第1章 绪论
污灌面积仅占6%，其余在西北和青藏。污灌导致土壤重金属Hg、Cd、Cr、As、Cu、Zn、Pb等含量的增加。
1.2.4 污泥施肥
污泥中含有大量的有机质和氮、磷、钾等营养元素，但同时污泥中也含有大量的重金属，随着大量的市政污泥进入农田，使农田中的重金属的含量在不断增高。污泥施肥可导致土壤中Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb含量的增加，且污泥施用越多，污染就越严重，Cd、、Cu、Zn引起水稻、蔬菜的污染；Cd、Hg可引起小麦、玉米的污染；污泥增加，青菜中的Cd、Cu、Zn、Ni、Pb也增加。
1.2.5 含重金属废弃物堆积
含重金属废弃物种类繁多，不同种类其危害方式和污染程度都不一样。污染的范围一般以废弃堆为中心向四周扩散。通过对武汉市垃圾堆放场、杭州某铬渣堆存区、城市生活垃圾场及车辆废弃场附近土壤中的重金属污染的研究，这些区域的重金属Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni、Pb、As、Sb、V、Co、Mn的含量高于当地土壤背景值，重金属在土壤中的含量和形态分布特征受其垃圾中释放率的影响，且随距离的加大重金属的含量而降低。
镉是炼锌业的副产品，主要用在电池、染料或塑胶稳定剂，它比其他重金属更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，会造成污染。污染源主要是铅锌矿以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工厂。镉对土壤的污染主要有气型和水型两种。气型污染主要由含镉工业废气扩散并自然沉降，蓄集于工厂周围的土壤中，污染范围有的可达数公里。水型污染主要是铅锌矿的选矿废水和有关工业（电镀、碱性电池等）废水排入地面水或渗入地下水引起的。
铅污染主要来源于汽油燃烧产生的废气，含铅涂料，采矿、冶炼、铸造等工业生产活动等。铅及其化合物是一种不可降解的环境污染物，性质稳定，可通过废水、废气、废渣大量流入环境，产生污染，危害人体健康。铅对机体的损伤呈多系统性、多器官性，包括对骨髓造血系统、神经系统、消化系统及其他系统的毒害作用。作为中枢神经系统毒物，铅对儿童健康和智能的
3
燕山大学本科生毕业设计（论文）
危害更为严重。
1.2.6 金属矿山酸性废水污染
金属矿山的开采、冶炼、重金属尾矿、冶炼废渣和矿渣堆放等，可以被酸溶出含重金属离子的矿山酸性废水，随着矿山排水和降雨使之带入水环境（如河流等）或直接进入土壤，都可以间接或直接地造成土壤重金属污染。1989年我国有色冶金工业向环境中排放重金属Hg为56吨，Cd为88 吨，As为173 吨，Pb为226 吨。矿山酸性废水重金属污染的范围一般在矿山的周围或河流的下游，在河流中不同河段的重金属污染往往受污染源（矿山）控制，河流同一污染源的下段自上游到下游,由于金属元素迁移能力减弱和水体自净化能力的适度恢复，金属化学污染强度逐渐降低。
同一区域土壤中重金属污染物的来源途径可以是单一的，也可以是多途径的。总的来说：工业化程度越高的地区污染越严重，市区高于远郊和农村，地表高于地下，污染区污染时间越长重金属积累就越多，以大气传播媒介土壤重金属污染土壤的具有很强的叠加性,熟化程度越高重金属含量越高。
土壤重金属污染首先应从源头抓起，控制污染源，要充分认识土壤重金属污染的长期性、隐匿性、不可逆性以及不能完全被分解或消逝的特点。土壤质量问题是经济可持续发展和社会全面进步的战略问题，它直接影响土壤质别、水质状况、作物生长、农业产量、农产品品质等，并通过食物链对人体健康造成危害。对工业生产中排放的污染物尚未得到较彻底控制，尤其在农业生产中大量而盲目使用化学肥料和农药的今天，江河湖海、地下水及陆地中无机和有机污染物积累总量与日俱增，使土地环境质量变得极其脆弱。一旦土壤对这些污染物尤其是重金属的消纳容量达到饱和，这些污染物对耕地生产能力的潜在毁灭性破坏便有可能一触即发，有人已形象地称之为农业生产中的―定时炸弹‖。从这个意义上来讲，对于我国这样一个人口众多的农业大国，开展国土质量调查评价，对土壤重金属污染物进行试验研究，显得更为必要和迫切。
1.3 土壤重金属污染带来的危害
从环境污染方面，重金属汞、镉、铅以及“类金属”——砷等生物毒性
4
第1章 绪论
显著。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。
重金属对人体的伤害极大。常见的有：汞，食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水中含0.01毫克，就会导致人中毒。 钒，伤人的心、肺，导致胆固醇代谢异常。 锑，与砷能使银首饰变成砖红色，对皮肤有放射性损伤。 铊，会使人多发性神经炎。锰，超量时会使人甲状腺机能亢进。也能伤害重要器官。 砷，是砒霜的组分之一，有剧毒，会致人迅速死亡。长期接触少量，会导致慢性中毒，另外还有致癌性。这些重金属中任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、神精错乱、关节疼痛、结石、癌症等。
