環(huán)境化學(xué)實(shí)習(xí)報(bào)告

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班級(jí)：0224091班

姓名：李錢冰學(xué)號(hào)：022409138

指導(dǎo)老師：吳少杰劉雪萍

時(shí)間：2023—2023學(xué)年第一學(xué)期17～18

一、試驗(yàn)名稱

燃煤電廠煙道氣中揮發(fā)性重金屬在土壤——植物間移轉(zhuǎn)化驗(yàn)證明驗(yàn)二、試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1．了解土壤中重金屬遷移轉(zhuǎn)化和污染積累的一般規(guī)律；

2．把握用火焰光度原子吸收分光光度計(jì)分析土壤重金屬含量的方法；3．提高環(huán)境化學(xué)試驗(yàn)分析能力和技術(shù)報(bào)告撰寫能力。

三、試驗(yàn)原理

人體內(nèi)的微量元素不僅參與機(jī)體的組成，而且擔(dān)負(fù)著不同的生理功能。如鐵、銅、鋅是組成酶和蛋白質(zhì)的重要成分，釩、鉻、鎳、鐵、銅、鋅等元素能影響核酸的代謝作用，部分微量元素還與心血管疾病、癱瘓、生育、衰弱、智力甚至癌癥有密切關(guān)系。這些微量元素在人體組織中都有一個(gè)相當(dāng)恒定的濃度范圍，它們之間相互抑制、相互拮抗，過(guò)量或缺乏都會(huì)破壞人體內(nèi)部的生理平衡，引起機(jī)體疾病，使健康受到不同程度的影響。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，土壤是連接有機(jī)體與無(wú)機(jī)界的紐帶，重金屬可以通過(guò)土壤積累于植物體內(nèi)，最終將危害到人類。燃煤電廠煙道氣中所含有的揮發(fā)性重金屬是附近土壤環(huán)境最重要的污染源，測(cè)定燃煤電廠附近土壤與作物中微量重金屬的含量，有助于我們認(rèn)識(shí)重金屬污染對(duì)糧食安全性的影響。

四、試驗(yàn)內(nèi)容1．試驗(yàn)小組劃分

全班39人劃分為五個(gè)小組，每組由7—8人組成，指定一個(gè)責(zé)任心較強(qiáng)的同學(xué)擔(dān)任小組長(zhǎng)。小組長(zhǎng)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)本組課程設(shè)計(jì)任務(wù)全過(guò)程，包括本組試驗(yàn)計(jì)劃制定；試驗(yàn)準(zhǔn)備；任務(wù)分解分派；樣品的采集；樣品處理；室內(nèi)分析測(cè)定；分析數(shù)據(jù)的記錄、整理；本組分析報(bào)告的提交等。2．采樣點(diǎn)的布設(shè)要求：

采樣點(diǎn)的布設(shè)要兼顧到污染源源高和主導(dǎo)風(fēng)向，盡可能使采樣點(diǎn)布設(shè)在主

導(dǎo)風(fēng)向軸軸線附近，水平方向與主排氣煙囪的距離應(yīng)為源高的10—20倍具體點(diǎn)位和采集樣本數(shù)目，各小組自行確定（建議每個(gè)小組采集5—9個(gè)樣品）。4．試驗(yàn)儀器和試劑的準(zhǔn)備試驗(yàn)儀器：

（1）原子吸收分光光度計(jì)；（2）尼龍篩（100目）；（3）電熱板；（4）量筒：100mL；（5）高型燒杯：100mL；（6）容量瓶：25mL、100mL；（7）三角燒瓶：100mL；（8）小三角漏斗；（9）表面皿；試驗(yàn)試劑：

（1）硝酸、硫酸：優(yōu)級(jí)純。

（2）氧化劑：空氣，用氣體壓縮機(jī)供給，經(jīng)過(guò)必要的過(guò)濾和凈化。（3）金屬標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存液：確鑿稱取0.5000g光譜純金屬，用適量的1∶1硝酸溶解，必要時(shí)加熱直至溶解完全。用水稀釋至500.0mL，即得1.00mg金屬/mL標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存液。

（4）混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：用0.2%硝酸稀釋金屬標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)存溶液配制而成，使配成的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中鎘、銅、鉛和鋅濃度分別為10.0、50.0、100.0和10.0μg/mL。原子吸收分光光度法測(cè)定條件：

4．試驗(yàn)步驟(1)土壤樣品的準(zhǔn)備

a土樣的采集：在糧食生長(zhǎng)季節(jié)，從田間取回土樣，倒在塑料薄膜上，曬至半干狀態(tài)，將土塊壓碎，除去殘根、雜物，鋪成薄層，經(jīng)常翻動(dòng)，在陰涼處使其漸漸風(fēng)干。風(fēng)干土樣用有機(jī)玻璃棒或木棒碎后，過(guò)2mL尼龍篩，去2mL以上

