植物中重金屬含量的測定

摘 要：采用火焰原子吸收分光光度計，測定云南曲靖某有色化工企業(yè)周邊植物和農(nóng)貿(mào)市場的蔬菜共9種植物中Fe、Mn、Zn、Cu、Pb、Cr、Cd 7種元素重金屬的含量，結(jié)果顯示同一種類植物對不同的重金屬元素的富集能力不同，不同種類的植物對同一種重金屬元素的富集能力也不同。化工企業(yè)周邊的綠色蔬菜和植物中重金屬含量均偏高，其周邊綠色蔬菜中Pb、Cd、Cr含量均高于農(nóng)貿(mào)市場的蔬菜，該企業(yè)化工生產(chǎn)過程中排放的各類廢棄物對其周邊環(huán)境造成了一定程度的污染。

關(guān)鍵詞：植物；重金屬；含量；標(biāo)準(zhǔn)；污染

隨著現(xiàn)代工業(yè)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境污染加劇，各種污染問題越來越嚴(yán)重，而重金屬污染也是最大污染源之一。土壤是一種極為重要、富有生命的有限資源，它處于自然環(huán)境的中心位置，承擔(dān)著環(huán)境中大約90%的來自各方面的污染物。因為土壤資源大量的開發(fā)利用，化學(xué)產(chǎn)品的使用和污泥污水的農(nóng)用，重金屬不斷積累在土壤中，這不僅影響土壤本身，還會通過土壤-植物系統(tǒng)將重金屬轉(zhuǎn)移到植物中，進(jìn)而通過食物鏈進(jìn)入到動物及人體中，危害其健康[1-3]。因重金屬在土壤-植物生產(chǎn)污染的過程具有長期性、隱蔽性和不可逆性的特點，一旦通過食物鏈進(jìn)入生物體內(nèi)，就難以排出[4，5]。文章以云南曲靖某有色化工企業(yè)的周邊綠色植物和曲靖某農(nóng)貿(mào)市場的蔬菜為研究對象，采集了植物和蔬菜樣品共9份，分別測定各植物樣品中Cr、Cu、Fe、Zn、Mn、Pb、Cd 7種重金屬的含量，對該地區(qū)周邊土壤受重金屬影響的程度和對該地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價。

1 實驗部分

1.1 植物樣品的采集和測定方法

1.1.1 植物樣品采集

（1）采集對象：曲靖某有色金屬冶煉業(yè)為主的化工企業(yè)的周邊綠色植物和曲靖某農(nóng)貿(mào)市場的蔬菜。

（2）采集方法：化工企業(yè)周邊的蒿子、野葵花植株和菠菜連根采集，卷心菜、大豆葉、青菜采集其莖葉部分，并裝袋；到農(nóng)貿(mào)市場采購菠菜、青菜、卷心菜。

（3）采集數(shù)量：考慮到植物烘干后體積有較大的縮小且防止實驗過程意外情況發(fā)生，每個樣品都采集了約500g。

1.1.2 植物樣品風(fēng)干、制備和保存

采集的植物樣品必須進(jìn)行規(guī)范處理后才能進(jìn)行測定分析，植物樣品的處理按照以下步驟進(jìn)行：

（1）去除采集回的植物樣品上的雜物，用清水仔細(xì)洗凈。

（2）將植物樣品置于潔凈塑料紙上攤成薄層，于室外通風(fēng)曬干。

（3）樣品曬干后再用烘箱于50℃烘至恒重，將其用研缽研細(xì)，用80目孔徑篩子篩濾，將濾出的細(xì)粉末密封袋中置于干燥器中待用，樣品袋上貼上標(biāo)簽，注明樣號、采樣地點。

1.1.3 樣品測定方法

本研究是用硝酸-高氯酸消化各植物樣品后，用TAS-990F火焰原子吸收分光光度計對植物樣品金屬含量進(jìn)行測定。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)系列液的制備

（1）標(biāo)準(zhǔn)系列儲備液的制備

AAS儲備液的濃度均為lmg·mL-1。

（2）標(biāo)準(zhǔn)溶液配制

分別向100mL容量瓶中移入10mL上述各標(biāo)準(zhǔn)儲備液，加入5滴6mol·mL-1的鹽酸，用二次蒸餾水稀釋至刻度線，各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液如上依次配制。

（3）標(biāo)準(zhǔn)系列液配制

向100mL容量瓶中用量管分別移入1mL、2mL、3mL、4mL、5mL上述標(biāo)準(zhǔn)溶液，用二次蒸餾水稀釋至刻度線，各元素標(biāo)準(zhǔn)系列溶液如上依次配。

