① 進行土壤重金屬元素含量分析測試方法都有哪些
2.土壤中重金屬檢測方法 2.1 原子熒光光譜法
原子熒光光譜法是以原子在輻射能量分析的發射光譜分析法。利用激發光源發出的特徵發射光照射一定濃度的待測元素的原子蒸氣,使之產生原子熒光,在一定條件下,熒光強度與被測溶液中待測元素的濃度關系遵循Lambert-Beer定律,通過測定熒光的強度即可求出待測樣品中該元素的含量。
原子熒光光譜法具有原子吸收和原子發射兩種分析方法的優勢[4],並且克服了這2種方法在某些地方的不足。該法的優點是靈敏度高,目前已有20多種元素的檢出限優於原子吸收光譜法和原子發射光譜法;譜線簡單;在低濃度時校準曲線的線性范圍寬達3~5個數量級,特別是用激光做激發光源時更佳,但其存在熒光淬滅效應,散射光干擾等問題[5]。該方法主要用於金屬元素的測定,在環境科學、高純物質、礦物、水質監控、生物製品和醫學分析等方面有廣泛的應用[6]。突出在土壤中的應用如何,以下各方法均是這個問題,相比之下2.5寫的比較好
應用原子熒光光譜法測定土壤的重金屬快速准確,測定周期約為2小時,具有檢出限低、精密度好,干擾少和操作簡單方便,值得推廣應用。 2.2 原子吸收光譜法
原子吸收光譜法又稱原子吸收分光光度分析法,是基於氣態的基態原子外層電子對紫外光和可見光范圍的相對應原子共振輻射線的吸收強度來定量被測元素含量為基礎的分析方法,是一種測量特定氣態原子對光輻射的吸收的方法[7]。其基本原理是從空心陰極燈或光源中發射出一束特定波長的入射光,通過原子化器中待測元素的原子蒸汽時,部分被吸收,透過的部分經分光系統和檢測系統即可測得該特徵譜線被吸收的程度即吸光度,根據吸光度與該元素的原子濃度成線性關系,即可求出待測物的含量[8]。
原子吸收光譜法在農業方面,主要應用與土壤、肥料及植物中的中微量元素分析、水質分析、土壤重金屬環境污染分析、土壤背景值調查及農業環境評價分析等方面。該方法的優點是:選擇性強、靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強、精密度高[9]。其不足之處有多元素同時測定有困難,對非金屬及難熔元素的測定尚有困難,對復雜樣品分析干擾也較嚴重,石墨爐原子吸收分析的重現性較差
[10]
。
2.3 電感耦合等離子體發射光譜法
電感耦合等離子體發射光譜是根據被測元素的原子或離子,在光源中被激發而產生特徵輻射,通過判斷這種特徵輻射的存在及其強度的大小,對各元素進行定性和定量分析[11]。
電感耦合等離子體發射光譜法應用於環境水樣、土壤樣品中的微量元素進行分析,在元素分析測試中的應用技術具有簡便、快速、分析速度快;檢出限低,多數可達0.005μg/ml以下[12];測量動態線性范圍寬,一般可達5~6個數量級,可同時進行高含量元素和低含量元素的分析,可達到石墨爐原子吸收光譜儀的部分檢出水平;可多種元素同時分析,可定性、定量分析金屬元素,也可分析部分非金屬元素,提高了分析效率,基體效應小,低背景干擾、高信噪比、精密度高、准確性好等優點[13]。 2.4 激光誘導擊穿光譜法
激光誘導擊穿光譜技術是一種最為常用的激光燒蝕光譜分析技術。其工作原理是:激光經過會聚透鏡會聚,高峰值功率密度使未知樣品表面物質氣化、電離,激發形成高溫、高能等離子體(溫度可達10 000K),等離子體輻射出來的原子光譜和離子光譜被光學系統收集,通過輸入光纖耦合到光譜儀的入射狹縫中,光譜數據通過數據採集控制器傳輸到計算機, 研究該光譜就可以分析計算出被測物質的成分與濃度[14]。原子光譜和離子光譜的波長與特定元素是一一對應的,而且光譜信號強度與對應元素的含量具有一定的定量關系。因此該技術可以實時、快速地現化學元素的定性和定量分析[15]。
