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极地多环境介质中重金属的分布及特征研究

王志广  
【摘要】:借助2010年11月至2011年4月中国第27次南极科学考察航次在普里兹湾和2012年7月至9月中国第5次北极科学考察在楚科奇海、白令海海域采集的部分沉积物、海水和生物样品,对样品中Cr、Cd、As、Hg、Ni、Ou、Ag、Pb等重金属含量做了系统分析。具体研究内容包括: 第一章:前言 系统介绍了海洋中重金属的污染、重金属的形态,其中重点介绍了重金属砷的形态分析及前处理技术,接下来介绍了目前关于重金属的检测方法、南北极及研究区域概况,最后对极地环境中重金属的研究进展做了阐述。 第二章:极地海水6种重金属元素的测定及其分布特征 应用具有碰撞/反应池系统的ICP-MS测定了普里兹湾12个站位、楚科奇与白令海17个站位海水样品中Cr、Cd、As、Hg、Ni和Cu6种重金属的含量。发现北极海水样品重金属含量普遍高于南极普里兹湾样品重金属含量。并与国家一类海水作了比较,极地海水重金属元素含量远远低于国家一类海水标准。同时分析了普里兹湾不同重金属的水平分布状况,发现不同重金属区域分布不存在一致性。在考察了不同重金属元素垂直分布状况的基础上,对重属元素之间的相关性作了考察,结果表明普里兹湾各元素之间相关性并不显著,而北极海域各元素之间相关性较为显著。 第三章:极地沉积物中重金属元素及稀土元素的分布特征 本章应用MARS Xpress微波消解仪微波消解极地沉积物样品,优化了消解体系,借助ICP-MS对处理好的样品进行检验分析,得出了样品中目标重金属元素的含量。建立了同时快速测定沉积物中10种重金属总量和同时测定16种稀土元素的检测方法。应用此方法,得到沉积物中重金属元素与稀土元素的含量,并对沉积物的稀土配分模式作了分析,结果显示,南极与北极沉积物稀土配分模式大致相同,均表现出轻稀土元素相对富集,而重稀土元素相对亏损。 第四章:微波消解-ICP-MS同时测定极地生物样品中重金属元素含量 本章以HNO3-H2O2作为消解体系,采用微波消解作为样品的前处理方法,借助ICP-MS测定了南极科学考察航次与北极科学考察航次采集鱼样中Cr、As、Zn、 Ni、Co几种重金属元素含量。结果显示,南极与北极鱼样元素含量明显不同。就 砷而言,凯西站位鱼样中As已达116.77mg/kg,超出国家海产品限量标准的上千倍。该方法为极地其他生物样品重金属的分析提供了科学的总量分析方法和实验条件。 第五章:毛细管电泳-电感耦合等离子体质谱联用技术测定蓝点马鲛中砷化学形态 建立了毛细管电泳(CE)与电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)联用技术分析检测砷胆碱(AsC)、砷甜菜碱(AsB)、As(Ⅲ)、二甲基砷酸(DMA).甲基砷酸(MMA)和As(V)6种形态砷化合物的方法。结果表明,6种砷化合物在20min内即可得到有效分离,各砷形态在2.0~50.0μg/L范围内线性关系良好,相关系数R2大于0.9978,检出限为0.10~1.08μg/L,5次平行测定中,6种砷化合物峰面积的相对标准偏差(RSD)为3.0%~7.0%。利用该方法成功对市售蓝点马鲛中砷化合物进行了测定,加标回收率为93%~98%,发现蓝点马鲛中的砷主要以AsB形式存在。该方法具有稳定性好、样品消耗量少、快速、简便等优点,为其他极地生物样品的砷形态研究提供了相关的技术支撑。


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