鉛污染文獻(xiàn)綜述(修改版)

1、關(guān)于城市主干道鉛污染分析文獻(xiàn)綜述王震(南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院 學(xué)號： 091130121 )摘 要：通過翻閱參考各類資料和文獻(xiàn)， 初步了解當(dāng)今技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r下對于土壤中鉛 污染的一些常見的分析技術(shù)和方法， 對于鉛污染對于環(huán)境以及人們生活的影響和 危害有了一些初步的認(rèn)識。 并且能夠參照文獻(xiàn)， 設(shè)計簡單的實驗， 粗略檢測分析 生活區(qū)周圍主干道鉛污染狀況。 由于本次設(shè)計實驗涉及多種檢測技術(shù)和方法， 書 本中關(guān)于各種檢測技術(shù)和方法的介紹以及文獻(xiàn)中的對于特定檢測方法的改進(jìn)、 優(yōu) 化對于本次設(shè)計實驗具有方向性的指導(dǎo)。關(guān) 鍵 詞：沉積物； 鉛； 污染；、/. 前 言：由于工業(yè)、交通等人類活動的強(qiáng)烈影響，城市土壤

2、鉛 (Pb) 的污染源不僅多， 而且種類繁雜， 加之城市的人口密度大大高于其它地區(qū)， 且城市土地受人類活動 影響的強(qiáng)度大、歷史長，因此，對城市土壤 Pb 含量的研究及其污染評價具有重 要的意義。關(guān)于城市土壤 Pb 污染問題，近年來國際上很受重視，目前，歐美、 澳大利亞、香港等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)對城市土壤 Pb污染問題的研究不斷增多。城市主干道是居民出行的重要通道， 人流量大，城市主干道的污染狀況與人 們的生活密切相關(guān)。 城市路面沉積物是一種重要的環(huán)境介質(zhì)， 由蓄積于道路表面 的粒徑不同的各種固體顆粒物組成。道路在運營過程中受車輛交通、貨物運輸、 城市建設(shè)以及工業(yè)生產(chǎn)等因素的影響，路面沉積物中通常會

3、富集各種污染物質(zhì)。 包括重金屬鉛， 在汽車、風(fēng)等外力的干擾作用下沉積物會再懸浮進(jìn)入大氣影響城 市大氣環(huán)境， 并可能會通過路面雨水徑流等方式污染地表水， 成為環(huán)境中鉛污染 的一個重要來源 2。在城市化進(jìn)程不斷加快的今天， 在過于著重經(jīng)濟(jì)發(fā)展而忽略環(huán)境保護(hù)造成不 和諧發(fā)展的局勢下，在環(huán)境污染嚴(yán)重影響人們正常生活、 危害人類健康的情況下， 監(jiān)測分析城市主干道鉛污染這一與人們生活息息相關(guān)的舉措具有重要的意義。 不 僅可以作為城市環(huán)境質(zhì)量評估的一項標(biāo)準(zhǔn)， 還能為環(huán)境的治理和管理部門制定相 關(guān)污染的控制措施提供有力的依據(jù)?？紤]到不透水區(qū)域的沉積物更容易隨風(fēng)揚(yáng)起或者隨雨水徑流進(jìn)入地表水體， 參考的主要文獻(xiàn)都

4、以監(jiān)測區(qū)域土壤作為樣品采集對象，設(shè)計實驗進(jìn)行監(jiān)測分析。 經(jīng)查找資料中國土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（mg/kg） 級35;二級250350;三級500。正 文：1. 材料與方法1.1 樣品的采集2011年 3-5 月在連續(xù)晴天 5 天以后，選擇在相對風(fēng)較小而又晴朗的天氣 進(jìn)行路面沉積物樣品采集，考慮不同道路結(jié)構(gòu)、不同城市功能區(qū)的路面沉積 物中鉛污染的差異，分別選擇居民區(qū)路面、城市道路人行道、立體交通道路 路面、機(jī)動車道紅綠燈處路面、某高校校園內(nèi)主干道 5 處作為采樣點進(jìn)行采 樣，處居民區(qū)道路為水泥路面以外，其他 4 處均為瀝青混凝土路面， 3 月 29 日、4 月 23日、5 月 6 日沒電分別采樣一次，

5、共采集樣品 15 個2 。綜合比較幾篇文獻(xiàn)的樣品采集方法，上述在南京城區(qū)路面沉積物中鉛 污染分析提到的樣品采集方法是最為合理、詳盡的。首先文章的研究地域 就是南京，和我們此次設(shè)計實驗研究地域范圍一致，在參照性上要比其他文 章中的其他研究地域更好。其次，文章中對于各種影響路面沉積物中鉛含量 的影響因素的考慮要比其他文章更加全面。文中首先考慮了天氣因素對于道 路沉積物中鉛含量的影響。由于本次試驗把土壤作為采集樣品，和文獻(xiàn)中的 路面沉積物相比，受天氣的影響要小，故只需選擇一個晴朗天氣出去采集樣 品即可。其次文中不同道路結(jié)構(gòu)、不同城市功能區(qū)的路面沉積物中鉛污染的 差異的考慮也是十分合理和必要的。選擇居

