[發(fā)明專利]一種土壤易解離態(tài)重金屬的快速納米纖維膜測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011285500.6
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112540094B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章海波;童雅芝;夏曉域;何剛輝;邵方鐳
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號: G01N23/223
• 分類號: G01N23/223;G01N23/2202
• 代理公司: 浙江杭知橋律師事務(wù)所 33256
• 代理人: 廖靜

本發(fā)明涉及環(huán)境分析技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種土壤易解離態(tài)重金屬的快速納米纖維膜測定方法，包括以下步驟：測量待測土壤的濕度，達(dá)到濕度要求后，將多個納米纖維膜分散植入土壤中，植入過程中保持膜平整，并且完全被土壤埋沒；膜植入后，保持100％的最大田間持水量至少10小時；用塑料鑷子小心將埋在土壤中的所有納米纖維膜從土壤中取出，清洗，風(fēng)干，用標(biāo)定過的X?射線熒光光譜儀對風(fēng)干后的納米纖維膜進(jìn)行測定，得到指示土壤易解離態(tài)重金屬的含量；該測定方法對土壤擾動小，無需對土壤進(jìn)行任何研磨，直接將膜埋在土壤中即可；且分析過程中無需將土壤采集回實驗室進(jìn)行研磨過篩等預(yù)處理，只需要控制一定的土壤濕度，可以真正實現(xiàn)現(xiàn)場原位的非擾動分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境分析技術(shù)領(lǐng)域，涉及土壤易解離態(tài)重金屬的快速納米纖維膜測定方法，主要涉及采用納米纖維膜和x-射線熒光設(shè)備快速檢測污染土壤中重金屬形態(tài)的方法。

背景技術(shù)

土壤中重金屬的形態(tài)包括土壤溶液中的離子態(tài)、土壤固相中的交換態(tài)、土壤鐵錳氧化物和有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)、土壤礦物晶格中結(jié)合的殘渣態(tài)，其中土壤溶液中的離子態(tài)和固相中的交換態(tài)通常又作為易解離態(tài)被認(rèn)為是有效性最高的形態(tài)，容易被作物和土壤中的生物吸收利用。

過去對土壤重金屬易解離態(tài)的分析主要采用各種化學(xué)試劑的靜態(tài)提取。例如，0.01mol/L氯化鈣、1.0mol/L的醋酸銨(pH＝7)、0.1mol/L硝酸鈉等。這些提取方法需要將土壤樣本取回實驗室，經(jīng)過風(fēng)干、研磨過100目篩、并在提取試劑與土壤40:1的條件下長時間振蕩提取后得到的上清液，經(jīng)離心、過濾后，用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP)測定上清液中的重金屬濃度作為易解離態(tài)重金屬的含量。但是，經(jīng)過這些處理后的土壤，其重金屬在土壤—溶液中的平衡已經(jīng)被破壞，所提取測定的重金屬含量并不能代表土壤中真正的易解離態(tài)重金屬的含量。并且這些方法的提取過程復(fù)雜、時間長，需要消耗大量的化學(xué)試劑和勞動力，分析成本較高，也會帶來潛在的環(huán)境污染問題。

又如梯度擴(kuò)散技術(shù)(DGT)，DGT技術(shù)自1994年創(chuàng)立后已有廣泛應(yīng)用，如授權(quán)告號為CN106290785B的中國發(fā)明專利，其公開了一種采用DGT技術(shù)分離土壤不同形態(tài)重金屬的方法；DGT裝置由一個明確定義的擴(kuò)散相凝膠(擴(kuò)散膜和濾膜)和一個具有較強(qiáng)絡(luò)合性的結(jié)合相凝膠組成。根據(jù)Fick’s擴(kuò)散第一定律，當(dāng)DGT裝置在環(huán)境介質(zhì)中時，待測分析物穿過濾膜和擴(kuò)散膜凝膠，被結(jié)合相俘獲，從而在擴(kuò)散層形成穩(wěn)定的線性濃度梯度。該技術(shù)的主要步驟包括將待測土壤取回實驗室，經(jīng)過風(fēng)干、研磨過60目篩，再將土壤在60％田間持水量條件下預(yù)培養(yǎng)48小時，然后將DGT裝置放入土壤穩(wěn)定24小時。之后將DGT裝置取出，用硝酸將結(jié)合相中的重金屬洗脫至收集器，用ICP測定洗脫液中的重金屬濃度。

但重金屬在土壤中的形態(tài)是其在土壤——土壤溶液條件下的一種動態(tài)平衡，會受到土壤擾動而發(fā)生改變，因此，要真實反映土壤中易解離態(tài)重金屬的含量，需要盡可能接近原位無擾動的檢測技術(shù)。但是，傳統(tǒng)化學(xué)試劑的靜態(tài)提取法將土壤取回實驗室，通過研磨、并加入大量的化學(xué)試劑等過程嚴(yán)重破壞了土壤中的重金屬的形態(tài)特征。因此，該方法檢測得到的重金屬形態(tài)并非真實土壤中的形態(tài)。DGT技術(shù)雖然降低了這種擾動，但在使用中也存在以下問題：

(1)土壤需要過60目篩，該過程也可能改變土壤中原有重金屬形態(tài)；

(2)將DGT裝置從土壤中取出后需要用硝酸將結(jié)合相中的重金屬洗脫下來，該步驟會使用較多的硝酸溶液，對環(huán)境產(chǎn)生潛在污染；

(3)相比于納米纖維膜材料，DGT裝置組成較復(fù)雜，需要有外殼、擴(kuò)散凝膠和結(jié)合相凝膠三個部分組成。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種土壤易解離態(tài)重金屬的快速納米纖維膜測定方法，該測定方法對土壤擾動小，無需對土壤進(jìn)行任何研磨，直接將膜埋在土壤中即可；且分析過程中無需將土壤采集回實驗室進(jìn)行研磨過篩等預(yù)處理，只需要控制一定的土壤濕度，可以真正實現(xiàn)現(xiàn)場原位的非擾動分析。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：