改進BCR法在分析水系沉積物樣品鉛形態(tài)中的應用

1、改進 BCR 法在分析水系沉積物樣品鉛形態(tài)中的應用任萍 , 汪明啟(中國地質(zhì)大學 地球科學與資源學院 , 北京 100083摘 要 :研究了超聲波水浴提 2BCR 順序提取法在鉛形態(tài)分析中的應用 , 優(yōu)化了水系沉積物樣品鉛的各分步提取時 間 。 與傳統(tǒng)的 BCR 法相比 , 改進 BCR 法所用的提取時間由原來的幾十小時縮短為幾十分鐘 。氫化物 2原子熒光法 測定樣品中 3種形態(tài)鉛含量的統(tǒng)計結(jié)果顯示 , 改進 BCR 法分析精度好 , 各形態(tài)鉛的提取效率高 , 、 定量 鉛形態(tài)分析方法 。關(guān)鍵詞 :化學順序提取法 ; 形態(tài)分析 ; 鉛 ; 水系沉積物 ; 超聲波水浴 ;中圖分類號 :P632

2、文獻標識碼 :A 文章編號 :1000-03-形態(tài)分析的主要研究手段法 1和 BCR 法 2, 、 沉積 、 鐵錳氧化 物結(jié)合態(tài) 、 5種形態(tài)分別 提取 , 各分步提取時間長達 56h 。由歐盟標準委 員會 (現(xiàn)改為 SM T 提出的 BCR 法 , 將土壤 、 沉積物 中的金屬元素分為易交換的和弱酸溶解態(tài) 、 可還原 態(tài) (鐵錳氧化物結(jié)合態(tài) 、 可氧化態(tài) (有機質(zhì)結(jié)合態(tài) 3種形態(tài) , 分別利用 CH 3COOH 、 N H 2OH/HCl 、 H 2O 2和 CH 3COON H 4提取 , 各分步的提取時間為 16h 。 可以看出 , 這 2種方法提取時間都很長 , 如果進行大 批量樣品分

3、析 , 需要耗費大量的人力 、 物力 。近年 來 , 使用微波輻射 3或超聲探針 4代替?zhèn)鹘y(tǒng)的機械 震蕩的研究已有報道 , 提取時間由原來的幾十小時 縮短為幾十分鐘 , 工作效率大大提高 ; 然而昂貴的設 備以及專用配件組合 , 很大程度上限制了這些方法 的推廣 。作者采用市售超聲波水浴箱 , 用 BCR 法對水系 沉積物中鉛的化學形態(tài)進行了研究 , 主要優(yōu)化了各 分布的提取時間 , 還應用改進前 、 后的 BCR 法分析 水系沉積物鉛的化學形態(tài) , 并對 2種提取方式下的 分析精度及提取效率進行了對比研究 。1 實驗方案實驗中分步提取的鉛 , 用 AF 2610A 原子熒光光 譜儀 (北京瑞

4、利分析儀器公司 測定 , 光源采用鉛高收稿日期 :2004-02-19(雙電極 , 河北衡水寧強光源廠制 ; 氫化物發(fā)生 :0. 8%KBH 422%K3Fe (CN 6(溶于 0. 2%KOH 中 ; 混 合 掩 蔽 劑 :0. 02%phen20. 2% KSCN 20. 4%草酸 5; Pb 儲備液 1000mg/L , 工作 液逐級稀釋 。提取步驟中采用 50W 超聲波水浴 (昆山市超 聲儀器有限公司的 KQ 2100型超聲波清洗器 提取 , 用上海安亭科學儀器廠的 TDL 2408離心機分離各 級提取液 。 各級提取試劑均采用優(yōu)級純試劑加入適 量高純水配制 。鉛原子熒光測定工作參數(shù)

5、:燈與輔助電流均為 80mA ; 光電倍增管負高壓 -320V ; 氬氣流量 600 mL/min ; 加液時間 3s ; 反應體積 2mL 。由于沒有相應的水系沉積物的標準物質(zhì) , 我們 選用了北京密云區(qū)青羊溝礦區(qū)的水系沉積物樣品 , 進行超聲波水浴提取時間的優(yōu)選實驗 。依照 BCR 提取程序 2, 對 3種提取形態(tài)的提取時間設置為 5、 10、 15、 20、 30min , 測定相應的各形態(tài)鉛的提取量 , 各分步提取液與殘留固體使用離心機分離 , 鉛含量 由氫化物 2原子熒光測定 。 操作方法見表 1。表 1 改進 BCR 提取法的實驗方案提取形態(tài) 提取試劑 改進 BCR易交換與弱酸可溶