激光誘導擊穿光譜可以真正做到現場快速分析,無須進行樣品預處理,分析方便,也不受研究對象的限制[16]。但是,其測量儀器成本較高,激光脈沖能量的起伏性,樣品的不均勻性,樣品的特性會直接影響測量的穩定性,也就是說研究樣品的特性對結果的精確性影響較大[17]。
在激光誘導擊穿光譜土壤重金屬污染物檢測的研究中,在光源設計上採用光學反饋減少脈沖間能量波動,在數據處理上採用一系列激光能量起伏歸一化校正技術,達到克服由於激光器能量起伏造成的影響;通過選擇最佳的采樣延遲時間,以保證所採集到信號譜的信噪比最大;選擇合適的激光脈沖的峰值功率閾值, 達到克服譜線飽和現象和避免自吸收效應的發生以獲得多元素的同時分析;通過研究激光聚焦焦點與樣品表面之間的距離與測得信號譜線的信噪比的關系,達到提
高系統的信噪比。通過以上措施克服上述不利影響,實現了利用LIBS 技術對土壤中Cd, Hg,As,Cr,Cu,Zn,Ni,Pb 等成分的同時測量。
2.5 X射線熒光光譜法
X射線熒光光譜技術是一種利用樣品對X射線的吸收隨樣品中的成分及其多少變化而變化來定性或定量測定樣品中成分的方法[18]。
X射線熒光光譜儀在結構上基本由激發樣品的光源、色散、探測、譜儀控制和數據處理等幾部分組成。該X射線熒光光譜法和電感耦合等離子體質譜法、發射光譜法在元素分析結果之間的差異,結果顯示它們的差異不顯著。從檢出限、准確度、精密度和回收率方面均能滿足實驗要求[19]。
土壤重金屬X射線熒光光譜非標樣測試方法具有前處理簡單,無需標准樣品,對樣品無污染、無破壞性,檢測速度快、穩定性高、再現性好等優點[20]。此方法是對土壤重金屬檢測和污染評價快速有效的方法。完全能夠滿足土壤環境受到污染時急需的快速定性、定量排查土壤中有毒有害重金屬元素的要求。 3.總結
土壤重金屬檢測是一項長期的工作,要求各種檢測手段向更高靈敏度、更高選擇性、更方便快捷的方向發展,不斷推出新的方法來解決遇到的新的分析問題。上述5種重金屬的檢測方法的優缺點如表Ⅰ。隨著各種分析方法的建立和科學技術的不斷進步,分析儀器逐漸由簡單化向復雜化的方向發展,可以預見,各種分析儀器會向多功能、自動化、智能化以及小型化的方向發展,並且檢測精度、靈敏度得到一定的提高,使得土壤環境檢測變得更加簡單准確。
② 土壤重金屬污染治理的方法有哪些
當前,世界各國很重視對重金屬污染治理方法研究,並開展廣泛的研究工作。根據處理方式,處理後土壤位置是否改變,污染土壤治理技術可分為:原位(Insitu)治理和異位(Exsitu)治理。異位治理環境風險較低,見效快且系統處理預測性較高,但成本高、對環境擾動大。相對來說,原位治理則更為經濟實用,操作簡單。 根據治理工藝及原理的不同,污染土壤治理技術可分為:工程治理措施和物理化學修復兩大類。工程治理措施主要包括:客土、換土、去表土和深耕翻土等措施;物理化學修復主要包括:固化/穩定化、電動修復、絡合淋洗、蒸汽浸提、氧化還原、農業修復、生物修復等。四川永沁環境
③ 土壤重金屬污染怎麼檢測
土壤重金屬污染檢測方法和過程如下:
④ 重金屬廢水處理的方法一般有幾種
重金屬廢水是指礦冶、機械製造、化工、電子、儀表等工業生產過程中排出的含重金屬的廢水。重金屬(如含鎘、鎳、汞、鋅等)廢水是對一環境污染最嚴重和對人類危害最大的工業廢水之一,其水質水量與生產工藝有關。廢水中的重金屬一般不能分解破壞,只能轉移其存在位置和轉變其物化形態。水體的重金屬污染已經成為當今世界最嚴重的環境之一。
