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铅锌矿区重金属污染土壤成分分析标准物质研制设想

玉米馒头

2016/01/08

土壤固体废弃物监测

单位科研转向，先前准备的课题作废，但不想准备的资料白白浪费，供大家参考一二。之前设计的是重金属污染土壤成分分析标准物质研制，但单位体量有限，而重金属污染土壤种类又太多，所以选择了其中一类。
铅锌矿区重金属污染土壤成分分析标准物质研制

我国铅锌矿产资源丰富，生产量、消费量均位居世界前列。我国铅锌矿床分布广泛，有陕甘、川滇、湖南、广东、辽宁五个采选冶集中区。铅锌矿产资源总体特征是富矿少，贫矿多；大型矿少，中小型矿多；伴生元素较多，矿石类型复杂，开采难度较大。大多数矿床普遍共伴生Ag、Au、Bi、Cd、Co、Cu、Ga、Ge、In、Mo、S、Sb、Se、Sn、Tl、W等元素。
随着我国工业化、城镇化进程的稳步推进，对矿产资源的需求与日俱增，具有广泛用途的铅、锌亦在其中，但在铅锌矿产的生产开采过程中不可避免地将产生了工业三废。部分厂矿由于环保意识淡漠或生产技术落后等缘故，三废大量进入环境，污染事件频发，引发社会广泛关注。在《全国土壤污染状况调查公报》中尤其强调了工矿业废弃地土壤环境问题的严重性。三废导致部分铅锌矿区周边土壤受到不同程度的重金属污染，严重影响当地民众的生产生活，亟需开展评价及场地修复工作。评价与场地修复的基础均在于对污染场地中污染物种类、含量及分布的精准掌控，为达到这一目标需要广大分析工作者的密切配合。
在分析铅锌矿区重金属污染土壤样品时，现有分析方法大多成熟，但用于质量监控的标准物质领域则近乎空白。若选择GSD/GSR/GSS系列水系沉积物、岩石及土壤成分分析标准物质，其中待测元素含量普遍偏低，若选择对应矿种的尾矿样品则存在标准物质缺失、待测元素含量过高或未予赋值等情况。因此开展典型铅锌矿区重金属污染土壤成分分析标准物质的研制工作是有必要的。本研究拟以典型铅锌矿区中、重度污染污染土壤为研究对象，以现有生态地球化学填图信息为基础评价污染程度，筛选采样点位，研制目标元素含量介于GSD/GSR/GSS系列高点与铅锌尾矿含量之间的系列铅锌矿区重金属污染土壤成分分析标准物质。
参考《农用地土壤质量标准》(征求意见稿)、《建设用地土壤污染风险筛选指导值》(征求意见稿)及《全国土壤污染状况调查公报》等，参考涉及不同铅锌矿区土壤重金属污染情况的相关文献，筛选出28项拟定值元素及土壤pH值、有机质含量，见表1。
表1 铅锌矿区污染土壤潜在目标元素汇总

确定目标元素的同时亦需确定重金属污染土壤的筛查标准，以期圈定样品源头。因土壤用途、类型不同，对污染土壤的定义亦不尽相同，汇总《温室蔬菜产地环境质量评价标准》，《食用农产品产地环境质量评价标准》，《展览会用地土壤环境质量评价标准》，《农用地土壤环境质量标准》与《建设用地土壤污染风险筛选指导值》中限值要求以及各目标元素地壳丰度信息，见表2(所引用标准数据均为素最低限值)。
表2目标元素含量筛选标准及地壳丰度 μg/g

*《建设用地土壤污染风险筛选指导值》中对Cr、Hg按形态、价态分别设定限值，在此表中未列出。
**重金属和砷均按元素量计，适用于阳离子交换了＞5 cmol/kg的土壤，若≤5 cmol/kg，其标准值为表内数值的半数。

参考表2中相关数据选择目标元素，设定土壤重金属评价临界值，应用Nemero综合指数法评价待采样区域土壤环境质量，筛选不同污染程度的采样点位，见表3。
表3 筛查元素及其限值 μg/g

Nemero指数公式如下：
其中式中，P_i为土壤中污染物i的环境质量指数；C_i为污染物i的浓度(μg/g)；S_i为污染物i的评价临界浓度(μg/g)，maxP_i为土壤中各污染指数最大值。

