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《昆明理工大学》 2012年
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某铅锌冶炼厂周边土壤及植物中重金属测定与污染特性分析

周佳丽  
【摘要】:重金属原义是指包括金、银、铜、铁等比重大于5的金属,在人体中累积到一定程度会造成慢性中毒,引起人的头痛、头晕、神经错乱、关节疼痛、结石、癌症等;尤其对消化系统、泌尿系统的破坏极其严重,这使其成为环境中重要的研究对象。随着社会的快速发展,大量重金属污染物排入环境中。土壤作为宝贵的自然资源,人类赖以生存的物质基础,因土壤资源大量的开发利用,化学产品的使用和污泥污水的农用,重金属不断积累在土壤中,这不仅影响土壤本身,还会通过土壤-植物-人体系统将重金属转移到人体中,危害其健康。且重金属在土壤-植物中产生污染的过程具有长期性、隐蔽性和不可逆性的特点,一旦进入生物体内,就难以排除。同时,随着重金属污染范围的不断扩大以及污染程度的不断加深,国家重金属污染的形势日益严峻,全国各地都发现了不同程度的重金属污染区。 本论文以现今呈高发态势的重金属污染这一环境问题为出发点,选取了铅锌冶炼工业区为研究区域,通过采集典型铅锌冶炼厂周边土壤及植物,调查研究了土壤重金属总量及各形态含量,探讨了研究区域内土壤和植物的重金属污染现状,为控制重金属污染及防止人体重金属暴露工作提供进一步的基础数据和科学借鉴。 1)在查阅文献资料的基础上确定了微波消解土壤重金属方法。考虑微波消解温度、消解时间及消解酸体系之间的相互作用,用中心复合设计(CCDs)对标准物质(土壤GBW07445)中的重金属总量(Cd, Cu, Pb和Zn)测定进行实验设计,测定均采用火焰原子吸收光谱法(FAAS)。测定结果显示,在总量测定过程中,Cd、Cu,Pb和Zn的相对误差分别为9.38%,5.38%,2.83%和1.95%,结果显示所建立方法适宜土壤重金属总量测定。消解条件为4mlHNO3,2m1H202和1mlHF在200℃下消解0.2gCRM5分钟,消解过程总时间为26min。 2)在查阅文献资料的基础上确定了微波萃取土壤重金属方法。考虑微波萃取温度、萃取时间之间的相互作用用中心复合设计(CCDs)对标准物质(土壤GBW07445)中的重金属进行萃取分析。Cd、Cu、Pb和Zn萃取产生的相对误差范围分别为5.88%-16.7%,0%-12.5%,1.24%~12.5%和1.18%-11.0%。萃取结果为:F1:65℃下萃取50s;F2:70℃下萃取90s;F3:100℃下萃取260s,F4:80℃下萃取30s;F5:和确立的微波辅助消解(MAD)重金属总量方法相同。 3)使用建立的微波辅助消解及萃取方法分析了研究区土壤中重金属总浓度及形态分布同时测定了植物中重金属含量。Pb、Zn、Cd的总浓度超过了《土壤环境质量标准》规定的三级标准,其浓度大小为ZnPbCuCd。不同重金属的形态分布有不同规律,Pb以F3和F2为主,Zn以F5和F2为主,Cu以F4和F3为主;Cd以F1和F2为主,而F1和F2有较强的生物利用性,使得该地区的植物重金属污染呈现出相关趋势。 4)对研究区植物中的重金属测定分析显示所采集植物对不同重金属的富集能力大小总体为Cd、ZnCuPb。对于植物的不同组织,Cd, Zn, Cu和Pb的富集系数Bioconcentration factor (BCF)变动范围分别为3%~43%,2.7%-35%,1.4%~12%和0.4%-5.1%。在不同植物中Cu、Zn、Cd和Pb的含量均类似于或高于其他研究结果,变化范围分别为:9.82-39.3mg-kg-1,1321-3153mg-kg-1,4.47-18.9mgkg-1和28-102mg-kg-1。 5)不同植物的不同组织对各重金属的富集能力有所差异。马铃薯,蒜苗和小白菜的茎和叶中,其富集能力大小均为CdZnCuPb,菖蒲,油菜,紫花苜蓿和萝卜的茎和叶中其大小为ZnCdCuPb。而灰条菜和茴香的叶和茎中富集能力却有所相同,灰条菜茎中各重金属富集能力大小为ZnCuCdPb,而其叶中为ZnCdCuPb;在茴香的茎中各金属富集能力大小为CdZnCuPb,而叶中为ZnCdCuPb。 6)依据测得的土壤和植物中的重金属含量,研究了植物对土壤重金属的富集情况。植物不同组织对金属的富集能力大小基本为叶茎。而对Pb、Zn、Cu、Cd的富集,不同植物也表现出了不同的富集能力,对Pb富集能力最强的为茴香叶,最弱的为马铃薯茎。对Cu富集能力最强的为马铃薯叶,最弱的为蒜苗茎。对Cd的富集能力最强的为马铃薯叶,最弱的为蒜苗鳞茎。对Zn的富集能力最强的为灰条菜叶,最弱的为蒜苗鳞茎。除此之外,对研究区蔬菜可食部分如蒜苗鳞茎、小白菜和茴香中的重金属浓度及茎和叶中总浓度也进行了分析。 研究结果显示研究区的土壤和植物都受到了不同程度的污染,不同的植物对土壤中重金属都有一定的富集能力,会通过食物链富集在人体中,危害人体健康。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X830

【参考文献】
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