6、民區(qū)、城市道路人行道、立體交 通道路、機(jī)動車道紅綠燈處、某高校校園主干道作為樣品采集的地點，具有 代表性，覆蓋范圍廣，基本能夠通過這些地點的監(jiān)測大致了解城市干道鉛污 染狀況。鑒于本次試驗的規(guī)模限制，采集樣品的分布范圍不可能和文獻(xiàn)中敘 述的一樣廣，只能選擇市中心的一條主干道作為樣品采集范圍。綜合考慮主 干道上不同分段鉛污染的差異，我們最終選擇在北京西路上的十字路口，勻 速路段和鼓樓公園作為本次試驗的采樣地點。最后文中對于每個采集地點分 三個不同的時段分別采集三個樣品，考慮到本次試驗采集的土壤樣品為地面 以下10cm所以受時間的影響相對可以忽略，故不考慮時間的影響。還有需 要考慮一些小細(xì)節(jié)。統(tǒng)一采

7、集地面下10cm左右的土壤樣品；考慮到安全問題， 統(tǒng)一采集靠人行車道的綠化帶內(nèi)的土壤樣品。每個采樣地點采集 0.5-1kg 的 樣品。1.2 樣品的處理首先是對采集來的樣品的一個預(yù)處理。 對于樣品的預(yù)處理，在參考的幾篇文獻(xiàn)中都大同小異。選取具有代表性 的兩種處理方法列在下面。（1）所取沉積物去除尺寸較大的石塊、樹葉、煙頭、頭發(fā)等雜物，用潔 凈的標(biāo)準(zhǔn)土壤篩（篩孔尺寸分別為 0.0074,0.1,0.25,0.5,1.5mm ）進(jìn)行篩分、 稱重，分析其不同粒徑的質(zhì)量組成 2 。（2）樣品處理前，先去除一些石頭、樹葉等雜質(zhì)。每個樣品裝在密封的 聚乙烯塑料袋中，在實驗室中進(jìn)行自然風(fēng)干。將經(jīng)過自然風(fēng)干的

8、樣品輕微捶打，過2mm聚乙烯篩去除石頭、根、樹葉和其他雜質(zhì)?；靹蚝?，去除月 20g 樣品放在研體中進(jìn)行研磨，過 100目的聚乙烯篩。處理好的樣品放在干燥器 中待用 3 。綜合分析上面兩種樣品預(yù)處理方法。方法一比方法二更為細(xì)致。由于高 溫可能導(dǎo)致樣品中鉛的揮發(fā)，本實驗樣品前處理的時間較為充分，所以選擇 自然風(fēng)干。結(jié)合本實驗的樣品采集的方法，進(jìn)行綜合考慮，得到以下預(yù)處理 方法。樣品預(yù)處理：將采集回來的樣品自然風(fēng)干， 簡單除去一些大塊的雜質(zhì)后， 放入研體中進(jìn)行仔細(xì)研磨。將研磨后的樣品過2mm勺尼龍篩，除去一些雜質(zhì)。 將剩下的樣品在進(jìn)行仔細(xì)研磨，過 100 目的尼龍篩，收集過篩后的樣品，裝 入燒杯中，

9、放入干燥器中待用。樣品進(jìn)行預(yù)處理后，還需進(jìn)行檢測前的處理。常規(guī)的樣品處理方式主要有干法和濕法消解，考慮到高溫可能導(dǎo)致鉛的 揮發(fā)，故采用濕法消解。濕法消解有全消解和非全消解兩種。經(jīng)過查找文獻(xiàn) 了解到南京城區(qū)路面沉積物中重金屬鉛的質(zhì)量比在非消解條件下為 6.35-151.41mg/kg ，消解條件下為 7.04-277.85mg/kg, 2 。非全消解：取一定量的沉積樣品，加入一定量的去離子水，加入一定量鹽酸(調(diào) 節(jié) pH 值為 5，模擬酸雨條件)，攪拌搖勻，一段時間后，用定性濾紙過濾， 在濾液中加入 2ml 體積比為 1：1 的濃硝酸，定容 2 。全消解：用硝酸、氫氟酸和高氯酸在微波爐中消解，設(shè)