表4 土壤内梅罗指数评价标准

但在现今的研究中，土壤重金属总量并非最重要的影响因素，其生物有效性在更大程度上决定了土壤污染程度的划分以及可能采用的修复手段。重金属生物有效性不单受总量影响，同时还受到土壤pH、有机质含量等的影响，因此，对依据Nemero综合指数划定的采样区域还需补测土壤pH与有机质含量等参数，就决定土壤中重金属的生物有效性而言，土壤pH比土壤矿物学更具重要地位。土壤溶液的pH不仅决定了各种土壤矿物的溶解度，而且影响着土壤溶液中各种离子在固相上的吸附程度。随土壤溶液pH升高，各种重金属元素在土壤固相上的吸附量和吸附能力加强，同时，土壤溶液的pH还影响土壤溶液中重金属元素离子活度。就有机质而言，加入土壤中能改变土壤对重金属元素的吸附作用，另一方面，土壤中有机质的增加亦会改变土壤中重金属元素的化学形态分布，增加土壤中重金属的移动性。因此在定值时亦不应忽略土壤有机质含量。

精
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seannoy

第1楼2016/08/08

我之前研究的领域是铜矿周边面源土壤重金属污染物的污染物，显然总量已经不再是评估污染等级的唯一标准，目前更倾向于生物可利用性和不同形态重金属污染物的细化，不是很清楚楼主主体提及的“土壤成分分析标准物质“具体涉及哪些参数和指标，显然目前使用的土壤标准物质已经有很多类别了

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玉米馒头

第2楼2016/08/09

应助达人

类别是挺多，关键还得考虑可操作性，如何保存/定值啥的，我上文里边提及的方案实施起来难度相对较低。
但其实还有一个问题，生物可利用性和不同形态重金属污染物的相关分析方法年限已经不短了，是否还能满足现阶段科研的需求？不得而知(研究生期间是土壤污染方向，但工作以后算转行了)
seannoy(v2723283) 发表:我之前研究的领域是铜矿周边面源土壤重金属污染物的污染物，显然总量已经不再是评估污染等级的唯一标准，目前更倾向于生物可利用性和不同形态重金属污染物的细化，不是很清楚楼主主体提及的“土壤成分分析标准物质“具体涉及哪些参数和指标，显然目前使用的土壤标准物质已经有很多类别了

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seannoy

第3楼2016/08/09

我也是毕业了就没在研究过重金属形态什么的工作涉及到才会稍微了解下
玉米馒头(alhoon) 发表: 类别是挺多，关键还得考虑可操作性，如何保存/定值啥的，我上文里边提及的方案实施起来难度相对较低。
但其实还有一个问题，生物可利用性和不同形态重金属污染物的相关分析方法年限已经不短了，是否还能满足现阶段科研的需求？不得而知(研究生期间是土壤污染方向，但工作以后算转行了)

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玉米馒头

第4楼2016/08/09

应助达人

而且我感觉土壤污染方面环境科学和环境工程有些割裂，环境工程涉及土壤修复，处理污染物基本是一锅端的办法，总量分析可以满足要求(若选择性处理其中毒性较高的形态，迁移转化的问题怎么解决？)；形态研究在实验设计/操作/硬件条件方面要求都不低，但对实际工程指导意义不大，但可用于环境评价，确定场地风险程度。
seannoy(v2723283) 发表: 我也是毕业了就没在研究过重金属形态什么的工作涉及到才会稍微了解下

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seannoy

第5楼2016/08/10

科研的重点在于风险等级评价所以研究的更细化深入但是显然和实际还是脱节的
玉米馒头(alhoon) 发表: 而且我感觉土壤污染方面环境科学和环境工程有些割裂，环境工程涉及土壤修复，处理污染物基本是一锅端的办法，总量分析可以满足要求(若选择性处理其中毒性较高的形态，迁移转化的问题怎么解决？)；形态研究在实验设计/操作/硬件条件方面要求都不低，但对实际工程指导意义不大，但可用于环境评价，确定场地风险程度。

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envirend

第6楼2017/03/08

应助达人

二位的讨论都有价值；土壤总量，在目前具有操作性，利于实践；形态信息很重要，多在科研，亦需要推进。

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huanghe007

第7楼2017/08/04

要是有有机物测试就好了

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玉米馒头

第8楼2017/08/05

应助达人

如果是尾矿的话可以考虑补测选矿药剂相关的有机物，但是其稳定性如何就不得而知了
huanghe007(huanghe007) 发表:要是有有机物测试就好了

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