一种土壤活性态铅的检测方法
【专利摘要】土壤重金属铅对植物产生毒害作用，并通过食物链对人体健康造成威胁；现用土壤重金属铅检测方法是测定土壤重金属铅全量，检测过程复杂，测定结果中很大一部分土壤重金属铅不具备生物有效性。土壤活性态铅检测方法检测出的土壤活性态铅，能最大限度反映土壤重金属铅与植物根系吸收之间关系，表征土壤重金属污染状态。土壤活性态铅检测采用超大量土壤分析取样量，二乙三胺五乙酸为螯合剂，氯化钙中钙离子为螯合浸提平衡剂，三乙醇胺作为缓冲剂，螯合浸提出土壤活性态铅；用原子荧光分光光谱法，采用低质量浓度标准曲线，保证土壤中超微量土壤活性态铅的检出。土壤活性态铅含量的表示单位为μg/kg或10?3mg/kg。
【专利说明】
一种土壤活性态铅的检测方法
技术领域
[0001 ]本发明属于农业领域，专利代码为A99;具体涉及土壤中易被植物根系吸收，并能 进入农业生产收获品中，影响农产品质量的土壤活性态重金属铅的分析检测方法。
【背景技术】
[0002] 土壤重金属主要包括镉(Cd)、汞(Hg)、砷(As)、铅(Pb)、铬(Cr)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍 (Ni)、硒(Se)、锑(Sb)、铋(Bi)等重金属元素;重金属在土壤中的存在形态可分为五类，第一 是存在于硅酸盐、原生和次生矿物等土壤晶格中，是自然地质风化过程的结果，在自然界正 常条件下不易释放，能长期稳定在沉积物中，不易为植物吸收;其次是铁锰氧化物结合态重 金属，是以矿物的外囊物和细粉散颗粒存在，活性的铁锰氧化物比表面积大，吸附或共沉淀 阴离子而成；第三是碳酸盐结合态重金属，是土壤中重金属元素在碳酸盐矿物上形成的共 沉淀结合态；固定在土壤晶体中，或与土壤中其它物质结合成难溶状态的重金属不具备生 物有效活性，不能被植物吸收而进入食物链;第四是有机结合态重金属，它是土壤中各种有 机物及矿物颗粒的包裹层等与土壤中重金属螯合物，螯合程度决定了该重金属是否能被植 物吸收;第五种形态是土壤中可交换态重金属，它是吸附在粘土表面、腐殖质及其它成分上 的金属，它对环境变化敏感，易于迀移转化，能被植物吸收，最能反映土壤生物毒性。
[0003] 可交换态重金属及有机结合态重金属具有相当强的活动性和生物可利用性，土壤 中的重金属会植物产生毒害作用时，会引起株高度、主根长度、叶面积等一系列生理特征的 改变，从而影响植物生理生态过程、植物产量和品质；它们可以在生物体内积蓄，导致农作 物中毒、减产、直至死亡，影响生态系统的安全性;最后通过食物链进入人体，直接对人体健 康造成威胁;铅是一种积累性毒物，人类通过食物链摄取铅，也能从被污染的空气中摄取 铅，长期接触铅及其化合物会导致心悸，易激动，血象红细胞增多;铅侵犯神经系统后，出现 失眠、多梦、记忆减退、疲乏，进而发展为狂躁、失明、神志模糊、昏迷，最后因脑血管缺氧而 死亡。
[0004] 在自然界中铅多以化合物的性质存在，铅化合价为+2和+4;GB5749-2006生活饮用 水卫生标准规定，铅浓度不得超过0.01mg/L ;GB3838-2002铅地面水环境质量标准I类~Π 类水彡0 · 01mg/L、ΙΠ 类~IV类水0 · 011 ~0 · 05mg/L、V类水0 · 051 ~0 · 10mg/L;GB15618-1995 铅全量土壤环境质量标准一级<35mg/kg、二级35 · 1~350mg/kg、三级350.1~500mg/kg; 土 壤铅污染的防治难度大，物理工程修复措施投资大、并且会破坏土壤结构，修复效果不明 显;化学修复技术存在修复不彻底等问题。
