原子吸收光谱法测定公路两侧土壤中铅含量分析

刘世山，杨超喜

（江苏蓝海工程设计咨询有限责任公司，江苏 连云港222006）

1 引言

自从汽油实现无铅化以来，大气环境中的铅污染的绝对量在逐年减少，但是大气环境中铅污染主要还是来自于汽油的燃烧废气。现今，经汽油燃烧排入环境中的铅的总量已严重超标。经汽车尾气进入环境中的铅主要分布在公路两侧及城市中，使公路两侧及周边环境遭受到严重的铅污染，对人类健康造成极大的威胁。因此，对铅的分析，在环境科学、医学、工、农领域已显示出愈来愈重要的作用，建立测定土壤环境中铅各组分含量的测定方法具有实际意义。

2 实验原理

原子吸收光谱分析法的分析原理是将光源辐射出来的待测元素特征光谱经过样品蒸汽中待测元素的基态原子所吸收，通过发射光谱被减弱的程度，以此求得样品中待测元素的含量。它符合郎伯－比尔定律：

A＝KCL＝－lgT＝－lgI／I0

式中T为透射比，I0为发射光强度，I为透射光强度，L为光通过原子化器光程。由于L是不变值，所以A＝KC。

具体的工作原理图如图1。

3 实验方法

3.1 样品采集

首先进行采样路段的设置，本文以某高速公路采样路点从南到北设置在K245、K257、K264处。共计3个采样路段，路东路西5个采样点，路段旁均为农田，无其他工业污染源。然后统一进行如下布点：垂直于公路两侧200m的范围内，每25m设置一个采样点，每一个采样点取多点混合样，接着在每一采样点上采集相应的土壤样品。土壤采集深度0～20cm，每份土壤样品采集1.0kg左右，共计采样27个。

3.2 标准溶液配置与标准曲线测定

铅标准溶液配置：取100mg／L的铅标准溶液放入相应的容量瓶中，用二次蒸馏水稀释成浓度分别为0.12mg／L、0.32mg／L、0.52mg／L、0.80mg／L、1.50mg／L、2.50mg／L、4.00mg／L、5.00mg／L的铅标准溶液作为标准曲线。用火焰原子吸收光谱分析法直接喷入空气－乙炔火焰中，测定各自吸收值。

3.3 对样品前处理和测定

土壤样品带回后，去除杂质后进行风干，混合均匀后用四分法缩分获取200g样品，取100g经研磨过筛，保存在塑封袋中待测。剩余100g留存备用。

准确称取1g土样于100mL烧杯中，用少量去离子水润湿，缓缓地加入5mL王水并盖上表面皿，同时做一份试剂空白。把烧杯放在通风橱内的电炉上进行加热，开始低温，其后慢慢提高温度，并保持微沸状态，让其充分分解。注意消解时温度不宜过高，以防止样品外溅。当激烈反应完毕且大部分有机物分解后，取下烧杯进行冷却，再沿烧杯壁加入2～4mL王水，继续加热分解直到样品变成灰白色后揭去表面皿，赶出过量王水，把样品蒸至近干。然后取下烧杯冷却，加入5mL的1%稀硝酸溶液再进行加热，冷却后用中速定量滤纸过滤后倒入25mL容量瓶中，滤渣用1%硝酸洗涤后定容，摇匀待测。

将消解液在与标准系列相同的条件下，用火焰原子吸收光谱分析法直接喷入空气－乙炔火焰中，测定吸收值。

3.4 数据分析

测得的铅标准溶液的吸光度曲线如表1和图2。某高速段公路两侧不同路段铅含量散点变化图如图3。

以上变化趋势图显示不同路段土壤中铅的含量有一定差异。K245路西处铅含量均相对较低，有明显下降趋势。K257路西处铅含量均较高，有明显下降趋势。K257路东土壤铅含量变化不稳定而且含量平均比路西低，25m处各种重金属含量均有很明显下降情况，可能是因为该采样点处土壤存在个体差异，从而产生了误差；K264处路两侧样品采集方法与其他地方不同，两侧只各取3个样品，此路段作为其他路段参照。

