基于激光的复杂地质样品绿色高效前处理技术研究

全岩地质样品主微量元素组成分析可为研究地球演化、矿床成因、矿产资源分布等地球科学问题提供重要的基础数据。激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）技术可以直接固体进样,避免了传统分析技术繁琐的湿化学消解流程,不仅低污染、低消耗,而且分析速度快,已经成为最有力的元素分析手段之一。但激光剥蚀进样量小,采样无法代表复杂、不均一样品的化学组成,阻碍了其在全岩主、微量元素分析中的应用。将复杂地质样品制备成均一、稳定的样品靶,是开发LA-ICP-MS全岩地质样品分析方法的关键。本文建立了针对复杂地质样品LA-ICP-MS全岩分析的绿色、高效前处理技术。首先将样品在1000～1100℃下煅烧去除挥发份,压制成片后用高能量、宽脉宽红外激光照射熔融,最终得到均一、稳定的样品玻璃。相比直接粉末压片的样品,该技术将海洋沉积物标准物质GBW07354和GBW07356中各元素的平均分析精密度分别提高了7.7倍和3.9倍。优化后的前处理技术已应用于海洋沉积物、土壤和铝土矿标准物质中主微量元素的快速准确分析。海洋沉积物标准物质中大部分元素的测试值与参考值的相对偏差都在10%以内;土壤成分标准物质中大部分主量元素、稀土元素（REEs）、其他微量元素的测试值与参考值的相对偏差分别在5%、20%和15%以内;铝土矿标准样品中测试元素达到40个,首次给出了Sc和W元素的参考值。本文建立的样品前处理技术可快速将海洋沉积物、土壤和铝土矿标准样品制备成均一稳定的玻璃,使LA-ICP-MS技术可直接较好地应用于复杂地质全岩样品（海洋沉积物、土壤和铝土矿）元素分析中,进一步提高了地质样品主微量元素的测试效率。     

辽北地区土壤体积含水量和相对湿度转换方法研究

在缺少物理转换参数的条件下,很难实现土壤相对湿度和体积含水量之间的转换,通过建立本溪地区土壤体积含水量与土壤相对湿度之间的转换关系,将区域内土壤湿度监测数据转换成土壤体积含水量。结果表明:该方法转换下的相对误差可控制在%以内,均方误差低于5.0。研究成果可为其他地区土壤体积含水量与土壤相对湿度之间的转换提供方法参考。     

利用漫反射光谱鉴定红粘土中针铁矿和赤铁矿

针铁矿(Gt)和赤铁矿(Hm)是广泛存在于土壤和沉积物中的重要铁矿物。这两种矿物在土壤和沉积物中含量很低,常规的测试手段很难有效地测定其含量。利用反射光谱联合加热处理的方法,可对土壤及沉积物样品中针铁矿和赤铁矿进行定性或半定量测定。实验结果显示,样品加热到300℃后,针铁矿的反射光谱的一阶导数特征峰发生了变化,赤铁矿的一阶导数特征峰却没有明显的变化。因此加热前后样品反射光谱一阶导数的变化取决于针铁矿和赤铁矿的含量。利用这种方法估计黄土高原第三纪红粘土样品中的赤铁矿含量约为0.3%～0.4%,针铁矿含量约为0.5%～1%。     

土壤样品中有机磷农药的加速溶剂萃取-气相色谱测定

建立加速溶剂萃取提取土壤样品中13种有机磷农药残留,经Carb柱净化、Rtx-OPP2大口径毛细管柱分离、气相色谱-火焰光度检测器检测。方法仪器检出限在0.67～1.50ng/mL,线性范围在0.67～600ng/mL,相关系数在0.9994～0.9999。模拟土壤样品和实际土壤样品基体加标回收率分别在54.3%～106%和60.7%～133%,方法精密度(RSD,n=5)在2.2%～9.9%。方法简便、灵敏,适用于土壤样品中有机磷农药残留的分析。     