[0005] 现用土壤重金属铅分析检测方法是测定土壤中重金属的全量，按照国家标准，全 量铅是土样经盐酸-硝酸-高氯酸(或盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸）消解后，彻底破坏土壤的 矿物晶格，使试样中的待测元素全部进人试液;然后，将试液注人石墨炉中，经过预先设定 的干燥、灰化、原子化等升温程序使共存基体成分蒸发除去，同时在原子化阶段的高温下铅 化合物离解为基态原子蒸汽，并对空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收，在选择的 最佳测定条件下，通过背景扣除，测定试液中铅的吸光度，并与标准系列比较定量；目前采 用该方法测定的土壤全铅含量只有一部分能通过植物根系进入植物体内，其余部分是固定 在土壤晶体中、或与土壤中其它物质结合成难溶状态，不具备生物有效活性，因此测定结果 不能代表土壤活性态铅对植物吸收的影响状态。
[0006] 本专利是在对秦岭巴山区域土壤重金属铅全量、土壤活性态铅含量与农产品中重 金属铅全量进行检测分析的基础上，研究土壤重金属全量、活性态含量与农产品重金属铅 全量的相关性，创建了 "一种土壤活性态铅的检测方法"，该分析方法分析出的土壤活性态 铅含量能最大限度反映出土壤重金属铅与植物吸收之间的关系，表征土壤重金属污染状 态;经检索国内外相关文献，未发现有与"一种土壤活性态铅的检测方法"相同内容的报道。
【发明内容】
[0007] 土壤活性态铅的检测分析采用二乙三胺五乙酸浸提一原子荧光光谱仪法;采用二 乙三胺五乙酸-氯化钙-三乙醇胺缓冲溶液作为浸提剂，螯合浸提出土壤活性态铅，用原子 荧光光谱仪法测定;其中适量的二乙三胺五乙酸为螯合剂，适量的氯化钙中钙离子为螯合 浸提平衡剂，氯离子防止石灰性土壤中游离碳酸钙的溶解，避免因碳酸钙所包蔽的铅元素 释放而产生的影响；适量的三乙醇胺作为缓冲剂，能使溶液pH保持7.3左右，同时三乙醇胺 也对碳酸钙溶解也有抑止作用。
[0008] 在2:1的水土比前提下，尽可能增加土壤样品数量以保证土壤中含量很低的土壤 活性态重金属铅的检出，称取通过2mm孔径尼龙筛的风干土样20.00g于200mL塑料瓶中，加 入25 °C ± 2 °C的二乙三胺五乙酸-氯化钙-三乙醇胺浸提剂40mL，盖好瓶盖，摇匀，在25 °C ± 2 °〇的条件下，以180r.min-1±20r .min-1的频率振荡2h，振荡液用离心机离心5分钟后立即过 滤，保留滤液并在48h内完成测定，同时做空白试验。
[0009] 采用超低质量浓度标准曲线，尽可能发挥原子荧光光谱仪超微量元素检测功能， 以保证土壤中含量很低的土壤活性态铅的检出；具体方法是使用常规测量中250.〇 yg//L铅 标准使用液浓度的1/25作为本发明中的铅标准使用液浓度，即10.0 yg/L;标准曲线采用超 低质量浓度标准曲线，铅标准曲线最大上限取2. Oyg/L，零点之上第一个浓度值使用常规测 量中铅标准液浓度1. 〇yg/l的1/5，即0.2yg/L铅作为本发明中零点之上第一个标准曲线浓 度值。
[0010] 土壤活性态铅含量的表示单位是每千克土壤中活性态铅的微克数或毫克数，表示 单位为:yg/kg或A X 10-3mg/kg，土壤中活性态重金属铅含量大约在0 · 000 lmg/kg~0 · 0 lmg/ kg，即0. lyg/kg~10yg/kg之间，以正常国际标准mg/kg表示单位时存在表述单位缺陷，为读 取和记录方便，以yg/kg或A X l(T3mg/kg表示土壤活性态铅单位更加切合实际。
