论文总字数：28851字

摘 要

论文采集南京工业大学校园内66个土壤样品及16个沉积物样品，测定其pH值，采用王水浸提法测定重金属/类金属总量。同时实验还研究了各样品中重金属/类金属CaCl₂提取态、EDTA提取态以及稀盐酸提取态含量。所提取的样品中元素含量采用用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES）分析。结果表明：所有样品Pb、Zn 、Cu和As含量均较低，根据国家土壤环境质量二级标准计算的污染指数均小于1。CaCl₂提取态含量低于仪器检测限，未检出。几种元素中Zn的EDTA提取态和HCl提取剂提取态的量高于其他元素。

关键词: 土壤及沉积物；总量；提取态；

Abstract

66 soil samples and 16 sediment samples from the campus of Nanjing Tech University were collected. pH value and the total contents of selected elements were analyzed. 0.01mol/L CaCl₂, 0.05mol/L EDTA and 0.1mol/L HCl were used to extraction the extractable fractions of the heavy metals from the soil samples and the sediment samples. The elements in the solution after extraction were analyzed by ICP-OES. Results showed the content of the tested elements (Pb, Zn, Cu and As) were below the value prescribed in National Soil Quality Standard (second order). The elements were not detected in solution extracted with 0.01mol/L CaCl₂. Amount of Zn extracted by 0.05mol/L EDTA and 0.1mol/L HCl were higher than amount of other elements extracted by 0.05mol/L EDTA and 0.1mol/L HCl.

Key words: soil and sediment; Total amount; extractable fraction;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1引言 1

1.2重金属污染现状 1

1.3重金属来源及危害 2

1.3.1重金属的主要来源 2

1.3.2土壤中重金属来源及危害 3

1.3.3水体中重金属来源及危害 3

1.4重金属在土壤及沉积物中的形态特征 3

1.4.1重金属在土壤及沉积物中的形态及划分的意义 3

1.4.2重金属在土壤及沉积物中的形态分析方法 4

1.5本研究的目的和意义 4

第二章 材料与方法 5

2.1样品采集与预处理 5

2.1.1样品采集： 5

图2-1南京工业大学校内地图 5

2.1.2预处理： 5

2.2研究方法 6

2.2.1pH测定方法 6

2.2.2重金属总量的测定 6

2.2.3土壤样品中重金属生物可利用形态的提取 6

第三章 结果与讨论 8

3.1 各样品pH测定结果 8

3.2元素总量 9

3.2.1 各土壤样品元素总量测定结果 9

3.2.2 各沉积物样品元素总量测定结果 12

3.2.3 各样品元素污染指数计算 13

3.3 各样品元素CaCl₂提取态测定结果 17

3.4 各样品元素EDTA提取态测定结果 18

3.4.1 各土壤样品元素EDTA提取态测定结果 18

3.4.2 各沉积物样品元素EDTA提取态测定结果 21

3.5 各样品元素稀盐酸提取态测定结果 23

3.5.1 各土壤样品元素稀盐酸提取态测定结果 23

3.5.2 各沉积物样品元素稀盐酸提取态测定结果 26

第四章 结论 28

参考文献 29

致 谢 31

第一章 绪论

1.1引言

随着世界人口的急速增长，工业化进程的不断推进，能源开发和城镇建设的飞速发展，使人们在享受工业文明创造的丰硕果实的同时，也遭受了随之而来的环境污染及生态破坏的危害。潜在性有毒物质排放到生物圈中，其中大部分进入土壤中，对土壤环境和人的健康构成严重威胁，造成的环境污染问题越来越严重。重金属、农药、化肥等污染都是比较典型的污染。其中，重金属作为一种难以降解的污染物，具有富集性、长期性、隐蔽性、不可逆转性和生物累积性等污染特征^[1]。它们通过食物链排放到土壤中，直接对生长在被污染的土壤上的植物造成伤害，并且通过食物链直接或间接地对人体健康造成伤害。通过各种途径进入水体的重金属元素不断累积在沉积物中，通过吸附、絮凝、沉淀等作用改变其在沉积物中的分布^[2]，最终通过底栖生物的富集作用对生态系统构成直接或间接威胁。因此，由重金属引起的环境污染问题日益受到关注。目前，国内外学者对土壤及沉积物中重金属总量和形态的研究主要基于土壤及沉积物中重金属全量及其外源来评价土壤及沉积物中重金属对环境的影响力^［3-5］。然而，重金属全量并不能完全表示其对环境影响力的大小。大量生物研究表明，重金属在环境中的赋存形态与它在环境中的迁移转化和生物毒性密切相关，形态不同，重金属生物毒性、活性、迁移特征也不同^［6］。因此，重金属在环境中的形态组成的研究对于了解重金属的人为污染状况、迁移转化规律、生物有效性及重金属的潜在生态风险等有重要的意义。