的砂礫和植物殘?bào)w。將上述風(fēng)干細(xì)土反復(fù)按四分法棄取，最終約留下100g土樣，在進(jìn)一步磨細(xì)，通過(guò)100目篩，裝于瓶中（注意在制備過(guò)程中不要被沾污）。取20～30g土樣，裝入瓶中，在105℃下烘4～5h，恒重。

b土樣的消解：確鑿稱取烘干土樣0.48～0.52g兩份（確鑿到0.1mg），分別置于高型燒杯中，加水少許潤(rùn)濕，再參與1∶1硫酸4mL，濃硝酸1mL，蓋上表面皿，在電熱板上加熱至冒白煙。如消解液呈深黃色，可取下稍冷，滴加硝酸后再加熱至冒白煙，直至土壤變白。取下燒杯后，用水沖洗表面皿和燒杯壁。將消解液用濾紙過(guò)濾至25mL容量瓶中，用水洗滌殘?jiān)?～3次，將清液過(guò)濾至容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻備用。同時(shí)做一份空白試驗(yàn)。（2）糧食樣品的準(zhǔn)備

a糧食樣品采集：取與土壤樣品同一地點(diǎn)的谷粒，脫殼得糙米，再經(jīng)粉碎，研細(xì)成粉，裝入樣品瓶，保存于枯燥器中。

b糧食消解：確鑿稱取1～2g（確切到0.1mg）經(jīng)烘箱恒重過(guò)的糧食樣品兩份，分別置于100mL三角燒瓶中，加8mL濃硝酸，在電熱板上加熱（在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，開(kāi)始低溫，逐漸提高溫度，但不宜過(guò)高，以防樣品濺出），消解至紅棕色氣體減少時(shí)，補(bǔ)加硝酸5mL，總量控制在15mL左右，加熱至冒濃白煙、溶液透明（或有殘?jiān)橹?，過(guò)濾至25mL容量瓶中，用水洗滌濾渣2～3次后，稀至刻度，搖勻備用。同時(shí)做一份空白試驗(yàn)。（3）標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制

分別在6只100mL容量瓶中參與0.00、0.50、1.00、3.00、5.00、10.00mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，用0.2%硝酸稀釋定容。此混合標(biāo)準(zhǔn)系列各金屬的濃度見(jiàn)表1-2。接著按樣品測(cè)定的步驟測(cè)量吸光度。用經(jīng)空白校正的各標(biāo)準(zhǔn)的吸光度對(duì)相應(yīng)的濃度作圖，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

4）土壤和糧食樣品中重金屬的測(cè)定

按表1-1所列的條件調(diào)好儀器，用0.2%硝酸調(diào)零。吸入空白樣和試樣，測(cè)量其吸光度，記錄數(shù)據(jù)。扣除空白值后，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出試樣中的金屬濃度。由于儀器靈敏度的區(qū)別，土壤及糧食樣品中重金屬元素含量不同，必要時(shí)應(yīng)對(duì)試液稀釋后再測(cè)定。5．試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與整理

由測(cè)定所得吸光度，分別從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線上查得被測(cè)試液中各金屬的濃度，根據(jù)下式計(jì)算出樣品中被測(cè)元素的含量：

被測(cè)元素的含量（μg/g）=ρ×V/W實(shí)

式中：ρ—被測(cè)試液的濃度，μg/mL；

V—試液的體積，mL；W實(shí)—樣品的實(shí)際重量，g。

五、重金屬的危害

1.對(duì)土壤的危害

土壤重金屬污染是指由于人類活動(dòng)，土壤中的微量有害元在土壤中的含量超過(guò)背景值，過(guò)量沉積而引起的含量過(guò)高，統(tǒng)稱為土壤重金屬污染。污染土壤的重金屬主要包括汞（Hg）、鎘(Cd)、鉛(Pb)、鉻(Cr)和類金屬砷(As)等生物毒性顯著的元素，以及有一定毒性的鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)等元素。主要來(lái)自農(nóng)藥、廢水、污泥和大氣沉降等，如汞主要來(lái)自含汞廢水，鎘、鉛污染主要來(lái)自冶煉排放和汽車廢氣沉降，砷則被大量用作殺蟲(chóng)劑、殺菌劑、殺鼠劑和除草劑。過(guò)量重金屬可引起植物生理功能紊亂、營(yíng)養(yǎng)失調(diào)，鎘、汞等元素在作物籽實(shí)中富集系數(shù)較高，即使超過(guò)食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，也不影響作物生長(zhǎng)、發(fā)育和產(chǎn)量，此外汞、砷能減弱和抑制土壤中硝化、氨化細(xì)菌活動(dòng)，影響氮素供應(yīng)。重金屬污染物在土壤中移動(dòng)性很小，不易隨水淋濾，不為微生物降解，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體后，潛在危害極大，應(yīng)特別注意防止重金屬對(duì)土壤

