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陕西花椒和土壤中 8 种重金属元素含量测定及相关分析

来源:惠合杀菌设备厂 发布日期:2015-10-10 14:36:12作者:admin 点击次数:
摘 要:采用 ICP-MS 法测定陕西 10 个地区花椒和土壤中 Pb、As、Cd、Cr、Hg、Zn、Cu 和 Ni 八种重金属含量并分析其相关性。结果表明,花椒中 Zn、Cu、Ni、Cr 元素含量之和占所测元素总量的 92.08%,所含有毒元素中 Cd、As、Hg 含量远远小于香辛料限量标准的要求,但 Pb 的含量均值为 1.45mg/kg,超过了 1mg/kg 香辛料限量标准。土壤所测元素中Zn、Cu、Ni、Cr 元素含量所占比例为 84.35%,所含有毒元素 Pb、As、Hg 含量均小于土壤环境标准中一级土壤的限量要求,Cd 的含量小于二级土壤的限量要求。花椒-土壤中重金属元素含量呈正相关的是 Cr 和 Ni。花椒-土壤中重金属元素含量呈负相关的是 Zn、Cu、Cd、Hg 和 Pb。食物中的重金属是造成全球健康危害的一个主要因素,即使在非常低的浓度下依然具有毒性和致突变性。很多疾病,例如机能紊乱和器官畸形都是由于重金属中毒造成。重金属污染致病往往难以医治, 使用被重金属污染的水进行灌溉和水产养殖均会带来严重危害。
重金属在土壤中移动性较小, 主要积累在 0-20cm 耕 作 层 的 土 壤 中 ,同 时 ,其性 质稳定 ,难 以 降解,半衰期大多较长,所以土壤一旦遭受重金属污染就会不断积累,难以治理,进而通过食物链进行生物富集,对生物体及人体造成潜在性的危害。本文通过分析陕西不同产地花椒和土壤中 Pb、As、Cd、Cr、Hg、Zn、Cu 和 Ni 八种重金属含量,从而揭示本地区花椒和土壤中重金属水平, 并通过统计分析的方法对陕西地区花椒中各重金属含量与土壤的关系进行了分析研究。

1 材料与方法
1.1 仪器和试剂
X2 型电感耦合等离子体质谱仪;CEM Mars Xpress型40位微波消解仪;电子天平;Dv-4000精确控温电热消解器;各元素标准溶液,浓硝酸和 30%过氧化氢均为优级纯, 浓盐酸和氢氟酸均为优级纯,超纯水。
1.2 样品来源
花椒样品采自凤县白石铺、铜川西源焦坪、富平宫里镇雷村、铜川王益区、岐山曹家村、合阳百良镇、延安宜川集义村、韩城芝川镇芝源、蒲城永丰坊坡、澄城柳池,用去离子水洗去表面灰尘,60℃烘干粉碎后备用。土壤采自相应花椒种植园中,分层(0-10cm,10-20cm,20-40cm)采集,每层 100g 左右,重复 2 次,将各层土壤混合,60℃烘干粉碎混合均匀后备用。
1.3 供试溶液的制备
精密称取干燥的待测花椒粉末 0.200g, 置微波消解罐中, 分别加硝酸 4mL,30%过氧化氢 2mL。按设定的微波消解条件进行消解,待消解完成后,将消解后的溶液转移至 50mL 容量瓶中, 少量水洗涤消解罐 3 次,合并至容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,即为待测样溶液。同法制备试剂空白和标准参考物质溶液,上机测定。As、Zn 采用 KED (kinetic energy discrimi-nation 动能歧视)模式,其他元素为正常模式。
精密称取干燥的待测土壤样品 0.200g, 置微波消解罐中, 分别加硝酸 4mL、 盐酸 4mL, 氢氟酸2mL。按设定的微波消解条件进行消解,待消解完成后, 置电热赶酸仪中赶酸至尽。 用水多次洗涤消解罐,洗涤液转入 50mL 容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀,即为待测样溶液。同法制备试剂空白和标准参考物质溶液,上机测定。
1.4 数据处理方法
所有试验设 3 个重复, 结果为 3 个重复的平均值。数据统计和处理采用 DPS6.50 数据处理系统。