目前重金屬廢水處理常用的技術有:①化學法:化學沉澱法,氧化還原法,溶劑萃取分離;②物理化學法:離子交換法,吸附法,膜分離技術;③生物法:植物修復法,生物絮凝法,生物吸附法。由於傳統化學、物理治理方法有成本高、操作復雜、效果不穩定等缺點,生物治理技術在處理含重金屬離子的廢水中,因其成本低、效率高的優點日益受到人們的重視。
1 植物修復法
植物修復是一種利用自然生長的植物或者遺傳工程培育植物修復重金屬污染環境的技術總稱。植物去除重金屬污染的修復類型有四種:植物吸收、植物揮發、植物吸附和植物穩定。利用植物通過吸收、沉澱、富集等作用提取、分解、吸收、轉化或固定地表水、地下水中的重金屬,降低其重金屬含量,以達到治理污染,修復環境的目的。在植物修復技術中能用到的植物有傳統作物和水生植物等。渠榮遴等在對低濃度含重金屬廢水的植物修復作用研究中對比討論玉米、向日葵、蓖麻種苗對水體中鋅、銅的去除效果,發現選擇傳統作物種苗進行低濃度含重金屬廢水的植物修復具有良好的修復前景,如在Cu 濃度為10 mg/L 時,向日葵莖中Cu 的積累可達到1.90 mg/g 乾重、玉米莖中Cu 的積累可達到1.17 mg/g 乾重;在Zn 濃度為100 mg/L 時,向日葵莖中Zn 的積累可達到7.88 mg/g 乾重、蓖麻莖中Zn 的積累可達到7.08mg/g 乾重。王謙等在綜述利用大型水生植物植物修復重金屬水體的研究進展中,對幾種生活型水生植物(挺水、漂浮、浮葉和沉水)在重金屬污染水體中對重金屬的蓄積效果對比分析可以看出大型水生植物對重金屬污染有著很好的去除效果。用植物修復技術處理重金屬廢水的優點是成本低,不會造成二次污染,且可以利用組織培養技術、基因工程技術對植物進行篩選、培育,使其對重金屬污染具有良好的蓄積、去除能力,但其也有一定的局限性,植物會受季節、植物培養周期和植物具有選擇性的限制。
⑤ 談談處理重金屬污染物的微生物方法和原理有哪些
2.1 生物化學法
生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水,將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法,該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用,將硫酸鹽還原成H2S,重金屬離子和H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除,同時H2SO4的還原作用可將SO2-4轉化為S2-而使廢水的pH值升高,從而形成重金屬的氫氧化物而沉澱。中國科學院成都生物研究所從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內分離篩選出35株菌株,從中獲得高效凈化Cr(VI)復合功能菌[3]。
袁建軍等[4]利用構建的高選擇型基因工程菌生物富集模擬電解廢水中的汞離子,發現電解廢水中其他組分的存在可以增大重組菌富集汞離子的作用速率,且該基因工程菌能在很寬的pH范圍內有效地富集汞。但高濃度的重金屬廢水對微生物毒性大,故此法有一定的局限性,不過,可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株,微生物處理重金屬廢水一定具有十分良好的應用前景。 2.2 生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的具有絮凝能力的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法。生物絮凝劑又稱第三代絮凝劑,是帶電荷的生物大分子,主要有蛋白質、黏多糖、纖維素和核糖等。目前普遍接受的絮凝機理是離子鍵、氫鍵結合學說。目前對於硅酸鹽細菌絮凝法的應用研究已有很多[5-6],有些已取得顯著成果[7]。運用基因工程技術,在菌體中表達金屬結合蛋白分離後,再固定到某些惰性載體表面,可獲得高富集容量絮凝劑。