10、置溫度為120C。消解完畢后，將溶液放置在電子加熱爐中加熱，溫度設(shè)置為180C,加熱到接近干燥為止。取出樣品，用1%的硝酸溶解，在50ml容量瓶中定容。綜合考慮兩種方法的操作， 以及在文獻(xiàn)中查找到的數(shù)據(jù)。 可知全消解處 理檢測到的鉛含量要更高， 對于樣品的處理更加徹底， 數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。 非全 消解處理得到的數(shù)據(jù)略低于消解處理檢測到的數(shù)據(jù)，兩者相差不是非常大。 但是全消解要用到氫氟酸， 氫氟酸為有毒試劑， 并且實驗所需儀器、 藥品等 成本要遠(yuǎn)高于酸洗處理。 鑒于實驗條件限制以及實驗人員的安全， 本實驗可 以選擇非全消解的方式處理樣品。 非全消解常用的氧化性混酸有王水、 硝酸 +雙氧水、 硝酸+高

11、氯酸。 由于王水中含氯離子較多， 可能在樣品處理過程中 形成PbC42-，導(dǎo)致對樣品檢測的影響，故不采用。硝酸+雙氧水的氧化性不及硝酸 +高氯酸，為了能夠得到更加準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)，我們采用硝 酸+高氯酸作為消解的試劑。1.3 樣品的檢測對于樣品的檢測， 方法種類繁多， 有分子光譜、 原子光譜和電化學(xué)分析 方法等多種分析方法。 下面列舉一些文獻(xiàn)中常用的一些方法， 并進(jìn)行比較選 擇。(1) 二硫腙比色法 5試樣經(jīng)直接酸消化，或者先灰化再酸消化，調(diào)節(jié) pH=8. 59. 0時，鉛離 子與二硫腙生成紅色絡(luò)合物， 溶于三氯甲烷， 添加檸檬酸銨、 氰化鉀和鹽酸 羥胺等，可以抑制鐵、銅、鋅等離子的干擾。用分光

12、光度計在 510 nm處測量吸光度值，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法確定試樣中鉛的含量。標(biāo)準(zhǔn)比色法的檢出限為025 mg/kg 。(2) 火焰原子吸收光譜法 6 試樣經(jīng)酸消解或者試劑萃取后，試樣中鉛以離子形態(tài)存在于試液中，試 液導(dǎo)入原子吸收光譜儀中，火焰原子化后，吸收 283. 3nm共振線，其吸收量 與鉛含量成正比， 通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法測定試樣中鉛含量。 有研究者通過加入增 敏劑吐溫一 80來簡化前處理，消除Fe、c d、AI等元素的干擾，降低檢出限。 通過微波消解 ，可以簡化前處理工作，降低檢出限?；鹧嬖游辗止夤?度法的檢出限可達(dá) 0. 1 mg/kg ?；鹧嬖游辗止夤舛确ú僮鬏^簡單， 測試速度快，

13、但檢出限較高， 只 能適用于鉛含量較高的樣品的分析。(3) 石墨爐原子吸收光譜法 試樣經(jīng)灰化或者酸消解后，注入石墨爐原子吸收分光光度計中，電熱原子化后吸收283. 3 nm共振線，在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與鉛含量成正 比，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法確定試樣中鉛含量。 石墨爐原子吸收分光光度法的檢出 限可達(dá)5卩c/k g。石墨爐原子吸收分光光度計價格較高，分析速度慢，但檢 出限低，可以分析水、食品、塑料制品等中的痕量鉛 6 。因為鉛是一種易揮發(fā)的元素， 故為了增強(qiáng)灰化過程中的穩(wěn)定性和減少損 失并消除干擾，常添加硝酸銨、硝酸鎂等基體改進(jìn)劑，從而改善分析性能。 采用磷酸二氫銨溶液 +硝酸溶液 +抗壞血酸溶液作

14、基體改進(jìn)劑. 提高灰化溫度 和原子化溫度，增加鉛信號的穩(wěn)定性.減少灰化階段中鉛的損失 7 。(4) 氫化物發(fā)生原子熒光譜法 5 試樣經(jīng)酸熱消化后，在酸性介質(zhì)巾，試樣中的鉛與硼氫化鈉或硼氫化鉀反應(yīng)生成揮發(fā)性鉛的氫化物 (PbH4 ) 。在特制鉛空心陰極燈照射下，鉛原子 發(fā)出特征波長的熒光， 熒光強(qiáng)度與鉛含量成正比。 用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算試樣中 鉛的含量。固體試樣的檢出限為5u/k g,液體試樣的檢出限為1卩/k g。研 究者添加鐵氰化鉀的酸溶液來增加鉛烷的發(fā)生率，改善檢測效果。(5) 極譜法 5試樣經(jīng)消解后，鉛以離子形態(tài)存在。在酸性介質(zhì)中，PtT與I-形成的Pbl/絡(luò)合離子具有電活性， 在滴汞電極上