1.2重金属污染现状

在以前相当长的一段时间内，国内的一些企业只追求经济利益最大化，却忽视了企业发展过程中对环境造成的严重影响，形成“以环境换发展”的发展模式。近些年，污染事故的频频发生是人们开始重视环境污染问题。在众多污染事故中，重金属污染事故的发生频率最高。2005年以来，重金属污染事故接连不断，一次更比一次严重。据研究表明^[7]：目前我国受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的

农业用地面积有近2500万hm²，尤其是每年被重金属污染的粮食多达1200万t。其中以Hg和Cd污染面积最大。除了土壤受重金属污染外，我国部分地区的地表水等也不同程度的受到重金属污染。如2008年，我国连续发生了湖南的辰溪县、贵州的独山县、广西的河池、河南的大沙河、云南的阳宗海共五起砷污染事件。2009年8月份，湖南发生镉污染、陕西儿童血铅超标及山东临沂发生砷污染事件。2010年广东清远、江苏盐城又发生儿童血铅超标等，以上事件都是国内重金属污染受到关注和讨论的导火索，同年2月份，重金属污染事件被认为是全国生态文明建设十大负面事件的第一位。目前我国在这方面的法律效应还不够完善，虽然有相关法律出台，但仍处于雏形的阶段，严重缺乏深入的研究、强制性检测的手段和法律的保护。

1.3重金属来源及危害

重金属一般以极其微量的浓度广泛存在于自然界中，由于人类长期对重金属的开采、冶炼、加工、制造等商业活动的频繁，导致重金属如Cd、As、Cu、Pb、Zn等进入大气、土壤、湖泊等环境介质中，富集在动物或植物体内，在通过食物链进入人体内，危害人体健康。

1.3.1重金属的主要来源

重金属主要来源有三个：自然来源、农业污染源和工业污染源。重金属的自然来源只占其中一小部分，只是由于地质条件和环境背景的特殊，导致重金属含量很高，从而导致农作物及人体含大量重金属。农业污染源是重金属的主要来源之一，在整个农业运作过程中，重金属经由污水灌溉和农药化肥等途径进入土壤，从而使得重金属含量蹭蹭升高。下雨天产生的径流也会把被重金属污染的土壤冲进水体中，增加了水体及沉积物中重金属的含量。此外，用于杀虫的杀虫剂中所含有的Cd、As、Cu等重金属，通过施肥也进入土壤中。工业污染源，顾名思义，是各环境介质中最主要的来源，大到矿采业、冶金业，小到皮具、电子产品等加工业、化学品制造业，乃至食品生产及食品生产过程中所接触的机械等都会带来重金属污染。采矿、选矿、冶炼、加工运输等工业生产过程中，排放的废水、废气、废渣，都会带来非常严重的污染，最后富集到人体，危害健康。

重金属污染的来源最主要的是人为造成的，人为活动将重金属及其他化学物质施加到环境中，从而导致重金属含量超标，生态环境恶化。对植物来讲，重金属会减缓植物的光合作用，抑制有机养分的矿化使土壤中氮和磷的供应降低。对于人和动物来讲，它可以从人体皮肤直接接触，也会通过食物链方式进入体内从而累积^[8]。累积到一定程度就会威胁人体组织器官，严重伤害身体。因此，掌握土壤、水体中重金属的来源及危害是非常必要的。

1.3.2土壤中重金属来源及危害

人类活动是重金属污染的最主要渠道，随着矿业发展及利用，各类化学药品、农药、化肥的生产以及城市和工业污水的农用，导致重金属污染日益严重。重金属进入土壤有以下途径：大气沉降、污水灌溉、农用化学品、工业废水和生活垃圾。大气通过沉降、扩散、迁移进入土壤；工业和生活污水通过土壤灌溉使得重金属进入土壤；随着人类对产量的追求和化学药品的研究的深入，含大量重金属的化肥农药进入农药生产，在施用过程中释放出来；工业是重金属污染的罪魁祸首，在冶炼业、化工、皮具、火力发电、电镀等领域，固废堆积会产生高浓度重金属。而生活垃圾中，如塑料产品等也会产生重金属污染的情况。

1.3.3水体中重金属来源及危害

从对人体健康角度对水中金属元素进行分类：一是人体所必须的常量元素（如Na、Ca、Mg）和微量元素（如Fe、Cu、Zn、Si），当人体含量过多或过少都是不利的；二是对人体影响严重的重金属元素（如Cd、As、Cu、Pb、Hg）；三是存在于人体中生理功能不明确的元素（如Li、Al、B、Ti）。水体中金属对人体的危害程度既取决于金属种类、理化性质、生物毒性等，又取决于金属的浓度和存在的形态。重金属对水体的污染主要是重金属排入后，造成水质及底泥化学性质及存在形态发生改变。重金属进入水体有以下途径：采矿和冶炼、金属加工、废电池处理、电子产业、染料、农药化肥等人为因素。

1.4重金属在土壤及沉积物中的形态特征

1.4.1重金属在土壤及沉积物中的形态及划分的意义

重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构四个方面，即某一种

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