铅进入人体主要有以下三个途迳：1、通过皮肤毛孔被人体吸收；2、进食被铅污染的食物，通过食道进入人体；3、人通过呼吸道吸入含铅的尘埃。
铅是一种严重危害人类健康的重金属元素，它可影响神经、造血、消化、泌尿、生殖和发育、心血管、内分泌、免疫、骨骼等各类器官，主要的靶器官是神经系统和造血系统。更为严重的是它影响婴幼儿的生长和智力发育，损伤认知功能、神经行为和学习记忆等脑功能，严重者造成痴呆。铅中毒最大的特点是非特异性，不易引起人们的重视，人体吸入或食入后，最终会在骨骼、毛发、牙齿等处形成铅积累，当积累到一定量后，就会引起身体乏力、头疼、睡眠障碍、腹痛，还会导致血和尿中尿酸浓度增加，引起关节和肾脏损害。同时如果人体摄入过量的铅会损害人的神经系统及心脏和呼吸系统，使人的注意力下降，并能对人的造血功能、消化功能、生殖功能产生较大的影响。
镉较其他重金属容易为农作物、蔬菜、稻米所吸收。人吃下受污染的农作物后，便一并将镉透过消化道进入人体，主要积聚于肝及肾，造成损害。另外，镉化合物微粒亦可以透过空气（香烟），由呼吸道进入人体。镉对人体中枢神经的破坏力很大，当镉毒进入人体后极难排泄，极易干扰肾功能、生殖功能。由于镉污染具有周期长、隐蔽性大等特点。镉会取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断；镉会引起胃脏功能失调，使锌镉比降低，而导致高血压症上升。镉的毒性是潜在性的，即使饮用水中镉浓度低至0.1毫克/
5
燕山大学本科生毕业设计（论文）
升，也能在人体（特别是妇女）组织中积聚，潜伏期可长达10年至30年，且早期不易觉察。
1.4 重金属分析方法的成果
1.4.1 火焰原子吸收光谱法
火焰原子吸收光谱法是标准检验方法中的一种。操作简单，分析速度快，测定高浓度元素时干扰小、信号稳定[9]。王小燕等提出了在样品中加入吐温280作增敏剂的增敏法，免去了样品的前处理，其他金属离子的存在不再干扰铅的检测结果。在检测镉时，用改性花生壳固相萃取-原子吸收光谱法可以成功地测定样品中的痕量镉；潘锦武在酸性条件下加入 KI-MBK 进行萃取，解决了食品基体物质干扰问题，提高了检测结果的准确性。
原子吸收光谱仪是用于测量和记录待测物质在一定条件下形成的基态原子蒸气对其特征光谱线的吸收程度并进行分析测定的仪器，原子化方式分为火焰原子化和非火焰原子化两种。
光源发射的待测元素的特征谱线，通过原子化器中待测元素的原子蒸气时，部分被吸收，投过部分经分光系统和检测系统即可测得该特征谱线被吸收的程度即吸光度。根据吸光度与浓度呈线性关系的原理，即可求得待测物的含量。
原子吸收光谱仪又称原子吸收分光光度计，依次由光源、原子化器、单色器、检测器等四个主要部分组成。如下图1-1所示。
图1-1 原子吸收分光光度计示意图
6
第1章 绪论
原子吸收光源的作用是发射待测元素的特征谱线，为了测定待测元素的极大吸收，必须使用待测元素制成的锐线光源。空心阴极灯的光谱区域比较广，从红外、紫外到真空紫外区均有谱线，且锐线明晰，发光强度大，输出光谱稳定，结构简单，操作方便，获得广泛应用。在放电管的两个极加足够高的电压（300~500 V）时，电子将从空心阴极的内壁射向阳极，并在运动过程中与充入的惰性气体原子相互碰撞而使之电离，产生带正电荷的惰性气体原子。该正离子在电场作用下，高速射向阴极，使阴极表面金属原子溅射出来。溅射出来的原子再与电子、惰性气体原子及离子发生碰撞而被激发。处于激发态的粒子不稳定，很快就会返回基态，并以光的形式释放出多余的能量，产生待测元素的特征光谱线。
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸发并使试样中的待测元素转化为基态原子，以便对特征光谱线进行吸收。火焰原子化法，常用预混合型原子化器，其操作简单，对大多数元素有较高的灵敏度，应用广泛。预混合型原子化器由雾化器、雾化室、供气系统和燃烧室组成。
燃气和助燃气在雾花室中预混合后,在燃烧器缝口点燃形成火焰。用于原子吸收光谱分析的气体混合物有：空气-氢气、氩气-氢气、空气-丙烷、空气-乙炔和氧化亚氮-乙炔等。应用最多的火焰是空气-乙炔火焰。使用空气-乙炔火焰的原子吸收光谱分析可以分析约35种元素，这种火焰的温度约为2600 K，燃烧稳定，重现性好，噪声低，使用较安全，操作较简单。
原子吸收分光光度计的分光系统可分为两部分，即外光路和单色器。外光路也称照明系统，由锐线光源和两个透镜组成。它的作用是使锐线光源辐射的共振发射线能正确地通过或聚焦于原子化区，并把透过光聚焦于单色器的入射狭缝。单色器也称为内光路，它包括入射狭缝、光栅、凹面发射镜和出射狭缝。单色器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件组成。色散元件一般都用光栅。单色器可将被测元素的共振吸收与邻近谱线分开。
原子吸收检测系统是由光电转换器、放大器和显示器组成，它的作用就是把单色器分出的光信号转换为电信号，经放大器放大后以透射率或吸光度的形式显示出来。
7