表1 铅标准溶液的吸光度

图2 铅标准曲线

图3 铅含量变化图

总体上看，公路两侧75m范围内铅含量变化大，这可能与气候、交通污染和公路两侧有无障碍物等多种因素有关。例如，公路南侧的降雨量明显要比北侧的多，其气候相对北侧要湿润，扬尘天气也相对较少。同时公路铅吸附在灰尘颗粒上能较迅速在公路两侧沉降下来，以此加重了交通铅对周边农田污染；75～200m范围内，土壤中铅含量有明显逐渐减低趋势，这是因为铅污染主要来自汽车汽油的使用，故离路越远，其浓度越低。

此外，从整体上可看出，铅的分异性较大，有明显的分布特征，表现出一定的分布规律。

4 公路交通对两侧土壤的污染特征及影响因素

4.1 污染特征

汽车在行驶过程中，发动机燃烧室排出的铅多为直径小于0.2μm的微粒，这类微粒一部分随着行驶中的汽车排放尾气弥散到飘浮的空气中，跟着空气流动进而扩散，以此造成对农业生态系统的影响。另外一部分附着在发动机排气系统内逐步形成较大的颗粒，排出后散落在地面。因此对于不同公路，其交通对土壤质量安全的影响也是有所区别的。

从上面分析可知交通对公路两侧土壤的污染特征是不一样的，它主要取决于污染源及相应地扩散情况。铅污染的分布规律是沿着垂直公路延伸方向逐步减少，当超出一定位置范围时，大气中铅含量明显有所降低并趋于稳定。通过实验研究表明：公路旁土壤中铅污染特征是以公路为中心两侧呈带状顺公路延伸，垂直于公路两侧，强度由近向远逐渐减弱，污染主要集中在5～80m范围内，其污染扩散范围大约为250m左右。公路两侧铅污染对农田土壤的影响范围则要大些，一般在公路两侧呈带状延伸。

4.2 影响因素

公路交通对两侧土壤的影响因素主要有气候及气象因素、交通流量、公路两侧障碍物和地形及路况等几个方面。

（1）气候及气象因素。气候及气象条件因素主要包括当地风向、风速、风力，以及降雨量及降雨天数、湿度等。上风向地区较下风向受到影响的范围要小。风速及风力较大的地区，公路空气中铅部分在被有效稀释的同时其他部分则会随风扩散到更远的地方，从而形成范围更大的污染。在气候多雨潮湿的地区，大气中的铅颗粒能较容易附在水汽上凝聚而沉降下来，从而造成铅对靠近公路的土壤影响程度大，不过其扩散的范围也随之减少。

（2）交通流量。交通流量是影响铅含量及扩散的主要因素，研究调查结果表明，公路运营时间长和车流量大的情况下，公路铅对土壤和作物的影响范围及程度较大。

（3）公路两侧障碍物。公路两侧障碍物主要为树木和绿化带等能有效影响公路铅的扩散污染，这是由于树木和绿化带在对含铅粉尘有吸附作用的同时还能阻止或减弱空气的流动，以此防止铅的进一步扩散。值得注意的是不同树种对公路铅等重金属的阻截作用是有所不同的。

（4）地形和路况。在山区及丘陵地带，由于空气流通不畅，进而表现出公路铅的影响范围更大，污染更严重。另外路况对公路边土壤中的铅含量有直接影响，坡度越大，污染就会越重。

5 结语

通过对5个采样点土壤样品中铅的测定，可以说明火焰原子吸收法测定土壤中微量重金属元素具有较高的灵敏度、准确度和精密度，因此该检测方法可以用到实践中去。

［1］ 黄太山.用原子吸收法测定部分重金属的探讨［J］.江西化工，2005（1）：135～136.

［2］ 陈 竑，朱文君.火焰原子吸收分光光度法测定总铬的研究［J］.现代科学仪器，1999（Z1）：79～81.