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嘉峪檢測網 2016-05-26 10:26
目前我國受重金屬鎘、砷、鉻、鉛等污染的耕地面積近2000萬hm2，占耕地總面積的1 /6，其中工業三廢排放污染耕地占1000萬hm2。在2014年頒布的《HJ25. 1場地環境調查技術導則》中，重金屬作為特征污染物，檢測方法以重金屬總量為主。然而重金屬具有不同的形態、不同的活性，因而對環境和人體健康的影響也不同，定性、定量地檢測環境樣品中特定元素的形態及含量是評價元素毒性、研究其遷移和轉化規律、評判環境風險的重要依據。
本文以健康風險評估方法為基礎，以某重金屬污染場地樣品為例，比較重金屬總量ICP - MS分析方法及Tessier五步提取法的差異，探討兩種方法在污染場地評估中的影響，為場地污染管理和控制提供科學依據。
1重金屬檢測方法探討
土壤重金屬污染一般為多種元素同時作用的復合性污染，影響重金屬元素在土壤中的遷移和轉化。重金屬在進入土壤后，經過溶解-沉淀、吸附-解析、絡合-解離和氧化-還原等物理、化學反應后，最終以水溶態、交換態、碳酸鹽態、鐵錳氧化物態、有機化合物態、殘渣態等存在于土壤固相中。其中水溶態、可交換態占總量的極少部分，最容易對環境造成影響;碳酸鹽結合態對pH敏感，改變pH值易使其釋放;鐵-錳氧化態或以凝結物形式存在于顆粒上，或成膠膜覆蓋在顆粒上，還原條件下不穩定，易被釋放;有機結合態主要反映人類排放有機污染物的結果，氧化條件下，有機質易降解，導致溶解態微量金屬釋放;殘渣態主要存在于硅酸鹽、原生和次生礦物等晶格中，自然環境中不易被降解。可交換態、碳酸鹽態、鐵錳氧化態為環境有效態，有機結合態及殘渣態為穩定、低毒、低生物有效性的。
1. 1重金屬總量檢測
重金屬元素分析作為化學分析的一個重要組成部分，其傳統分析方法包括分光光度法、火焰與石墨爐原子吸收法、原子熒光光譜法、ICP - OES發射光譜法等，這些方法各有優缺點。20世紀80年代發展起來的新型分析測試技術ICP - MS電感耦合等離子體質譜技術則幾乎克服了傳統方法的大多數缺點，并在此基礎上發展起來更加完善、準確和快速的元素分析法。現已被廣泛應用于環境、生物、醫學、半導體、冶金等分析檢測領域。因此選用ICP -MS方法作為本文總量檢測方法。
1. 2重金屬形態檢測
重金屬形態檢測主要采用連續提取或逐級提取的方法，是指使用不同提取劑，按照結合程度的高低由弱到強的順序，對同一重金屬元素的不同組分分別進行分離及提取步驟。通過測定與不同組分相互結合的重金屬元素含量，對如何正確評價土壤和沉積物中重金屬的生態效應十分有幫助，對污染場地的修復工作能起到指導作用。
2實驗
2. 1試劑
濃硝酸HNO3( CNW，65%，ACS)，雙氧水H2O2( Sigma，UPS Grade)，氫氟酸HF ( Sigma，UPS Grade)。
2. 2主要儀器設備
電感耦合等離子體質譜儀(7500cx，Agilent)，配套自動進樣器( Integrated Auiosampler，Agilent)，冷卻循環水裝置( Recirculating Chiller，G3292A)，真空泵(Edwards，H3GC)。
2. 3樣品采集
以某重金屬污染場地樣品為例，該場地為加工生產重金屬配件工廠，存在原材料及廢渣露天堆放情況，主要污染物為重金屬鎘、鉛、砷。整個場地共計采集22個土樣，包括表層10個( 20cm～30cm)、亞表層10個(20～80cm)，2個平行樣，地下水污染狀況本文不討論。為簡化風險評估過程，對測定土壤中13種重金屬檢測篩選出的關注污染物鎘、銅、鋅3個指標進行分析比較。
2. 4總量檢測
重金屬總量選用《GB15618土壤環境質量標準》三級標準和荷蘭土壤及地下水環境標準的土壤干預值，檢測結果超過任一標準限值，將被作為潛在關注污染物被篩選出，進行后續的風險評估。
2. 5形態檢測
選取廣泛使用的Tessier五步提取法對篩選出的潛在關注污染物進行形態檢測。可以看出，重金屬有機結合態及穩定態對重金屬總量有一定貢獻。
3健康風險評估
本文欲探討風險評估中重金屬檢測方法不同，對評估結果的影響。簡化風險評估過程，假設污染物攝入劑量為吸收劑量。根據場地利用狀況，判斷為敏感用地，暴露人群選擇現場工人，暴露途徑主要為土壤口腔攝入、皮膚接觸。分別討論單一污染物的非致癌效應。
場地污染物的潛在非致癌健康風險可用風險商(HQ)表示，由暴露劑量和參考劑量來進行計算，即:HQ = IntakeRFD式中: Intake為暴露劑量; RfD為參考劑量，各重金屬的RfD取自美國環保署的綜合風險信息系統。一般來說，風險商超過1，則表明具有潛在的不可接受非致癌效應。
對于口腔攝入和皮膚接觸這兩個途徑，污染物主要來自于暴露的表層土壤，因此通過表層土壤濃度進行健康風險評估。重金屬形態分析的風險評價，討論水溶態和離子可交換態、碳酸鹽結合態及硫酸鹽和單硫化物結合態的環境有效態。
雖然潛在關注污染物的濃度超過相應的評判限值，但暴露風險均不高。在場地退役過程中，需要注意堆放廢料點位等重金屬超標土壤的處理，以免造成二次污染。比較重金屬總量與重金屬形態分析方法，前者的風險商結果明顯高于環境有效態重金屬。在風險評估中，用金屬總量評判環境風險，在重金屬環境背景值高的場地，將會在污染場地修復過程中，增加修復的土方量。本次探討選取的場地樣品，僅考慮場地工人口腔攝入及皮膚吸收的暴露風險，實際上還會從呼吸等渠道對人體帶來健康風險，同時還會對周邊居民帶來一定的風險。另外，由于我國還缺少一些相關的暴露參數取值，給風險評估帶來不確定性，這需要在后續研究中進一步完善。
重金屬以不同形態存在于土壤中，對重金屬總量的濃度均有貢獻，在土壤風險評價過程中，單一考慮重金屬總量，將會把對人體影響較大的環境有效態和環境穩定態全部評價在內。在評估過程中，可以同時評估重金屬不同形態及重金屬總量對人體的影響。在礦山等重金屬背景值較高地區，可采用環境有效態重金屬替代重金屬總量結果進行風險評估，從而減少后續修復的土方量，減少投入的修復資金。
來源：AnyTesting
