《环境监测》实验十一  土壤中重金属（镉）含量测定（原子吸收法）

一、实验目的

1．掌握土壤监测布点与采样方法。

2．掌握土壤样品预处理方法。

3．了解重金属含量测定技术。

二、实验原理

土壤污染监测是环境监测的重要内容之一。我国土壤常规监测项目中，金属化合物有镉、铬、铜、汞、铅、锌等；有机化合物有DDT、六六六等。

1．土壤样品采集

土壤采样点的布设既应尽量照顾到土壤的全面情况，又要视污染情况和监测目的而定。图1是几种常用采样布点方法：(a)对角线布点法适用于面积小、地势平坦的污水灌溉或受污染河水灌溉的田块。 (b)梅花形布点法适用于面积较小、地势平坦、土壤较均匀的田块。(c)棋盘式布点法适用于中等面积、地势平坦、地形完整开阔、但土壤较不均匀的田块。(d)蛇形布点法适用于面积较大，地势不很平坦，土壤不够均匀的田块。图中记号“×”作为采样点。

图1  土壤采样布点法

土壤采样深度视监测目的而定，如果只是一般了解土壤污染状况，只需取0-15 cm或0-20 cm表层(或耕层)土壤。使用土钻或土铲采样，取土量一般只需要1-2 kg即可，装入塑料袋或布袋内。将现场采样点的具体情况，如土壤剖面形态特征等做详细记录；现场填写标鉴两张（地点、土壤深度、日期、采样人姓名），一张放入样品袋内，一张扎在样品口袋上。

2．土壤样品的制备与保存

除测定游离挥发酚、铵态氮、硝态氮、低价铁等不稳定项目需要新鲜土样外，多数项目需用风干土样。因为风干土样较易混合均匀，重复性、准确性都比较好。研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号、储存。将风干土样、沉积物或标准土样等贮存于洁净的玻璃或聚乙烯容器之内，在常温、阴凉、干燥、避阳光、密封条件下保存。一般土壤样品需保存半年至一年。

3．土壤中镉含量的测定

采用原子吸收光谱法测定。先用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸分解法，在聚四氟乙烯坩埚中消解0.1~0.3 g通过0.149 mm（100目）孔径筛的风干土样，使土样中的镉全部进入溶液，加入基体改进剂后定容。取适量溶液注入原子吸收分光光度计的石墨炉内，按照预先设定的干燥、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镉离解为基态原子蒸气，并对空心阴极灯发射的特征谱线产生选择性吸收，根据镉对各自特征光的吸光度，用标准曲线法定量。

三、实验仪器、设备

1．土钻

2．pH玻璃电极

3．微波消解仪

4.  原子吸收分光光度计

四、实验试剂

1．盐酸：优级纯。

2．硝酸：优级纯。

3．氢氟酸

4．高氯酸：优级纯。

5．镉标准使用液：50 μg/L。临用前将镉标准贮备溶液（0.500 mg/ml）用硝酸溶液（体积分数为0.2%）逐渐稀释配制。

五、实验步骤

1．土样采集

用土钻采集土壤样品，装袋。

2．土样的风干

从野外采集的土壤样品运到实验室后，立即将全部样品倒在白瓷盘内进行风干。当达半干状态时把土块压碎，除去石块、残根等杂物后铺成薄层，经常翻动，在阴凉处使其慢慢风干，切忌阳光直接曝晒。样品风干处应防止酸、碱等气体及灰尘的污染。

3．磨碎与过筛

取风干样品放在木板上用圆木棍辗碎，经反复处理使土样全部通过孔径2mm的筛子。研磨过筛后的样品混匀、装瓶、贴标签、编号，贮存于洁净的玻璃或聚乙烯容器之内。

 4．土壤含水量测定

用百分之一精度的天平称取土样 20-30 g，置于铝盒中，在105℃下烘 (4-5h)至恒重，计算水分重量占烘干土重的百分数。

5．土壤pH测定

称取通过1 mm孔径筛的土样10 g于烧杯中，加无二氧化碳蒸馏水25 mL，轻轻摇动后用电磁搅拌器搅拌1 min，使水和土充分混合均匀，放置30 min，用pH计测量上部混浊液的pH值。

6．土样预处理

取0.5 g土壤样品用微波消解仪处理土壤样品。

7．标准曲线绘制

标准溶液是通过逐次稀释其标准贮备液而得，标准使用液浓度为50 µg/L,定容于25 ml容量瓶中。根据由低到高浓度顺次测定标准溶液峰面积，绘制标准曲线。

8．采用原子吸收分光光度法测定土壤中镉含量。

六、数据处理

1. 采样基本数据记录

                   

项目	测量值
空铝盒质量
铝盒及新鲜土壤样品质量
铝盒及烘干土壤样品质量
pH

 

2. 土壤含水量的计算

 

    3.标准曲线数据记录

                                                           

序号	1	2	3	4	5	6
Cr标准液加入量（ml）	0.00	0.50	1.00	2.00	3.00	5.00
Cr标准液浓度（μg/L）	0.0	1.0	2.0	4.0	6.0	10.0
吸光度	0.000	0.0014	0.0034	0.0061	0.0084	0.0137
待测溶液吸光度	0.0056

4．标准曲线绘制

5．土壤中镉含量计算

c——根据标准曲线得到的镉的含量，μg/L；

V——试样定容的体积，ml；

m——称取试样的重量，g；

f——试样中水分含量，%

6.土壤环境质量评价

根据镉污染指数计算结果，评价该土壤污染等级和污染水平。

七、参考资料

1．HJ/T 166-2004 土壤环境监测技术规范；

2．GB/T17141 土壤质量铅、镉的测定石墨炉火焰原子吸收分光光度法。

八、思考题

1．土壤含水量（干基，%）如何计算？

2．原子吸收分光光度计测定镉时用的什么载气？它的作用是什么？