污染。

在土壤的無(wú)機(jī)污染物中,突出表現(xiàn)為重金屬的污染。重金屬不能為土壤微生物所分解,而易于積累,轉(zhuǎn)化為毒性更大的甲基化合物,甚至有的通過(guò)食物鏈以有害濃度在人體內(nèi)蓄積,嚴(yán)重危害人體健康。土壤重金屬污染物主要有鉛、鎘、汞、砷、鉻、銅、鐵、鋅等,砷雖不屬于重金屬,但因其行為與來(lái)源及危害都與重金屬相像,故尋常列入重金屬類進(jìn)行探討。就對(duì)植物需要而言,可分為兩類:一類是植物生長(zhǎng)發(fā)育不需要的元素,而對(duì)人體健康危害比較明顯,如鎘、汞、鉛等,另一類是植物正常發(fā)育所需元素,且對(duì)人體又有一定生理功能,如銅、鋅等,但過(guò)多會(huì)發(fā)生污染,阻礙植物生長(zhǎng)發(fā)育。同種金屬,由于它們?cè)谕寥乐写嬖诘男螒B(tài)不同,其遷移轉(zhuǎn)化特點(diǎn)和污染性質(zhì)也不同,因此在研究土壤中重金屬的危害時(shí),不

僅要注意它們的總含量,還必需重視各種形態(tài)的含量。汞土壤的汞污染主要來(lái)自于污染澆灌、燃煤、汞冶煉廠和汞制劑廠(儀表、電氣、氯堿工業(yè))的排放。如一個(gè)700兆瓦的熱電站,每天可排放汞215公斤,估計(jì)全世界僅由燃煤而排放到大氣中的汞,一年就有3000噸左右。含汞顏料的應(yīng)用、用汞做原料的工廠、含汞農(nóng)藥的施用等也是重要的汞污染源。汞進(jìn)入土壤后95%以上能迅速被土壤吸持或固定,這主要是土壤的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)有猛烈的吸附作用,因此汞簡(jiǎn)單在表層積累,并沿土壤的縱深垂直分布遞減。土壤中汞的存在形態(tài)有金屬汞、無(wú)機(jī)態(tài)與有機(jī)態(tài),并在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。在正常EH和PH范圍內(nèi),汞能以零價(jià)狀態(tài)存在是土壤中汞的重要特點(diǎn)。植物能

直接通過(guò)根系吸收汞,在好多狀況下,汞化合物可能是在土壤中先轉(zhuǎn)化為金屬汞或甲基汞后才能被植物吸收。無(wú)機(jī)汞有HgSO4、Hg(OH)2、HgCL2、HgO,它們因溶解度低,在土壤中遷移轉(zhuǎn)化能力很弱,但在土壤微生物作用下,轉(zhuǎn)化為具有猛烈毒性的甲基汞,也稱汞的甲基化。微生物合成甲基汞在好氧或厭

氧條件下都可以進(jìn)行。在好氧條件下主要形成脂溶性的甲基汞,可被微生物吸收、積累而轉(zhuǎn)入食物鏈,造成對(duì)人體的危害;在厭氧有酶催化下,主要形成二甲基汞,它不溶于水,在微酸性環(huán)境中,二甲基汞也可轉(zhuǎn)化為甲基汞。汞對(duì)植物的危害因作物的種類不同而異,汞在一定濃度下使作物減產(chǎn),較高濃度下甚至可使作物死亡。植物吸收和累積與汞的形態(tài)有關(guān),其順序是:氯化甲基汞>氯化乙基汞>醋酸苯汞>氯化汞>氧化汞>硫化汞。不同植物對(duì)汞吸收能力是:針葉植物>落葉植物;水稻>玉米>高果>小麥;葉菜類>根菜類>果菜類。土壤中汞含量過(guò)高,汞不但能在植物體內(nèi)累積,還會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生毒害,引起植物汞中毒,嚴(yán)重狀況下引起葉子和幼蕾掉落。汞化合物侵入人體,被血液吸收后可迅速?gòu)浬⒌饺砀髌鞴?當(dāng)重復(fù)接觸汞后,就會(huì)引起腎臟損害。鎘鎘主要來(lái)源于鎘礦、冶煉廠。因鎘與鋅同族,常與鋅共生,所以冶煉鋅的排放物中必有ZnO、CdO,它們揮發(fā)性強(qiáng),以污

