蒸至内容物呈黏稠状,冷却后用纯水将微波消解罐中液体全部冲洗至25 mL具塞比色管中,并定容至刻度线,摇匀。
2、基体改进剂的使用。配制20g/L磷酸二氢铵溶液,进样20μL加磷酸二氢铵溶液5μL。
3、标准曲线的制备。铅、镉、铬标准曲线制备为：Pb(µg/L)浓度1为5.0，浓度2为10.0，浓度3为20.0，浓度4为30.0，浓度5为50.0，截距a为0.00000，斜率b为0.00257，相关系数r为0.9997；吸光度A浓度1为0.0123，浓度2为0.0259，浓度3为0.0516，浓度4为0.0748，浓度5为0.1204；Cd(µg/L)浓度1为1.00，浓度2为2.00，浓度3为4.00，浓度4为6.00，浓度5为10.0，截距a为0.00254，斜率b为0.01674，相关系数r为0.9993；吸光度A浓度1为0.0229，浓度2为0.0362，浓度3为0.0675，浓度4为0.1038，浓度5为0.1698；Cr(mg/L)浓度1为0.10，浓度2为0.50，浓度3为1.00，浓度4为3.00，浓度5为5.00，截距a为0.00000，斜率b为0.05944，相关系数r为0.9998；吸光度A浓度1为0.0056，浓度2为0.0223，浓度3为0.0406，浓度4为0.1033，浓度5为0.1552。
4、仪器使用条件。铅灯电流10 mA,波长283.31 nm,狭缝0.7 nm,氘灯扣背景,进样体积20μL；镉灯电流10 mA,波长228.80 nm,狭缝0.7 nm,氘灯扣背景,进样体积20μL；铬灯电流25 mA,波长357.87 nm,狭缝0.7 nm,乙炔流量2.5L/min,空气流量10L/min,石墨炉原子化器升温程序为：Pb干燥阶段100～140℃，时间35s；灰化阶段700℃，时间20s；原子化阶段1700℃，时间5s；清除阶段2450℃，时间5s。Cd干燥阶段100～140℃，时间35s；灰化阶段500℃，时间20s；原子化阶段1500℃，时间5s；清除阶段2450℃，时间5s。
5、标准物质测定。土壤成分标准物质(地球物理地球化学勘查研究所,编号GBW07425)中,Pb含量(24.7+1.4)mg/kg；Cd含量(0.125+0.012)mg/kg；Cr含量(59+3)mg/kg。与样品同等条件对土壤标准物质进行测定，结果分别为：Pb 23.5 mg/kg；Cd 0.14 mg/kg；Cr 56.6 mg/kg。与标准值比较,均在限定值范围内,表明此方法准确度良好。
六、讨论
土壤重金属检测中,使用微波消解法处理样品，该法由于全程密闭消解能将样品损失降到最低，其同湿法消解相比具有流程少、耗时短、用酸量少的优点。而且使用微波消解法处理样品过程中,消解温度高且温度恒定,基体干扰少,消解更彻底,准确度高,平行样品重现性好,自动化程度高,能大幅缩短消解时间,提高工作效率,在土壤重金属检测中值得推广应用。然而，微波消解法也存在一些缺点:一个一个消解，每个样品消解时间约30min，处理批量样品耗时较长；另外消解土壤样品需内衬特氟龙消解管，赶酸时必须转移至特氟龙坩埚并在电热板上完成。
七、注意事项
1、微波消解法消解土壤过程中,取样量不宜过大,通常在0.2～0.3 g,最大取样量不得超过0.5g。
2、根据样品量的不同加入酸的量不同,通常加入5.00 mL硝酸和3.00 mL氢氟酸,消解后如有颜色,可加入1 mL过氧化氢。
3、微波消解仪按程序运行结束后,待消解管冷却至室温取出,为了消解更加完全,向消解管中加入1 mL高氯酸,放入多孔加热炉内在180℃条件下,驱赶白烟并蒸至内容物呈黏稠状(约1 mL),停止加热。
4、Pb和Cd测定为石墨炉法痕量分析,所用器皿需用10%～20%硝酸溶液浸泡过夜,清洗干净,以避免污染。
参考文献：
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