原子吸收光譜法測定公路兩側土壤中鉛含量分析

劉世山，楊超喜

（江蘇藍海工程設計咨詢有限責任公司，江蘇 連云港222006）

1 引言

自從汽油實現無鉛化以來，大氣環境中的鉛污染的絕對量在逐年減少，但是大氣環境中鉛污染主要還是來自于汽油的燃燒廢氣。現今，經汽油燃燒排入環境中的鉛的總量已嚴重超標。經汽車尾氣進入環境中的鉛主要分布在公路兩側及城市中，使公路兩側及周邊環境遭受到嚴重的鉛污染，對人類健康造成極大的威脅。因此，對鉛的分析，在環境科學、醫學、工、農領域已顯示出愈來愈重要的作用，建立測定土壤環境中鉛各組分含量的測定方法具有實際意義。

2 實驗原理

原子吸收光譜分析法的分析原理是將光源輻射出來的待測元素特征光譜經過樣品蒸汽中待測元素的基態原子所吸收，通過發射光譜被減弱的程度，以此求得樣品中待測元素的含量。它符合郎伯－比爾定律：

A＝KCL＝－lgT＝－lgI／I0

式中T為透射比，I0為發射光強度，I為透射光強度，L為光通過原子化器光程。由于L是不變值，所以A＝KC。

具體的工作原理圖如圖1。

3 實驗方法

3.1 樣品采集

首先進行采樣路段的設置，本文以某高速公路采樣路點從南到北設置在K245、K257、K264處。共計3個采樣路段，路東路西5個采樣點，路段旁均為農田，無其他工業污染源。然后統一進行如下布點：垂直于公路兩側200m的范圍內，每25m設置一個采樣點，每一個采樣點取多點混合樣，接著在每一采樣點上采集相應的土壤樣品。土壤采集深度0～20cm，每份土壤樣品采集1.0kg左右，共計采樣27個。

3.2 標準溶液配置與標準曲線測定

鉛標準溶液配置：取100mg／L的鉛標準溶液放入相應的容量瓶中，用二次蒸餾水稀釋成濃度分別為0.12mg／L、0.32mg／L、0.52mg／L、0.80mg／L、1.50mg／L、2.50mg／L、4.00mg／L、5.00mg／L的鉛標準溶液作為標準曲線。用火焰原子吸收光譜分析法直接噴入空氣－乙炔火焰中，測定各自吸收值。

3.3 對樣品前處理和測定

土壤樣品帶回后，去除雜質后進行風干，混合均勻后用四分法縮分獲取200g樣品，取100g經研磨過篩，保存在塑封袋中待測。剩余100g留存備用。

準確稱取1g土樣于100mL燒杯中，用少量去離子水潤濕，緩緩地加入5mL王水并蓋上表面皿，同時做一份試劑空白。把燒杯放在通風櫥內的電爐上進行加熱，開始低溫，其后慢慢提高溫度，并保持微沸狀態，讓其充分分解。注意消解時溫度不宜過高，以防止樣品外濺。當激烈反應完畢且大部分有機物分解后，取下燒杯進行冷卻，再沿燒杯壁加入2～4mL王水，繼續加熱分解直到樣品變成灰白色后揭去表面皿，趕出過量王水，把樣品蒸至近干。然后取下燒杯冷卻，加入5mL的1%稀硝酸溶液再進行加熱，冷卻后用中速定量濾紙過濾后倒入25mL容量瓶中，濾渣用1%硝酸洗滌后定容，搖勻待測。

將消解液在與標準系列相同的條件下，用火焰原子吸收光譜分析法直接噴入空氣－乙炔火焰中，測定吸收值。

3.4 數據分析

測得的鉛標準溶液的吸光度曲線如表1和圖2。某高速段公路兩側不同路段鉛含量散點變化圖如圖3。

以上變化趨勢圖顯示不同路段土壤中鉛的含量有一定差異。K245路西處鉛含量均相對較低，有明顯下降趨勢。K257路西處鉛含量均較高，有明顯下降趨勢。K257路東土壤鉛含量變化不穩定而且含量平均比路西低，25m處各種重金屬含量均有很明顯下降情況，可能是因為該采樣點處土壤存在個體差異，從而產生了誤差；K264處路兩側樣品采集方法與其他地方不同，兩側只各取3個樣品，此路段作為其他路段參照。