6、解態(tài)20mL HOAc(0. 11mol/L 超聲波水浴提取 ,25 可還原態(tài)20mL NH 2OH/HCl(0. 1mol/L ,p H =2超聲波水浴提取 ,25 可氧化態(tài)5m L H 2O 2(30%w/v 蒸發(fā) 1h (25 +1h (85 5m L H 2O 2(30%w/v 蒸發(fā) 1h (85 25m L NH OAc (1m ol/L 超聲波水浴提取 ,25 第 28卷第 3期 物 探 與 化 探 Vol. 28,No. 3 2004年 6月 GEOPHYSICAL &GEOCHEMICAL EXPLORA TION J un. ,2004 2 結(jié)果與討論圖 1中 , 當

7、提取時間由 5min 增加到 10min 時 , 易交換與弱酸可溶解態(tài)鉛的提取量成倍提高 , 此后 鉛提取量隨提取時間延長而緩慢增加 , 在 2030min 達到最大 , 選擇最佳提取時間為 20min 。圖 1 超聲波水浴時間對提取鉛的影響圖中可見 , 當超聲波水浴時間從 5min 增加到10min 時 , 可還原態(tài)鉛的提取量隨時間變化增加迅 速 ,1020min 時增長比較平緩 ,2030min 時 , 對 可還原態(tài)鉛的提取量基本一致 , 選擇最佳提取時間 為 20min 。與前 2種形態(tài)鉛的提取方式不同 , 可氧化態(tài)鉛 的提取實際上是先氧化后提取 , 因此提取曲線的變 化幅度小于前者 ,

8、 超聲波水浴 1030min 時 , 可氧 化態(tài)鉛提取量達到最大 , 選擇提取時間為 15min 。選取青羊溝礦區(qū)水系沉積物樣品 , 分別采用改 進 BCR 法 (超聲波水浴提取 和傳統(tǒng) BCR 法 (機械 震蕩提取 分析各形態(tài)鉛的濃度 , 每個樣品做 3份平 行分析 , 結(jié)果見表 2。 可以看出對于水系沉積物中 3種形態(tài)鉛 , 使用改進 BCR 法能夠?qū)崿F(xiàn)定量提取 , 并 且分析精度與傳統(tǒng) BCR 法相差很小 , 其中易交換和 弱酸可提取態(tài)鉛的提取效率均大于 85%, 可還原態(tài) 與可氧化態(tài)鉛的提取效率在 90%以上 。表 2 方法改進前后對水系沉積物中鉛形態(tài)分析比較鉛提取 化學形態(tài) 水系 沉

9、積物-6改進 BCR 法 傳統(tǒng) BCR 法%易交換 和弱酸 可提取態(tài) Q Y148. 7±0. 3555. 6±0. 3387. 6Q Y27. 8±0. 229. 0±0. 1686. 7Q Y34. 4±0. 175. 0±0. 1288. 0可還原態(tài)Q Y1256. 0±4. 8280. 0±5. 691. 4Q Y284. 1±0. 7987. 7±0. 6495. 9Q Y346. 30. 5250. 90. 4391. 0可氧化態(tài) Q Y151. 5±0. 3852. 6&

10、#177;0. 2897. 9Q Y282. 3±0. 6688. 1±0. 7093. 4Q Y373. 1±0. 4178. 0±0. 3893. 7 注 :提取效率 =提取濃度 (改進 BCR 法 /傳統(tǒng) BCR 法 ×1003, 確定超聲波水浴對水系沉 :易交換和弱酸可提20min , 可還原態(tài)鉛為 20min , 可氧化態(tài) 鉛為 15min 。 比較傳統(tǒng)機械震蕩方式 , 使用超聲波 水浴提取可以將單個樣品的分析時間由原來的幾十 小時縮短為幾十分鐘 , 工作效率大大提高 。 另外 , 改 進的 BCR 法的分析精度與傳統(tǒng) BCR 法沒有

11、明顯差 異 , 各形態(tài)鉛的提取效率都在 85%以上 , 完全可以 滿足大批量樣品分析的需要 。本項研究工作在中國地質(zhì)大學 (北京 地球科學 與資源學院地球化學實驗室完成 。參考文獻 :1 Tessier A ,Campbell P G C ,Bisson M ,et al. Sequential ExtractionProcedure for the Speciation of Particulate Trace MetalsJ.Anal Chem ,1979,51:844-851.2 Ure A M ,Quevauviller Ph ,Munteau H ,et al. Speciation