2 结果与分析
2.1 不同产地花椒和土壤中重金属元 素含量情况分析
花椒中 Pb 占所测元素的 7.23%,Pb 含量最大的地区是合阳地区,为 2.58mg/kg,最小的地区是铜川西源地区,为 0.83mg/kg,其中最大值是最小值的3.1 倍,所测十个地区中仅铜川西源地区(0.83mg/kg)和岐山地区(0.98mg/kg)的 Pb 含量小于 1mg/kg 的香辛料限量标准, 其余地区花椒中的 Pb 含量均大于香辛料限量标准,Pb 的含量均值为 1.45mg/kg,超过了 1mg/kg 的香辛料限量标准, 其中 30%的 Pb 含量超过了平均值。
花椒中 As 占所测元素的 0.47%,As 含量最大的地区是富平和蒲城地区,为 0.115mg/kg,最小的地区是延安地区,为 0.064mg/kg,其中最大值是最小值的 1.8 倍,所测十个地区中 As 含量均小于香辛料限量标准,As 的含量均值为 0.094mg/kg, 其中 50%的As 含量超过了平均值。
花椒中 Cd、Hg、Cr 分别占所测元素的 0.15%、0.04%、9.13%,Cd、Hg、Cr 含量最大的地区均是凤县地区,分别为 0.056mg/kg、0.014mg/kg、2.22mg/kg,最小的地区均是铜川西源地区, 分别为 0.012mg/kg、0.004mg/kg、1.50mg/kg,其中最大值是最小值的倍数分别为 4.7 倍、3.5 倍、1.5 倍。 所测十个地区中 Cd、Hg、Cr 的含量均小于香辛料限量标准, 它们的含量均 值 分 别 为 0.031mg/kg、0.007mg/kg、1.84mg/kg,其中超过平均值的比例分别为 40%、20%、50%。
花椒中 Zn、Cu、Ni 分别占所测元素的 52.4%、24.86%、5.69%, 共占所测元素的 82.95%,Zn 和 Cu含量最大的地区均是合阳地区, 分别为 16.88mg/kg和 9.17mg/kg,Ni 含量最大的地区是凤县地区,为2.65mg/kg,Zn 含量最小的地区是铜川西源地区,为7.45mg/kg,Cu 和 Ni 含量最小的地区均是岐山地区,分别为 2.86mg/kg 和 0.72mg/kg,其中最大值是最小值的倍数分别为 2.3 倍、3.2 倍、3.7 倍。Zn、Cu、Ni 的含量均值分别为 10.54mg/kg、5.00mg/kg、0.72mg/kg,其中超过平均值的比例分别为 30%、40%、20%。
土 壤 中 Pb、As、Cd、Cr 分 别 占 所 测 元 素 的8.96% 、6.45% 、0.17% 、29.80% ,Pb、As、Cd、Cr 含 量最大的地区均是岐山地区, 分别为 27.67mg/kg、17.639mg/kg、0.462mg/kg、89.70mg/kg,Pb、As、Cd 含量最小的地区均是延安地区, 分别为 18.51mg/kg、12.673mg/kg、0.324mg/kg,Cr 含量最小的地区是韩城地区,为 60.91mg/kg,其中最大值是最小值的倍数分别为 1.5 倍、1.4 倍、1.4 倍、1.5 倍。所测十个地区中 Pb、As、Cr 的含量均小于环境标准中一级土壤的限量要求,它们的含量均值分别为,20.63mg/kg、14.858mg/kg、68.65mg/kg, 其 中 超 过 平 均 值 的 比 例 分 别 为 20%、50%、30%,Cd 的含量略大于土壤环境标准中一级土壤的限量要求,但是小于二级土壤的限量要求,其含量均值为 0.387mg/kg,超过平均值的比例为 50%。
土壤中 Hg 占所测元素的 0.04%,Hg 含量最大的地区是韩城地区,为 0.142mg/kg,最小的地区是蒲城地区,为 0.083mg/kg,其中最大值是最小值的 1.7倍,Hg 的含量均值为 0.098mg/kg, 其中 20%的 Hg含量超过了平均值。
土壤中 Zn、Cu、Ni 分别占所测元素的 26.80%、13.30%、14.45%,共占所测元素的 54.55%,Zn、Cu、Ni含量最大的地区均是岐山地区,分别为 77.79mg/kg、36.21mg/kg、39.51mg/kg,Zn 含量 最 小 的 地 区 是 澄 城地区,为 56.28mg/kg,Cu 和 Ni 含量最小的地区均是韩城地区,分别为 29.16mg/kg 和 28.95mg/kg,其中最大值是最小值的倍数分别为 1.4 倍、1.2 倍、1.4 倍。Zn、Cu、Ni 的 含 量 均 值 分 别 为 61.82mg/kg、30.63mg/kg、33.29mg/kg,其中超过平均值的比例均为 30%。
2.2 花椒和土壤中重金属元素的相关性
花椒和土壤中重金属元素Zn、Cu、Cd、Hg、Pb 的相关系数分别为-0.16、-0.26、-0.24、-0.14 和-0.50,表 现 为 不 明 显 的 负 相 关 ,显 示随着土壤中此类重金属元素含量的增加,花椒中此类重金属元素含量减少。花椒和土壤中重金属元素 As 的相关系数仅为0.07,显示二者之间基本没有相关关系。花椒和土壤中重金属元素 Cr、Ni 相关系数分别为 0.58、0.42,表现为不明显的正相关, 显示随着土壤中 Cr、Ni 含量的增加,花椒中 Cr、Ni 含量也在增加。

3 结论
花椒中 Zn、Cu、Ni、Cr 在所测元素中占比例最大, 其总量为 92.08%, 其中 Zn 含量最大,Cu 次之,其平均值分别为 10.54mg/kg 和 5.00mg/kg;有毒元素中 Cd、As、Hg 含量都较小, 其平均值分别为0.031mg/kg、0.094mg/kg 和 0.007mg/kg, 均远小于香辛料限量标准的要求,但 Pb 的含量均值为 1.45mg/kg,超过了 1mg/kg 香辛料限量标准。
土壤中 Zn、Cu、Ni、Cr 元素在所测中占比例最大,为 84.35%,其中 Cr 含量最大,Zn 次之,其平均值分别为 68.65mg/kg 和 61.82mg/kg; 有毒元素 Pb、As、Hg 含 量 都 较 小 , 其 平 均 值 分 别 为 20.63mg/kg、14.86mg/kg、0.098mg/kg, 均小于环境标准中一级土壤的限量要求, 但 Cd 的含量均值为 0.387mg/kg,略大于土壤环境标准中一级土壤的限量要求, 但是小于二级土壤的限量要求。
花椒-土壤中重金属元素呈正相关的是 Cr 和Ni,花椒-土壤重金属元素呈负相关的是 Zn、Cu、Cd、Hg 和 Pb。

来源:惠合杀菌设备厂
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