Masaaki Terashima 等[8]利用轉基因技術使 E.coli表達麥芽糖結合蛋白(pmal)與人金屬硫蛋白(MT)的融合蛋白pmal-Ml並將純化的 pmal-MT 固定在Chitopeara 樹脂上,研究其對 Ca2+和 Ga2+的吸附特性,該固定了融合蛋白的樹脂具有較強的穩定性,並且其吸附能力較純樹脂提高十倍以上。 2.3生物吸附法
生物吸附是對於經過一系列生物化學作用使重金屬離子被微生物細胞吸附的概括理解, 這些作用包括絡合,螯合,離子交換,吸附等。活的微生物和死的微生物對重金屬離子都有較大的吸附能力,藻類中的某些種屬對於重金屬的吸附容量可達400Hg/kg(生物乾重),例如甲囊馬尾藻(Sargassummatans)。
吸附法分為物理吸附法和離子吸附法兩種,前者使用具有高度吸附能力的硅膠、活性碳、多孔玻璃、石英砂和纖維素等,吸附劑將生物細胞吸附到表面上使之固定化。這是一種最古老的方法,操作簡單,反應條件溫和,載體可反復利用,但結合不牢固,細胞易脫落。後者根據細胞在離解狀態下可因靜電引力(即離子鍵合作用)而固著於帶有異相電荷的離子交換劑上,如DEAE2纖維素、DEAE2Sephadex,CM2纖維素等。
Green使用藻類去除水的金,Tsezos,Mara2no使用真菌吸附水中的鈾,Ferguson和Breuer等利用泥炭蘚去除水中的Fe,Al,Pb,Cu,Cd,Zn等金屬離子。Barkley利用藻類吸附有機廢水中的Cd,Cu等金屬離子。MarkSpinti等把泥炭蘚固定在多孔的聚合碸基質中成功地應用於去除含Zn,Cd,Mg等金屬離子的酸性礦井水中,用聚合碸固定泥炭蘚製成的球狀小粒機械強度大,化學性能穩定,容易再生,不膨脹不收縮。生物吸附法以其獨特的優點近年來在含重金屬廢水處理領域引起了人們普遍的關注,進行了廣泛的研究,取得了可喜的成果。但生物吸附技術還只是處於經驗、實驗室階段,在實用化和工業化應用中還存在著諸多問題有待研究解決,還需通過進一步的研究和開發工作完善此項技術。
⑥ 土壤污染研究的主要內容重金屬污染來源識別方法有哪些
主要研究重金屬及有機化合物的污染。以生物毒性為研究機理。
識別方法有很多,根據濃度,形態,逆向分析其來源和污染機理
⑦ 當前國際上針對土壤重金屬污染問題有哪些主要的治理策略
目前國內的土壤重金屬治理技術基本也就那幾樣,最新的學者研究多為生物治理技術(植物超富集或菌類+植物富集),但是這種生物治理技術有一個不好就是他對深層土壤的治理效果較差、而且治理速度不夠,後續的富集重金屬的植物需要處置(多為焚燒,成本很高)。所以一般的治理方法多為工程治理。
對於污染較輕的土壤,多用客土法、或翻土之後添加石灰等穩定價,然後再種植富集植物。
對於污染較重的土壤,多用異位固化穩定化,固化後的效果可以說很好,把重金屬基本保留在固化後的土壤中,然後找個做好防滲的地方填埋,現在行業內基本的治理就是:挖土,穩定化固化,填埋,覆蓋,然後再種植植物。
想別的比較高端的技術:電滲析和熱解析,對土壤的理化性質要求較高,而熱解析通常用於揮發性有機物,對重金屬處理效果不好。
所以工程量大,成本不要太過,穩定化固化效果其實是最好的。