本科毕设论文土壤重金属检测方法的研究.docx
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本科毕设论文土壤重金属检测方法的研究
本科毕业设计(论文)
土壤中重金属离子检测方法的研究
刘茜
大学毕业设计(论文)任务书
学院:
环境与化学工程学院系级教学单位:
应用化学
学
号
学生
姓名
专业
班级
材料化学
题
目
题目名称
土壤中重金属离子检测方法的研究
题目性质
1.理工类:
工程设计();工程技术实验研究型(√);
理论研究型();计算机软件型();综合型()
2.文管理类();3.外语类();4.艺术类()
题目类型
1.毕业设计()2.论文(√)
题目来源
科研课题(√)生产实际()自选题目()
主
要
内
容
用电热板-坩埚消解的前处理方法处理土壤样品
用火焰原子吸收法、荧光法、电感耦合等离子体质谱法不同检测方法检测标样
绘制出标准曲线
测量试样
基
本
要
求
1、查阅有关中英文文献,完成开题报告和文献综述;
2、将3000字左右的英文文献翻译成中文,初步探索并确定实验方案;
3、独立实验,撰写完成20000字左右的本科毕业论文。
参
考
资
料
中国期刊数据库
土壤中重金属离子检测方法的相关文献
火焰原子吸收分光光度计、荧光分光光度计、电感耦合等离子体质谱仪的检测原理相关文献
周次
第1~4周
第5~10周
第11~13周
第14~16周
第17~18周
应
完
成
的
内
容
查阅相关文献,了解土壤的采集方法和前处理方法,提交文献综述。
实验阶段,用电热板-坩埚消解法前处理,用三种方法测定土壤样品中锌、铜、铅、镉的含量。
对试验数据进行处理计算。
分析比较三种方法,并提出自己的看法。
撰写毕业论文,提交论文。
指导教师:
李阿丹
职称:
副教授年月日
系级教学单位审批:
年月日
摘要
本论文以土壤中锌、铜、铅、镉四种重金属为研究对象,用湿消解法对河北邯郸、衡水、吉林长春的采样土壤样品进行前处理,用火焰原子吸收分光光度法、分子荧光法、电感耦合等离子体质谱法对样品进行四种重金属含量的检测,并比较三种方法的检出限、灵敏度、精密度,以期得到灵敏度更高、准确度更好、速度更快的检测方法。
通过对不同离子检测方法结果进行分析和比较可知,火焰原子吸收分光光度法锌、铜、铅、镉的检出限分别为0.02μg/mL、0.03μg/mL、0.02μg/mL、0.005μg/mL,精密度为5%;荧光法锌、铜的检出限分别为0.03μg/mL、0.03μg/mL,精密度为4%;电感耦合等离子体质谱法锌、铜、铅、镉的检出限分别为0.002μg/mL、0.002μg/mL、0.002μg/mL、0.003μg/mL,精密度为2%。
灵敏度和检出速度均是电感耦合等离子体质谱法的最高,火焰原子吸收分光光度法次之,荧光法最低。
关键词:
土壤重金属;火焰原子吸收分光光度法;电感耦合等离子体质谱法;检出限
Abstract
Inthisstudy,fourheavymetals,zinc,copper,leadandcadmiuminthesoilsamplesinHandan,Hengshui,andChangchunwerepretreatedwithawetdigestionmethodusingflameatomicabsorptionspectrophotometry,molecularfluorescencemethodandinductivelycoupledplasmamassspectrometryrespectively.Thedetectionlimits,thesensitivityandtheprecisionofthethreemethodswerecomparedtooptimizethesensitivity,theaccuracyandtheanalysisspeedofthisexperiment.
ThedetectionlimitsofCu,PbandCdwere0.02µg/mL,0.03µg/mL,0.02µg/mLand0.005µg/mLrespectivelywiththemethodofflameatomicabsorptionspectrophotometry,ofwhichtheprecisionofthismethodwas5%.ThedetectionlimitsofZnandCuwereboth0.03µg/mLwithmolecularfluorescencemethodandtheprecisionwas4%.ThedetectionlimitsofZn,Cu,PbandCdwere0.002µg/mL,0.002µg/mL,0.002µg/mLand0.003µg/mLrespectivelywiththemethodoftheinductivelycoupledplasmamassspectrometry,ofwhichtheprecisionoftheexperimentwas2%.Theresultsindicatethattheinductivelycoupledplasmamassspectrometryhasthehighestsensitivityandtheanalysisspeed,followedbytheflameatomicabsorptionspectrophotometry,andthemoleculefluorescencemethodhasthelowestanalysiseffects.