15、產(chǎn)生還原電流。 峰電流與鉛含量呈線性 關(guān)系，以標(biāo)準(zhǔn)系列比較定容。用示波極譜儀在峰電位.470 m處記錄鉛的峰電流。用標(biāo)準(zhǔn)曲線法計算試樣中鉛的含量。 極譜法的檢出限為 0085 mg/kg。 還有其他一些方法，例如電感耦合等離子體法（ICP）,還有一些利用 光纖傳感測試技術(shù)， 生物傳感技術(shù)的方法， 限于實驗條件以及目前掌握知識有限， 故 不再在此進(jìn)行詳細(xì)敘述。上面已經(jīng)詳細(xì)列出的五種方法是在科學(xué)研究中比較常用并且技術(shù)比較 成熟的幾種方法，且在實驗室較容易實現(xiàn)，每種方法各有優(yōu)缺點。二硫腙比色法，即分光光度法，投入少、成本低，檢出限 0.25mg/kg 與薛紅琴等人檢測出的南京城市干道鉛污染 6.35

16、-151.41mg/kg 2 的含量相 比，已經(jīng)能夠滿足實驗精度要求。但是操作繁瑣，使用了劇毒，產(chǎn)生了二次 污染，而且容易受其他金屬元素如 Sn等的干擾。原子吸收光譜法主要分為火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜 法。兩者在操作上比較并無太大的差別， 都比較簡單。 石墨爐原子吸收光譜 法的靈敏度要遠(yuǎn)高于火焰原子吸收光譜法，但是分析速度慢，且價格昂貴， 成本較高。 綜合考慮實驗精度要求以及學(xué)校實驗條件的限制， 火焰原子吸收 光譜法應(yīng)該是現(xiàn)有條件下最適合的方法。原子熒光光譜法檢出限低， 穩(wěn)定性好。 但是在測定復(fù)雜集體的試樣及高 含量樣品時，上有一定的困難。故應(yīng)用不及原子吸收光譜法廣泛。極譜法設(shè)備

17、價格低廉， 檢測速度快， 操作簡單， 靈敏度也能滿足本實驗 要求，但是由于重現(xiàn)性較差，故不采用。通過參考文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)文獻(xiàn)中都采用原子吸收光譜法檢測鉛含量。 通過上述綜合比較， 也能夠了解到原子吸收光譜法是現(xiàn)有條件下最為合理的 方法。2. 結(jié)果處理將采集來的樣品全部按照實驗方案上的步驟進(jìn)行處理檢測后，得到一系 列的數(shù)據(jù)。將數(shù)據(jù)制成表格和圖標(biāo)的方式，直觀展現(xiàn)。首先將數(shù)據(jù)按照采集 地點的不同分類，繪制成表格的形式，再按照表格畫出柱狀圖和折線圖。分 析統(tǒng)一主干道上不同路段的鉛污染的差異，直觀展示其變化趨勢，并得出結(jié) 論。根據(jù)數(shù)據(jù)得出的結(jié)論，提出合理的治理的建議和方案，和同組同學(xué)進(jìn)行 交流討論?？?

18、結(jié)： 通過查找資料、參考文獻(xiàn)，基本了解了在微量鉛元素的檢測中一些常用的 檢測手段的應(yīng)用， 對這些基本檢測技術(shù)手段有了更加深刻的認(rèn)識和了解， 在實踐 中鞏固了在課本中學(xué)習(xí)到的知識。 通過實驗前方案的設(shè)計， 認(rèn)識到分析一個事物， 需要注意事物的全面性，客觀的、多角度、多方面，通過有代表性、有廣泛性的 樣本來進(jìn)行分析，避免主觀因素干擾，從而得到一個較為合理的結(jié)果。鉛污染只是環(huán)境污染中較有代表性的與人們生活聯(lián)系密切的一個例子。 在經(jīng) 濟(jì)高速發(fā)展的今天， 在設(shè)法保持經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時， 環(huán)境問題的日趨嚴(yán)重已經(jīng) 到了不得不考慮的時候。 實現(xiàn)可持續(xù)的和諧發(fā)展， 大力治理環(huán)境污染， 在未來的 幾十年中將是我們需要面對的首要問題。 通過這次試驗， 不僅是為了強(qiáng)化鍛煉同 學(xué)們的實踐能力， 同時培養(yǎng)了同學(xué)們的環(huán)保意識， 并且希望引起身邊的人和相關(guān) 部門的關(guān)注，共同創(chuàng)造一個美好和諧發(fā)展的城市未來。參 考 文 獻(xiàn)：1 陳懷滿，鄭春榮中國土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防冶對策 J 人類環(huán)境雜志， 1999，28（2） ：130-1342 薛紅琴，趙塵，孔思達(dá) ,周瑞佶. 南京城區(qū)路面沉積物中鉛污染分析 . 環(huán)境科 技，2011，24（4）:29-313 Hong-bo Li, ShenYu, Gui-lin Li, HongDeng, Xiao-san Luo.Environmental Poll