12、 of HeavyMetals in Soils and Sedi 2ments :An Account of the Improvement and Harmonization of Extraction Techniques Undertaken under the Auspices of the BCR of the Commission of the European Com 2munitiesJ.Int J Environ Anal Chem ,1993,51:135-151. 3 Gulmini M ,Ostacoli G ,Zeleno V ,et al. Comparison

13、between mi 2crowave and conventional heating procedures in Tessier s extrac 2tions of calciumJ.copper , iron and manganese in a lagoon sedi 2ment , Analyst , 1994,119(9 , 2075-2080.4 Perez 2Cid B ,Lavilla I ,Bendicho C. Speeding up of a three 2stagesequential extraction method for metal speciation u

14、sing focused ul 2trasoundJ.Analyt. Chim. Acta ,1998,360:35-41.5 任萍 , 周麗沂 . 生物樣品中痕量鉛的氫化物原子熒光測定 J.分析化學 ,1998,26(4 :422-424.下轉(zhuǎn) 221頁322 3期 任萍等 :改進 BCR 法在分析水系沉積物樣品鉛形態(tài)中的應用些污染物在各種化學作用與生物化學作用下常分解 成大量的烴類氣體 , 形成干擾異常 。污染河流形成 的干擾異常特點 :主要是沿河流兩岸出現(xiàn)狹長的高 值含量帶 , 比遠離河流區(qū)含量高出若干倍 ; 污染流域 樣品中各組分相關(guān)性與無污染區(qū)各組分相關(guān)性差異 性大 , 即污染河流區(qū)

15、樣品各組分間相關(guān)系數(shù)小 。 R 型聚類分析出現(xiàn)明顯的離群現(xiàn)象 , 組分相關(guān)散點圖 上受污染樣品明顯偏離樣品主體軸線 。消除污染河流引起的干擾異常的方法 , 一是做 相關(guān)散點圖以確定受污染樣品點區(qū) , 二是將污染區(qū)樣品通過線性回歸或框架濾波方法加以校正 。5 結(jié)語經(jīng)常期的研究和生產(chǎn)實踐證明 , 深入研究地表 油氣化探可能存在的各種干擾因素 , 并探索出消除 的最佳方法 , 對排除干擾異常 , 圈出與油氣有關(guān)的真 異常 , 是提高化探異?？煽啃缘幕颈ＷC , 同時也是 提高化探成功率的關(guān)鍵 。上述研究的最終結(jié)果 , 把 50%的干擾異常消除后 , 地表油氣化探異常經(jīng)鉆探 驗證 , 其成功率均大于

16、60%。FACT ORS AFFECTING SURFACE L 2AN D METH ODS 2xiang(Instit Geology f or Mi neral Resources , Guili n 541004, Chi na Abstract :It is of to study and identify geochemical anomalies caused by some interfering factors and find out the e 2liminating methods in developing and applying comprehensive oil

17、 and gas geochemical exploration techniques so as to recognize the real anomaly information associated with oil and gas activities. Four interfering factors have been preliminarily summarized as follows : interference of surface special landscape ; interference caused by soil characteristics such as

18、 clay minerals in soil , chemical composi 2tions and soil acidity ; underground non 2oil and gas sources like faults , high carbon matter or coal layer and rocks ; other factors , such as pollution , river flow or atmospheric influence. Characteristics of interfering anomalies and their eliminating

19、method are also discussed.K ey w ords :comprehensive oil and gas exploration ;interfering factor ;characteristic of interfering anomaly ;anomaly identification ;elimi 2nation method作者簡介 :賈國相 (1956- , 男 , 四川梓潼人 , 教授級高工 , 主管業(yè)務副院長 。 長期從事油氣化探研究工作 。上接 223頁THE MODIFIED BCR SEQUENTIAL EXTRACTION METH ODFOR

20、 L EAD SPACIATION IN SEDIMENTSREN Ping , WAN G Ming 2qi(Instit ute of Earth Science and Resources , Chi na U niversity of Geosciences , Beiji ng 100083, Chi na Abstract :An ultrasound bath extraction technique was applied in the modified BCR sequential extraction method for lead speciation in sediments. The extraction time of the modified BCR was optimized and the time consumed for all three stages was dramatically short 2ene