Keywords:
Soilheavymetals;Flameatomicabsorptionspectrophotometry;Inductivelycoupledplasmamassspectrometry;Detectionlimits
第1章绪论
1.1研究背景
重金属指比重(密度)大于4或5的金属,约有45种,如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。
尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元素,但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必须,而且所有重金属超过一定浓度都对人体有毒[1]。
近年来,随着工业、农业和交通运输业的迅速发展,通过各种途径进入土壤环境中的有害重金属(如Zn、Cu、Pb、Cd、Cr等)不断增加,对农产品造成日益严重的污染和危害,生活水平的提高也促使人们更加关注果品和农产品的卫生质量问题[2]。
不仅是重金属在生物体内的积累效应会对人类的健康造成潜在地威胁,重金属超标还会造成环境污染[3]。
土壤重金属污染是全世界面临的一个重要环境问题。
故有必要对土壤中主要重金属元素(锌、铜、铅和镉等)的状况进行研究,为环境质量现状评价和探究改良土壤提供依据[4-5]。
因此,土壤中的重金属离子的检测手段已成为现代分析化学特别是环境分析化学领域的一个热门研究方向,这对重金属污染土壤的治理和修复有着重大的现实意义。
目前,国内外很多学者对土壤系统中重金属离子的检测手段及其环境影响进行了研究,主要测定了重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、Cr、Hg等在土壤中的含量[6-8]。
在中国,土壤研究尚不成熟。
但是这些研究的兴起,使人们逐渐认识到土壤重金属的特殊性、复杂性和其对生态环境的重要影响。
土壤重金属检测是一项长期的工作,对不同的离子检测方法进行比较与总结,以期为研制出灵敏度更高、准确度更好、速度更快的检测方法提供参考。
1.2土壤中重金属污染物来源与分布
土壤中重金属的来源是多途径的,首先是成土母质本身含有重金属,不同的母质、成土过程所形成的土壤含有重金属量差异很大。
此外,人类工农业生产活动,也造成重金属对土壤的污染。
1.2.1大气中重金属沉降
公路、铁路两侧土壤中的重金属污染,主要是Pb、Zn、Cd、Cr、Co、Cu的污染为主。
它们来自于含铅汽油的燃烧,汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘等。
它们成条带状分布,以公路、铁路为轴向两侧重金属污染强度逐渐减弱;随着时间的推移,公路、铁路土壤重金属污染具有很强的叠加性。
经过自然沉降和雨淋沉降进入土壤的重金属污染,主要以工矿烟囱、废物堆和公路为中心,向四周及两侧扩散;由城市—郊区—农区,随距城市的距离加大而降低,特别是城市的郊区污染较为严重。
此外,还与城市的人口密度、城市土地利用率、机动车密度成正相关;重工业越发达,污染相对就越严重。
此外,大气汞的干湿沉降也可以引起土壤中汞的含量增高。
大气汞通过干湿沉降进入土壤后,被土壤中的粘土矿物和有机物的吸附或固定,富集于土壤表层,或为植物吸收而转入土壤,造成土壤汞的浓度的升高。
1.2.2农药、化肥和塑料薄膜使用
施用含有铅、汞、镉、砷等的农药和不合理地施用化肥,都可以导致土壤中重金属的污染。
一般过磷酸盐中含有较多的重金属Hg、Cd、As、Zn、Pb,磷肥次之,氮肥和钾肥含量较低,但氮肥中铅含量较高,其中As和Cd污染严重。
经过对上海地区菜园土地、粮棉地的研究,施肥后,Cd的含量从0.134mg/kg升到0.316mg/kg,Hg的含量从0.22mg/kg升到0.39mg/kg。
农用塑料薄膜生产应用的热稳定剂中含有Cd、Pb,在大量使用塑料大棚和地膜过程中都可以造成土壤重金属的污染。
1.2.3污水灌溉
污水灌溉一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。
城市污水包括生活污水、商业污水和工业废水。
由于城市工业化的迅速发展,大量的工业废水涌入河道,使城市污水中含有的许多重金属离子,随着污水灌溉而进入土壤。
在分布上,往往是靠近污染源头和城市工业区土壤污染严重,远离污染源头和城市工业区,土壤几乎不污染。
近年来污水灌溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分,中国自60年代至今,污灌面积迅速扩大,以北方旱作地区污灌最为普遍,约占全国污灌面积的90%以上。
南方地区的污灌面积仅占6%,其余在西北和青藏。
污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。
1.2.4污泥施肥
污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素,但同时污泥中也含有大量的重金属,随着大量的市政污泥进入农田,使农田中的重金属的含量在不断增高。
污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加,且污泥施用越多,污染就越严重,Cd、、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染;Cd、Hg可引起小麦、玉米的污染;污泥增加,青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加。
1.2.5含重金属废弃物堆积
含重金属废弃物种类繁多,不同种类其危害方式和污染程度都不一样。
污染的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。
通过对武汉市垃圾堆放场、杭州某铬渣堆存区、城市生活垃圾场及车辆废弃场附近土壤中的重金属污染的研究,这些区域的重金属Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Sb、V、Co、Mn的含量高于当地土壤背景值,重金属在土壤中的含量和形态分布特征受其垃圾中释放率的影响,且随距离的加大重金属的含量而降低。
镉是炼锌业的副产品,主要用在电池、染料或塑胶稳定剂,它比其他重金属更容易被农作物所吸附。
相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境,
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- 本科 论文 土壤 重金属 检测 方法 研究