1.3 實驗樣品的制備

用電子天平準(zhǔn)確稱取2.000g各已研細(xì)的樣品于50mL潔凈的燒杯中，每個樣品平行稱取兩份。各樣品中加入24mL混酸（HNO3：HClO4=5：1），加蓋玻璃蓋浸泡過夜，再置于50℃電熱板上消解，消解至白煙散盡消化液樣品略呈淺黃色（若消化液呈棕黑色，使其冷卻后加混合酸繼續(xù)消解），當(dāng)燒杯中溶液剩余1mL時停止加熱，然后冷卻，用蒸餾水潤洗燒杯多次，完全濾入50mL的容量瓶中，用潤洗溶液和蒸餾水定容至刻度線，混勻，同時作空白對照。各樣品平行處理兩份。

1.4 樣品測定

標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制：

根據(jù)實驗要求，將上述配制的7種元素的標(biāo)準(zhǔn)系列液用TAS-990F火焰原子吸收分光光度計測定其吸收值，以各個元素濃度含量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)，繪制各元素工作曲線。

在儀器操作方法與繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線相同條件下，直接在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得Cr、Cu、Fe、Zn、Mn、Pb、Cd各植物樣品試液的濃度，植物樣品中污染物的檢測結(jié)果規(guī)定用mg/kg。

含量（mg/kg）=CV/m

式中：C-從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得元素的質(zhì)量濃度，μg/mL；m-稱量植物樣品質(zhì)量，g；V-植物樣品試液的總體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品中各重金屬測試結(jié)果

在選定儀器工作條件下，用TAS-990F火焰原子吸收分光光度計測定樣品中重金屬元素濃度含量，實驗結(jié)果見表1和表2。

根據(jù)表2各蔬菜樣品（干重）重金屬含量測定結(jié)果換算出其鮮重時的重金屬的含量，其結(jié)果如表3所示。

2.2 重金屬含量的分析

（1）由以上研究結(jié)果可知，同一種類植物和蔬菜對不同的重金屬元素的富集能力不同：

a.蒿子和野葵植株Fe>Mn>Zn>Cd>Pb>Cu>Cr；

b.大豆葉Fe>Zn>Mn>Cd>Pb>Cr>Cu；

c.青菜Fe>Zn>Cd>Pb>Mn>Cr>Cu；

d.菠菜Fe>Zn>Cd>Mn>Pb>Cr>Cu；

e.卷心菜Fe>Zn>Mn>Cd>Cr>Pb>Cu；

f.農(nóng)家青菜Fe>Mn>Cd>Zn>Cu>Pb>Cr；

g.農(nóng)家卷心菜Fe>Mn>Cd>Zn>Pb>Cu>Cr；

h.農(nóng)家菠菜Fe>Zn>Mn>Cd>Pb>Cu>Cr。

（2）不同種類的植物和蔬菜對同一種重金屬元素的富集能力也不同，蒿子、大豆葉、農(nóng)家菠菜對Fe的富集能力較強；菠菜、卷心菜、大豆葉對Zn的富集能力較強；蒿子、野葵植株、卷心菜均對Mn、Pb的富集能力較強；青菜、卷心菜、蒿子對Cd的富集能力較強；野葵植株、青菜、菠菜對Cr的富集能力較強；野葵植株、蒿子、大豆葉對Cr的富集能力較強。

（3）蔬菜中重金屬Cr、Cu、Fe、Zn、Mn、Pb、Cd 7種元素均有積累，其中Cu、Zn含量較低，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，且為蔬菜生長必需元素，不會對人體健康產(chǎn)生危害。部分蔬菜中Fe、Mn、Pb、Cr、Cd含量超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，所測6種蔬菜樣品中Cd含量均嚴(yán)重超標(biāo)，對比國家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，蔬菜樣品中的Pb、Cd含量高于Fe，較易被生物富集。

（4）有色化工企業(yè)的周邊綠色蔬菜中Pb、Cd、Cr含量均高于農(nóng)貿(mào)市場的蔬菜。眾所周知，蔬菜中的重金屬主要來源于整個生命周期過程中土壤、水和大氣環(huán)境中重金屬，有色化工企業(yè)的周邊綠色蔬菜主要來源于該郊區(qū)蔬菜生產(chǎn)基地，由大氣沉降物和污水排放中帶入的Pb、Cd、Cr污染物也在不斷增加，所以盡管所測結(jié)果Fe是易被蔬菜吸收富集的元素，但蔬菜中Pb、Cd污染超標(biāo)現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

3 結(jié)束語

通過對以植物和蔬菜9種樣品的測定結(jié)果分析和評價表明，對于農(nóng)貿(mào)市場所測的白菜、菠菜、卷心菜樣品中Pb、Cd含量均遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)限量值，白菜和卷心菜中Fe、Mn含量略高，其可能受農(nóng)用化肥、農(nóng)藥噴施和污水灌溉影響較大。

有色化工企業(yè)的周邊綠色蔬菜和植物中重金屬含量均偏高，其周邊蔬菜中Pb、Cr、Cd的含量嚴(yán)重超過食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，其他元素都有不同程度的超標(biāo)。一般情況下，若元素間的含量顯著相關(guān)，說明它們出自同一污染源的可能性較大，該化工企業(yè)化工生產(chǎn)過程中排放的各類廢棄物對其周邊環(huán)境造成了一定程度的污染。

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