【具体实施方式】
[0011] 土壤活性态铅一种检测方法：螯合浸提一原子荧光光谱仪法;采用二乙三胺五乙 酸-氯化钙-三乙醇胺缓冲溶液作为浸提剂，其中二乙三胺五乙酸为螯合剂，氯化钙为螯合 浸提平衡剂，三乙醇胺为缓冲剂，能使溶液pH保持7.3左右，螯合浸提出土壤活性态铅，用原 子荧光光谱仪法，采用超低质量浓度标准曲线，测定土壤活性态铅。
[0012]主要仪器设备：1、分析天平:精度为0.0001g;2、原子荧光光度计;3、铅元素空心阴 极灯;4、酸度计;5、恒温(控温25°C±2°C)往复式或旋转式振荡机，或放置在恒温室内的普 通振荡机，满足180r · min-1±20r · min-1的振荡频率或达到相同效果;6、离心机;7、200mL 带盖塑料瓶或250mL三角瓶。
[0013] 试剂及试剂配制： 13.1、 试剂：1、二乙三胺五乙酸：优级纯；2、三乙醇胺：优级纯；3、氯化钙（CaCl2 · 2H2O):优级纯;4、盐酸(HC1):优级纯，P=1 · 19g/mL; 5、氢氧化钾(Κ0Η):优级纯;6、硼氢化钾 (KBH4):优级纯;7、铁氰化钾(K3[Fe(CN) 6]):优级纯;8、高纯金属铅;9、氨水； 13.2、 50%盐酸溶液:移取500mL盐酸用实验用水稀释至1 OOOmL; 13.3、 50%氨水溶液:移取500mL氨水用实验用水稀释至1000mL; 13.4、 螯合浸提剂配制方法:称取1.967g二乙三胺五乙酸，溶于14.92g (约13.3mL)三乙 醇胺和少量水中；再将1.47g氯化钙(CaCl2 · 2H20)溶于水后，一并转入1L容量瓶中，加水至 约950mL;在酸度计用盐酸溶液或50%氨水溶液调节pH至7.3，用水定容，贮于塑料瓶中待用； 13.5、 载流液:2%盐酸溶液;移取20mL盐酸用实验用水稀释至1000mL; 13.6、 还原剂:1.5%硼氢化钾溶液+1.5%氢氧化钾溶液+1.5%铁氰化钾溶液;称取7.5g氢 氧化钾放入盛有100mL实验用水的烧杯中，玻璃棒搅拌待完全溶解后再加入7.5g硼氢化钾、 7.5g铁氰化钾，搅拌溶解，定容至500mL;此溶液当日配制，用于测定铅； 铅(Pb)标准溶液： 14.1、 铅标准备液p=100.0mg/L ;购买市售有证标准物质/有证标准样品，或准确称 取0.1000g(精确至0.0002g)高纯金属铅于50mL烧杯中，加人10mL硝酸溶液，微热溶解。冷却 后转移至1 〇〇〇mL容量瓶中，用水定容至标线，摇匀； 14.2、 铅标准中间液:P=1.00mg/L;移取铅标准贮备液5.00ml，置于500mL的容量瓶中， 加人5. OmL硝酸溶液，用水定容至标线，混匀； 14.3、 铅标准使用液:P=10.0yg/L;移取铅标准中间液5.00ml，置于500mL容量瓶中，用 浸提液定容至标线，混匀；用时现配。
[0014] 浸提待测液制备：称取通过2mm孔径尼龙筛的风干土样20.00g于200mL塑料瓶中， 加入25 °C ± 2 °C的二乙三胺五乙酸-氯化钙-三乙醇胺浸提剂40mL，盖好瓶盖，摇匀，在25 °C ± 2 °C的条件下，以180r. min-1 ± 20r. min-1的频率振荡2h，振荡液用离心机离心5分钟后立 即过滤；分取25. OmL滤液置于50mL容量瓶中，加入50%盐酸2. OmL，用二乙三胺五乙酸-氯化 钙-三乙醇胺浸提剂定容至标线混匀待测;在48h内完成测定，同时做空白试验。