表1 鉛標準溶液的吸光度

圖2 鉛標準曲線

圖3 鉛含量變化圖

總體上看，公路兩側75m范圍內鉛含量變化大，這可能與氣候、交通污染和公路兩側有無障礙物等多種因素有關。例如，公路南側的降雨量明顯要比北側的多，其氣候相對北側要濕潤，揚塵天氣也相對較少。同時公路鉛吸附在灰塵顆粒上能較迅速在公路兩側沉降下來，以此加重了交通鉛對周邊農田污染；75～200m范圍內，土壤中鉛含量有明顯逐漸減低趨勢，這是因為鉛污染主要來自汽車汽油的使用，故離路越遠，其濃度越低。

此外，從整體上可看出，鉛的分異性較大，有明顯的分布特征，表現出一定的分布規律。

4 公路交通對兩側土壤的污染特征及影響因素

4.1 污染特征

汽車在行駛過程中，發動機燃燒室排出的鉛多為直徑小于0.2μm的微粒，這類微粒一部分隨著行駛中的汽車排放尾氣彌散到飄浮的空氣中，跟著空氣流動進而擴散，以此造成對農業生態系統的影響。另外一部分附著在發動機排氣系統內逐步形成較大的顆粒，排出后散落在地面。因此對于不同公路，其交通對土壤質量安全的影響也是有所區別的。

從上面分析可知交通對公路兩側土壤的污染特征是不一樣的，它主要取決于污染源及相應地擴散情況。鉛污染的分布規律是沿著垂直公路延伸方向逐步減少，當超出一定位置范圍時，大氣中鉛含量明顯有所降低并趨于穩定。通過實驗研究表明：公路旁土壤中鉛污染特征是以公路為中心兩側呈帶狀順公路延伸，垂直于公路兩側，強度由近向遠逐漸減弱，污染主要集中在5～80m范圍內，其污染擴散范圍大約為250m左右。公路兩側鉛污染對農田土壤的影響范圍則要大些，一般在公路兩側呈帶狀延伸。

4.2 影響因素

公路交通對兩側土壤的影響因素主要有氣候及氣象因素、交通流量、公路兩側障礙物和地形及路況等幾個方面。

（1）氣候及氣象因素。氣候及氣象條件因素主要包括當地風向、風速、風力，以及降雨量及降雨天數、濕度等。上風向地區較下風向受到影響的范圍要小。風速及風力較大的地區，公路空氣中鉛部分在被有效稀釋的同時其他部分則會隨風擴散到更遠的地方，從而形成范圍更大的污染。在氣候多雨潮濕的地區，大氣中的鉛顆粒能較容易附在水汽上凝聚而沉降下來，從而造成鉛對靠近公路的土壤影響程度大，不過其擴散的范圍也隨之減少。

（2）交通流量。交通流量是影響鉛含量及擴散的主要因素，研究調查結果表明，公路運營時間長和車流量大的情況下，公路鉛對土壤和作物的影響范圍及程度較大。

（3）公路兩側障礙物。公路兩側障礙物主要為樹木和綠化帶等能有效影響公路鉛的擴散污染，這是由于樹木和綠化帶在對含鉛粉塵有吸附作用的同時還能阻止或減弱空氣的流動，以此防止鉛的進一步擴散。值得注意的是不同樹種對公路鉛等重金屬的阻截作用是有所不同的。

（4）地形和路況。在山區及丘陵地帶，由于空氣流通不暢，進而表現出公路鉛的影響范圍更大，污染更嚴重。另外路況對公路邊土壤中的鉛含量有直接影響，坡度越大，污染就會越重。

5 結語

通過對5個采樣點土壤樣品中鉛的測定，可以說明火焰原子吸收法測定土壤中微量重金屬元素具有較高的靈敏度、準確度和精密度，因此該檢測方法可以用到實踐中去。

［1］ 黃太山.用原子吸收法測定部分重金屬的探討［J］.江西化工，2005（1）：135～136.

［2］ 陳 竑，朱文君.火焰原子吸收分光光度法測定總鉻的研究［J］.現代科學儀器，1999（Z1）：79～81.