实验题目土壤中Cu的污染分析实验一、实验目的与要求一、实验目的与要求（1）了解重金属Cu对生物的危害及其迁移影响因素。

（2）了解重金属Cu的污染及迁移影响因素。

（3）掌握土壤消解及其前处理技术。

（4）掌握原子吸收分析土壤中金属元素的方法。

（5）掌握土壤中Cu污染评价方法。

二、实验方案1.仪器原子吸收分光光度计电热板量筒100mL烧杯（聚四氟乙烯）吸量管、50mL比色管、电子天秤2.试剂浓硝酸GR、浓盐酸GR、氢氟酸GR、浓高氯酸GRCu标准储备液、Cu的使用液3.实验步骤（1）三份待测土样，约0.5g分别置于3个聚四氟乙烯烧杯；（2）向烧杯加入2ml蒸馏水湿润土样后，再加入10ml HCl并在电热板上加热至近干；（3）往烧杯中加入10ml HNO3，置于电热板上加热至近干；（4）往烧杯中加入5mlHF，置于电热板上加热至近干；（5）往烧杯中加入5mLHClO4，于电热板上加热至冒白烟时取下冷却；（6）取3支50ml具塞比色管，分别向管中加入2mlHNO3,分别对应加入冷却好的消解土样后，再加水稀释至刻度线；（7）如果溶液比较混浊，则要过滤再进行测定。

（8） AAS测定。

三、实验结果与数据处理Cu标准溶液曲线各个区域土壤中Cu的含量 mg/kg教学区1 2 3 4 5 6 7 8 实（1-2）2 实（1-2）4 实（2-3）1 工（3-4）3 教1 教2 教5 图117.83 13.01 24.78 8.56 16.76 6.30 12.49 7.09生活区1 2 3 4 5 6 东1 东2 东12 东14 二饭教寓5.49 19.27 6.20 2.11 13.70 16.18其他区1 2 3 4 5 6 7 8行山3 行山4 行山5 体1 体4 南商1 南商4 中心湖1 15.96 7.75 9.93 9.65 8.46 16.80 9.47 9.30外环区1 2 3 4 5 6 7 8外1 外2 外6 外4 公4 公10 农田2 农田414.80 14.13 15.53 12.41 59.07 10.88 10.46 24.24四、结论1.数据可靠性评价由图可知标准曲线的相关系数均为R2=0.9995，可知在数据处理的过程中，由标准溶液产生的误差是可忽略不计的。

但是本次实验，人为的误差相当大，在整个实验过程中发现，有好几个组的几个样品都已经蒸干了，这已经对样品造成了很大的误差，而且由此本次实验消解后的样品都普遍比较混浊，所以都要过滤。

在过滤过程中不断地转移样品，会不断稀释样品的浓度，所以造成了本次实验的样品含量普遍偏低。

2.土壤重金属的污染分析与评价根据《土壤环境质量标准》（GB15618-1995），对土壤中Cu的环境质量指标和相关规定。

则根据此标准，可得出各采样点的土壤重金属项目的等级评价由于本次实验没有测试土壤的pH值，则查找相关资料可知广州市的土壤均偏酸性，且平均pH值为5.78，根据此土壤pH值进行环境质量评价。

主要评价参数为土壤单项污染指数和土壤综合污染指数。

结果见下表。

依据土壤污染分级标准，则可得出如下结论。

土壤质量评价结果表项目Cu平均土壤单项污染指数0.39土壤综合污染指数 1.02污染等级警戒限污染水平尚清洁从土壤中重金属质量评价结果来看，对于各采样点的土壤中铜质量指标绝大多数都能达到自然背景下的一级标准,所以从单项污染指数分析，铜的污染水平虽然尚属清洁，但土壤综合指数已达到1.02，已有轻微污染问题，但由数据分析可知，单项指数是比较低的，但综合污染指数却很高，由综合污染指数的公式可知，在此起关键作用的是污染最高值，在所有数据中“公4”这一组的数据要远远大于其他的组的，所以如果排除其影响，综合污染指数将会是比较低的。

下面对实验所测土壤的采样点进行分区，分为教学区、生活区、外环区、其他区，4个区域，并作比较。

各分区的重金属含量柱形图如下：从上图可以看出，在教学区，土壤中的铜含量较高，且主要出现在实验楼和靠近实验楼的采样点，从柱形图上也可以看出其数值都超过10mg/Kg，但教5是此区域外最高的，有12.9 mg/Kg，如果不是实验过程或采样的人为误差，则是所采样的地方受到铜的一定污染。

在生活区内，土壤中铜的含量都不是很高，最高含量都不超过20mg/Kg，平均值也只有10.49mg/Kg。

这证明东区的在重金属铜污染方面还是清洁的。

其他区，这区的采样点分别由行政楼后山、体育馆、南区商业中心和中心湖四个部分组成，对这四个区域的数据分析发现，其铜污染程度都很小，基本和生活区一致，所以从里对比教学区的教5样品，可以得知，教5的样品明显都比周围的样品点都要高一点，应该是实验过程中存在人为误差。

外环区，从图中可得知，外环路上的四个样品和农田的两个样品点的数值都比其余区要高，除了公4和农田4两个数据，其余六个数据都相差不大，证明有一定的可靠性，而公4这个数据比所有数据都要高很多，所以可以得出结论就是，不是人为的误差就是采样点受到了污染。