染源為中心可波及數(shù)千米遠(yuǎn)。鎘工業(yè)廢水澆灌農(nóng)田也是鎘污染的重要來(lái)源。鎘被土壤吸附,一般在0-15cm的土壤層累積,15cm以下含量顯著減少。土壤中的鎘以CdCO3、Cd(PO4)2、及Cd(OH)2的

形態(tài)存在,其中以CdCO3為主,特別是在PH>7的石灰性土壤中,土壤中的鎘的形態(tài)可劃分為可給態(tài)和代換態(tài),它們易于遷移轉(zhuǎn)化,而且能被植物吸收,不溶態(tài)鎘在土壤中累積,不易被植物吸收,但隨環(huán)境條件的改變二者可相互轉(zhuǎn)化。如土壤偏酸時(shí),鎘的溶解度增高,而且在土壤中易于遷移;土壤處于氧化條件下(稻田排水期及旱田)鎘也易變成可溶性,被植物吸收也多。土壤對(duì)鎘有很強(qiáng)的吸著力,因而鎘易在土壤中造成蓄積。鎘在土壤中吸附遷移還受伴隨離子如Zn2+、Pb2、Cu2+、Fe2+、Ca2+等的影響,如鋅的存在就可抑制植物對(duì)鎘的吸收。2.對(duì)動(dòng)植物的危害

土壤中過(guò)量的鎘,不僅能在植物體內(nèi)殘留,而且也會(huì)對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生明顯的危害。鎘能使植物葉片受到嚴(yán)重傷害,致使生長(zhǎng)緩慢,植株矮小,根系受到抑制,造成生物障礙,降低產(chǎn)量,在高濃度鎘的毒害下發(fā)生死亡。

鎘對(duì)農(nóng)業(yè)最大的要挾是產(chǎn)生“鎘米〞、“鎘菜〞,人食用這種被鎘污染的農(nóng)作物,則會(huì)得骨痛病。另外,鎘會(huì)損傷腎小管,出現(xiàn)糖尿病,鎘還會(huì)造成肺部損害,心血管損害,甚至還有致癌、致畸、致突變[2]的報(bào)道。

鉛鉛是土壤污染較普遍的元素。污染源主要來(lái)自汽油里添加抗爆劑烷基鉛,汽油燃燒后的尾氣中含大量鉛,飄落在馬路兩

側(cè)數(shù)百米范圍內(nèi)的土壤中。另外礦山開(kāi)采、金屬冶煉、煤的燃燒等也是重要的污染源。在礦山、冶煉廠附近土壤含鉛量高達(dá)1500cm?kg以上[3]

。隨著我國(guó)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的快速發(fā)展“,三廢〞中的鉛也大量進(jìn)入農(nóng)田,一般進(jìn)入土壤中的鉛在土壤中易與有機(jī)物

結(jié)合,不易溶解,土壤鉛大多發(fā)現(xiàn)在表土層,表土鉛在土壤中幾乎不向下移動(dòng)。

植物對(duì)鉛的吸收與積累,決定于環(huán)境中鉛的濃度、土壤條件、植物的葉片大小和形狀等。植物吸收的鉛主要累積在根部,只有少數(shù)才轉(zhuǎn)移到地上部分。積累在根、莖和葉內(nèi)的鉛,可影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育,使植物受害。鉛對(duì)植物的危害表現(xiàn)為葉綠素下降。阻礙植物的呼吸及光合作用。谷類作物吸鉛量較大,但多數(shù)集中在根部,莖稈次之,籽實(shí)較少。因此,鉛污染的土壤所生產(chǎn)的禾谷類莖稈不易作飼料。

鉛對(duì)動(dòng)物的危害則是積累中毒。鉛是作用于人體各個(gè)系統(tǒng)和器官的毒物,能與體內(nèi)的一系列蛋白質(zhì)、酶和氨基酸內(nèi)的官能團(tuán)絡(luò)合,干擾機(jī)體多方面的生化和生理活動(dòng),導(dǎo)致對(duì)全身器官產(chǎn)生危害。

鉻鉻的污染源主要是鉻電鍍、制革廢水、鉻渣等。鉻在土壤中主要有兩種價(jià)態(tài):Cr6+和Cr3+3.治理措施

土壤受污染后,蓄積在土壤中的有害物質(zhì)能遷移到水、空氣

和植物中,最終進(jìn)入人體。土壤污染一旦形成,就會(huì)造成長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響,而且難以消除。因此,我們應(yīng)以“預(yù)防為主〞,積極做好土壤的保護(hù)工作。

土壤污染的防護(hù)要采取綜合措施,首先要