气相色谱法测定土壤中丙酸、苹果酸、柠檬酸

用对甲苯磺酸对有机酸进行衍生化,没有太多的条件限制,方法简便,建立的分析方法应用于土壤中低分子量有机酸的测定,样品分析结果平均RSD在5%以内,平均回收率为97.1%~98.2%。本方法具有简单、高效灵敏、回收率高、重复性好等优点,可用于各种植物、食品、药材中低分子量有机酸的含量测定。     

安徽石台大山村富硒土壤中硒在黏粒、粉粒和砂粒中的分配特征分析

本文以石台县大山村富硒土壤为例,通过X射线衍射仪（XRD）等技术手段,分析了硒（Se）在黏粒、粉粒和砂粒中的分配特征。采集样品中Se含量均在0.6 mg/kg以上,为典型富硒土壤。样品中黏土矿物占比较大,最高达到50.49%。样品中轻重矿物相比,轻矿物有较强的富集能力,其中又以黏土矿物的富集作用为主。在同一样品中,含85.72%黏土矿物的黏粒部分Se含量高达1.62 mg/kg,是（粉粒+砂粒）部分含硒量的1.64倍。研究了解大山村富硒土壤中Se在土壤各组分中的分配特征,可以为后续Se的开发利用、富硒农业发展提供依据。     

X射线荧光光谱法测定土壤和沉积物中的锰

X射线荧光光谱法(XRF)是测定土壤和沉积物中锰的重要方法,具有制样简单、非破坏性测定、检测速度快等优点。目前用于建立工作曲线的土壤和沉积物标准物质的锰含量最高为2490mg/kg,采用XRF法测定受污染土壤和沉积物中的锰含量时易超出工作曲线测定范围。本文将锰标准溶液定量加入到土壤标准物质中,制备锰含量更高的校准样品,工作曲线的测定上限范围由2490mg/kg提高至3780mg/kg。该方法测定不同含量标准物质中锰含量的结果均在认定值范围内,实际样品的加标回收率为97.8%～108.3%,高含量锰的实际样品测定值与电感耦合等离子体发射光谱法测定值的相对偏差小于5.7%,相对标准偏差(RSD)小于0.4%(n=7)。实验结果表明该法测定锰含量高的土壤和沉积物的准确度和精密度良好。     

微波消解等离子体发射光谱和石墨炉原子吸收光谱法联合测定土壤中多元素

采用密闭式微波消解系统处理土壤样品,电感耦合等离子体发射光谱法或石墨炉原子吸收光谱法测定土壤样品中铜、砷、铅、锌、钴、铬、锰、镍、钒9个元素。分别从消解液的选择、用酸量及样品消解量等方面进行消解条件的优化,确定了一个最适合土壤消解的前处理体系。各元素的检出限为0.16～2.52μg/g,回收率为95.2%～106.6%,精密度为2.03%～9.79%(n=7)。方法简单快速,效率高,劳动强度低,是进行土壤中多元素测定的高效方法。     

南方某工业区周边土壤和蔬菜中铅的健康风险评估

在南方某城市工业区周边采集了蔬菜样品100个、土壤样品145个,分析了土壤和蔬菜中铅的含量水平,对其健康风险进行了评估;并通过计算富集系数筛选出抗铅污染能力较强的蔬菜品种.研究区土壤中铅累积明显,共有135个土壤样品中的铅含量超过了二级土壤环境质量标准.蔬菜样品中铅含量范围为1.41~303.10 mg·kg-1,均超过食品中污染物限量标准,超标率达到100%.其中,叶类蔬菜的铅含量明显高于根茎类和瓜果类蔬菜;瓜果类蔬菜的铅富集系数最低,抗污染能力最强,而根茎类和叶类蔬菜对人群健康存在严重的健康风险.     