综上所述，在所分的4个区域中，外环、农田区的土壤中铜含量最高，已属于轻污染范畴。

其他区域的土壤中重金属铜的含量分布都较为低和平均，土壤质量尚属清洁，不存在污染问题。

3.处理方案因土壤重金属污染具有污染范围广、持续时间长、污染隐蔽性、无法被生物降解等主要特点，土壤重金属污染的治理一直是个难以解决的难题。

目前虽有一些可行的治理方法及理论，但都未能真正解决土壤的重金属污染问题，对于一些污染程度非常高的土壤治理，大多只能选用固化剂将土壤中重金属固定下来以防止其迁移、转化。

下面介绍一些目前常用的土壤重金属污染处理方法。

常用治理方法主要包括工程治理、生物治理、化学治理及农业治理方法。

工程治理效果彻底、稳定，但实施复杂、治理费用高、易引起土壤肥力下降；生物治理实施简便、投资少，对环境破坏小。

生物法一般有植物修复和微生物修复等。

植物修复通过超积累植物吸收土壤中的重金属，比较安全但是修复周期长；微生物修复通过土壤中微生物降解重金属，但是影响修复效果的因素较多，且治理效果不理想，目前应用较少；化学方法治理效果和费用都适中，但容易再度活化；农业治理方法易操作、费用低，但是周期长、效果不显著。

综上，根据不同的污染项目特点及对治理效果、周期及经费要求，应选择最适宜的治理方法。

五、问题与讨论1.假如对大学城广工校区土壤表层Pb进行污染调查，请画图说明如何布点？采样需要那些工具？需要注意那些方面？（1）对于采样布点，因是进行污染调查，所以首先按广工校区的监测范围将其合理地划分采样单元，即根据校园内的不同功能区来划分，再在各个划分区域内于现有的或可能的污染点内布点，同时在不受污染影响的地方选择对照采样单元，每个采样单元最少采3个采样点，而且要根据具体的采样地点地形的不同选择不同的采样点布设方法。

需要用到的工具主要有土壤采集器，收集袋以及土样后期处理需要用到的筛子等。

（2）分划出的采样区域大致如下图所示：布点平面图其具体的采样点可以参照下表：2.利用原子吸收测定土壤中重金属的消解方法有那些？请简要说明。

酸分解法：酸分解法也称消解法，是测定土壤中重金属常选用的方法。

将土壤样品加入PVC烧杯中加上水和盐酸放在电热板上加热至近干，再加入浓硝酸继续加热至近干，加入HF加热至近干，加入HClO4加热至白烟没了，然后移至比塞管定容，如果混浊则过滤，然后分析。

碱熔分解法：将土壤样品与碱混合，加入适量熔剂（用碳酸钠熔融时应先在坩埚底垫上少量碳酸钠或氢氧化钠）充分混合，移入马弗炉中高温熔融，熔融后待冷后却移至烧杯中，放在电热板上加水和（1+1）盐酸加热浸取和中和、酸化熔融物，待大量盐类溶解后，滤去不溶物，滤液定容然后分析。

高压釜密闭分解法：将用水润湿，加入混合酸并摇匀的土样放入能严格密封的聚四氯乙烯坩埚内，置于耐压的不锈钢套筒中，放在烘箱内加热分解。

微波炉加热分解法：将土壤样品和混合酸放入聚四氯乙烯容器中，置于微波炉内加热使土壤分解。

3.土壤中重金属污染的评价方法有那些？各自的缺点是什么？（1）单因子指数法。

因子指数法是国内通用的一种土壤重金属污染评价方法，是国内评价土壤、水、大气和河流积物重金属污染的常用方法，该模型只能反映各个污染物的污染程度，不能综合、全面地反应土壤的污染程度。

（2）内梅罗综合指数法。

将单因子污染指数按一定方法综合起来进行评价的方法。

能反映各种污染物对土壤环境的作用，没有考虑到土壤中各种污染物对作物的毒害的差别，只能反映污染的程度而难于反映污染的质变特征。

（3）几何均值综合评价模式。

可以体现出较大数值污染因子在综合污染指数中的作用，但是在某些情况下会反复提升或降低其作用，使结果失真。

（4）污染负荷指数法。

污染负荷指数法是从重金属污染水平的分级研究中提出来的一种评价方法，被广泛应用于土壤和河流沉积物重金属污染的评价。

不能反映重金属的化学活性和生物可利用性，且没有考虑不同污染源所引起的背景作用。

（5）地积累指数法。

其侧重单一金属，没有考虑各生物有效性、各因子的不同污染程度贡献及地理空间差异（6）沉积物富集系数法。

考虑到沉积物中重金属的背景值，能反映重金属污染的来源、化学活性，但只侧重单一金属，不能反映整体污染水平。

（7）潜在生态危害指数法。

潜在生态危害指数法一套应用沉积学原理评价重金属污染及生态危害的方法，是结合环境化学、生物毒理学、生态学等方面的内容，以定量的方法划分出重金属潜在危害的程度。

这种方法的加权带有主观性。

（8）模型指数法：模糊数学模型、灰色聚类模型、层次分析法。

难以确定各指标的权重，而这个恰是效果好坏的关键。

（9）基于GIS的地统计学评价法。

如果变异函数和相关性分析的结果表明区域化变量的空间相关性不存在，则不适用（10）健康风险评价方法。

这方法还没有公认的可广泛接受的模型或方法，因而在实际运用中，应结合评价矿区土壤重金属含量、生物中重金属含量、评价的目的以及可参考值，来选择适当的评价方法。

（6）环境风险指数法。

该方法规定了相应的环境风险划分标准，可定量地度量重金属污染的土壤或沉积物中样品的环境风险程度。

但不能反映出重金属在这个时间和空间的变化特征。

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