[0015] 分析测定： 16.1、 原子荧光光度计的调试:原子荧光光度计开机预热，按照仪器使用说明书设定灯 电流、负高压、载气流量、屏蔽气流量等工作参数，预热铅元素空心阴极灯20分钟;参数见表 1; 表1原子荧光光度计的工作参数
16.2、 铅校准系列的制备： 分别移取 P=l〇 · 〇yg/L 铅标准使用液 0 · 00、1 · 00、2 · 00、3 · 00、5 · 00、7 · 00、10 · 00mL 于 50mL 容量瓶中，分别加入50%盐酸2.OmL，用二乙三胺五乙酸-氯化钙-三乙醇胺浸提剂定容至标 线，混匀;铅的校准系列溶液浓度见表2; 表2铅元素校准系列溶液浓度单位:yg/L
16.3、绘制校准曲线：以1.5%硼氢化钾溶液+1.5%氢氧化钾溶液+1.5%铁氰化钾溶液为 还原剂，2.0%盐酸溶液为载流，严格控制反应溢出废液的pH在7~9之间；由低浓度到高浓度 顺次测定校准系列标准溶液的原子荧光强度;用扣除零浓度空白的校准系列原子荧光强度 为纵坐标，溶液中相对应的元素浓度(yg/L)为横坐标绘制校准曲线;并按照相同的试剂和 步骤进行空白试验。
[0016] 16.4、测定:将制备好的试料导入原子荧光光度计中，按照与绘制校准曲线相同仪 器工作条件进行测定;如果被测元素浓度超过校准曲线浓度范围，应稀释后重新进行测定； 同时将制备好的空白试料导入原子荧光光度计中，按照与绘制校准曲线相同仪器工作条件 进行测定。
[0017] 结果计算与表示： 17.1、 结果计算:土壤活性态铅(Hg);
式中：ω--土壤中活性态铅的含量，l(T3mg/kg; P--由校准曲线查得测定试液中元素的浓度，μ g/L; Po--空白溶液中元素的测定浓度，μ g/L; Vo一一加入二乙三胺五乙酸-氯化钙-三乙醇胺浸提剂体积； Vi 分取浸提剂试液的体积，mL; V2--分取后测定试液的定容体积，mL; m--称取样品的质量，g; 17.2、 结果表示:土壤活性态铅(？13)含量表示单位是_/1^或1(^311^/1^;当测定结果 小于pg/kg或1 X l(T3mg/kg时，小数点后数字最多保留至三位；当测定结果大于yg/kg或1 X 10-3mg/kg时，保留三位有效数字。
【主权项】
1. 土壤活性态铅检测采用螯合浸提剂浸提出土壤活性态铅，其螯合浸提剂完全配方 是：二乙三胺五乙酸1.967g，溶于14.92g(约13.3mL)三乙醇胺和少量水中；再将1.47g氯化 钙溶于水后，一并转入lOOOmL容量瓶中，加水至约950mL;在酸度计上用1:1盐酸溶液或1:1 氨水调节pH至7.3，用水定容至lOOOmL。2. 螯合浸提剂中以氯化钙钙离子为土壤活性态铅检测螯合浸提平衡剂。3. 土壤活性态铅的检测，尽可能增加土壤样品数量以保证土壤中含量很低的土壤活性 态铅的检出；称取试样20.00g，加入螯合浸提剂40mL。4. 土壤活性态铅浸提液上机检测前，混合液以离心机离心5分钟后再过滤。5. 土壤活性态铅检测中，铅标准使用液浓度为10.0 yg/L。6. 土壤活性态铅检测为保证土壤中含量很低的土壤活性态铅的检出，检测标准曲线采 用低质量浓度标准曲线，零点之上的第一个最低值采用浓度为〇.20yg/L铅标准液。7. 土壤活性态铅含量的表示单位为yg/kg。8. 土壤活性态铅含量的表示单位为l(T3mg/kg。
【文档编号】G01N21/64GK105866093SQ201610443954
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月21日
【发明人】何文, 高鹏, 杨小敏, 李艳, 邓根生, 纪晓晖, 王永琦
【申请人】何文