红外碳硫分析仪测定土壤样品中的碳和硫

应用高频一红外碳硫分析仪,进行了土壤样品中碳、硫的测定,用该仪器测定土壤标准物质中碳、硫的结果与标准值符合。碳和硫11次测定的RSD分别是〈3%和〈10%。     

快速溶剂萃取(S-916)/GC-MS法测定土壤中15种多环芳烃

本文建立了S-916快速溶剂萃取仪(Buchi瑞士)快速萃取-气相色谱-质谱仪(GC-MS联用测定土壤中15种多环芳烃(PAHs)含量的方法。土壤样品经正己烷、丙酮快速溶剂萃取,除水浓缩后,利用硅酸镁小柱进行净化,直接进GC-MS测定。结果表明,在5. 0～1000. 0μg/L浓度范围内,15种PAHs的相关系数均在0. 996以上,RF RSD<12%,加标回收率在80%～117%之间,15种PAHs的最低检出限均低于0. 40μg·kg^-1.该方法灵敏、快速、准确可靠,完全满足实验室对土壤中PAHs的检测要求,可为土壤中多环芳烃(PAHs)的污染情况提供快速检测依据。     

Ultrasonic wave extraction and simultaneous analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and phthalic esters in soil

A method is developed for detection of polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) and Phthalic Acid Esters(PAEs) in soil samples. Ultrasonic Wave Extraction under airtight circumstances is adopted to extract the analytes in soil samples with n-hexane–acetone(V:V=1:1) as extraction solvent. This method has several advantages, including high extraction efficiency, short time, convenience and simplicity. It can be used to detect polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) and Phthalic Acid Esters(PAEs) in soil.     

土壤pH值对土壤多环芳烃纵向迁移影响的模拟实验研究

影响土壤多环芳烃(PAHs)纵向迁移行为的环境因素很多。文章以氧化钙和冰乙酸改变采自徐州土壤的pH值水平,人工装填土柱进行纵向淋滤试验,研究pH值对土壤PAHs纵向迁移行为的影响。结果表明,土壤pH值的变化加强了PAHs在土柱中的纵向淋滤能力,表层土壤中的PAHs可迅速向底层转移;不同种类的PAHs淋滤特性表现不同,pH值增加更能增强低环PAHs的迁移淋滤能力,pH值降低则更能促进高环PAHs从土壤表层向深部迅速迁移。     

有机氯代烃在壤土中的吸附和解吸特性

选取三氯乙烯(TCE)、顺-1,2-二氯乙烯(cis-1,2-DCE)、1,1,1-三氯乙烷(1,1,1-TCA)、1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)4种常见的有机氯代烃,通过批次实验研究其在壤土中的吸附和解吸特性。结果表明:4种有机氯代烃在壤土中的吸附平衡时间约为3 d;在本文研究的整个浓度范围内,4种有机氯代烃的吸附等温线基本呈线性趋势,但更符合Freundlich模型。对于有机氯乙烯而言,TCE在壤土中的吸附特性较为显著,线性分配系数K_d为0.624 L/kg,其次是cis-DCE,K_d为0.238 L/kg;对于有机氯乙烷而言,1,1,1-TCA在壤土中的吸附特性较为显著,K_d为0.520 L/kg,其次是1,2-DCA,K_d为0.353 L/kg。这进一步表明4种有机氯代烃化合物在壤土中的吸附特性与化合物本身的疏水性有关。通过Abdul、Dobbs、Rao和Cong经验公式估算lgK_oc值发现,Abdul估算所得lgK_oc比实测值偏小,Cong估算lgK_oc比实测值偏大,Dobbs和Rao与实测值更为接近;说明 Dobbs和Rao经验公式更适用于预测有机氯代烃化合物在壤土的吸附特性。另外,研究发现有机氯代烃的解吸过程具有明显的滞后性,吸附特性较强的物质,其解吸较为缓慢。     

荧光-紫外检测器高效液相色谱法检测地下水中16种多环芳烃

应用荧光-紫外检测器联用的高效液相色谱法分析地下水中16种多环芳烃。对高效液相色谱条件进行优化,建立了分析方法,并用于实际水样分析。在较佳的实验条件下,加标回收率为86.3%～105%,方法精密度(RSD,n=7)为0.39%～2.55%,检出限为0.001～0.010μg/L。分析16种PAHs仅用20min,比EPA8310方法中采用的液相色谱法缩短了17min。方法灵简便、准确,灵敏度高,分析时间短,适用于大批量地下水中痕量多环芳烃的分析。     

河床含水系统对单环芳烃净化特征室内模拟

为了模拟长期排污河流中单环芳烃在地表水-地下水系统迁移转化规律以及不同含水介质和水动力条件对单环芳烃的净化特征, 室内土柱实验采用3种有代表性的天然砂土为研究对象, 以生活污水模拟纳污河流, 实验历时5个月.单环芳烃的自然净化作用主要发生在河床底下0.4m内, 垂直向下单环芳烃各组分浓度呈由高到低的分布特征; 粗砂对苯、甲苯和单环芳烃总量(TBETX) 总净化率分别为32.06%、21.39%和27.13%;中砂1分别为76.26%、81.40%、87.99%;中砂2分别为68.94%、74.41%、81.69%, 这表明, 河流污染初期河床底含水介质完全饱水, 含水介质颗粒尺寸越大, 对单环芳烃的净化率就越低, 单环芳烃容易迁移进入地下水中; 随着时间的延长, 河床底部淤泥层不断增加, 砂层中的水流处于非饱和状态, 淤泥层和含水介质系统对单环芳烃的净化能力较饱水流时大, 单环芳烃不容易迁移进入地下水.      

南黄海中部海水中多环芳烃的分布特征

2007年9月进行了2007南黄海海洋环境调查,并采集各个调查站位的表层、中层、底层海水及表层沉积物。利用液-液萃取法对采集到的样品进行前处理,并用气相色谱-质谱法检测海水中的多环芳烃。结果显示,监测站位中表层海水中总多环芳烃的含量范围是15.76~233.39ng/L,南黄海中部海水中多环芳烃的组成以2环的萘为优势组分;各种多环芳烃的含量与国际生物学组织或国家制定的评价水生生物暴露于水体的安全食用标准相比虽未超标,但个别组分如荧蒽的含量已达到生态毒理评价标准。     

过硫酸钠修复土壤中多环芳烃的准确测定

多环芳烃(PAHs)是一类具有致癌、致突变、致畸的碳氢化合物,具有较高的辛醇-水分配系数,易被土壤颗粒吸附而影响环境和人体健康。过硫酸钠(Na₂S₂O₈)氧化法是近些年来国内外修复PAHs污染土壤较为常用的方法,但现阶段在测定修复后土壤中PAHs含量、进行土壤修复效果评估时亟待解决的问题是：经该方法修复的土壤,若土壤中残留有过硫酸钠,在样品前处理过程中由于提取温度较高,可能会进一步加速多环芳烃的氧化反应,从而影响土壤中PAHs的准确测定。本文建立了一种在修复后土壤中加入还原剂抗坏血酸,与残留的过硫酸钠反应生成脱氢抗坏血酸,采用索氏提取结合气相色谱-质谱法(GC-MS)同时测定土壤中16种PAHs的方法,PAHs加标回收率为76.2%～110.0%。而修复后土壤若不加还原剂直接进行索氏提取,用GC-MS测定,可能会使部分PAHs及替代物的测定不准确,PAHs加标回收率仅为6.0%～72.4%。通过对比分析表明,在样品提取前加入还原剂,可以有效地消除残留过硫酸钠的影响,提高测定修复后土壤中PAHs含量的准确性。     

拉萨市拉鲁湿地多环芳烃污染及其来源

通过分析采集的土壤、沉积物和大气样品,对拉萨郊区的拉鲁湿地多环芳烃污染及其来源进行了初步研究.湿地表层土壤中16种多环芳烃的平均含量的总含量为82.45×10^-9,既存在低环数的多环芳烃,又含有高环数的多环芳烃;湿地土壤中的多环芳烃主要来自于大气.     

固体模拟样品中多环芳烃有机污染物提取方法研究

对有机污染物分析的样品前处理技术——超临界萃取、微波萃取、超声提取和索氏提取进行了对比研究。结合气相色谱质谱测定技术比较了4种方法对模拟样品中16种多环芳烃化合物的提取效果。探讨了温度、改进剂对超临界萃取的影响，无改进剂的纯C02流体对16种多环芳烃的低沸点化合物萃取回收率可达80％，对高沸点化合物应在加入改进剂的基础上提高萃取温度。与超临界萃取相比，微波萃取在对高沸点化合物的萃取上具有优势。