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合作前沿｜有色金屬冶煉場(chǎng)地As和Sb污染特征研究
導(dǎo) 讀
砷（As）和銻（Sb）同屬于VA族元素，是有色金屬開采和冶煉過程中最常見的伴生礦類金屬。As和Sb的環(huán)境高濃度富集會(huì)造成土壤復(fù)合污染，進(jìn)而影響周圍生態(tài)環(huán)境。近期，島津分析中心與華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院國家環(huán)境保護(hù)化工過程環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作，從“總量”、“形態(tài)”與“價(jià)態(tài)”三方面對(duì)有色金屬冶煉場(chǎng)地不同粒徑土壤As和Sb的污染特征進(jìn)行了深入研究，相關(guān)成果發(fā)表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》期刊上。
課題背景
As和Sb作為重要的有色金屬礦產(chǎn)資源，其性質(zhì)介于金屬與非金屬之間。砷和銻在土壤環(huán)境中的毒害效應(yīng)很大程度上取決于它們的形態(tài)，而不同價(jià)態(tài)的As和Sb表現(xiàn)出相似的毒性大小：三價(jià)砷＞五價(jià)砷＞有機(jī)砷（如甲基砷），三價(jià)銻＞五價(jià)銻＞有機(jī)銻（如甲基銻）。As和Sb的環(huán)境富集通常發(fā)生在地質(zhì)礦化區(qū)域，以人為造成的居多，采礦和工業(yè)排放源如冶煉等造成土壤出現(xiàn)高濃度的砷銻復(fù)合污染狀況。
分析利器
研究成果概覽
小粒徑土壤由于含有較高的比表面積而污染有更高濃度的可溶性和可交換態(tài)有毒重金屬。針對(duì)As和Sb在土壤中的分布規(guī)律不清楚等問題，通過對(duì)土壤進(jìn)行粒徑分級(jí)，研究了不同粒徑土壤上As和Sb在含量、形態(tài)和價(jià)態(tài)的差別，闡明了As和Sb在粒徑分級(jí)后不同粒徑土壤上的污染特征，為今后大量出現(xiàn)的有色金屬退役礦山及冶煉場(chǎng)地土壤修復(fù)提供科學(xué)支持。
將土壤分為＜0.05 mm、0.05-0.25 mm、0.25-1 mm和1-2 mm四個(gè)粒徑，研究每個(gè)粒徑上總As和總Sb的含量以及As(Ⅲ)、As(V)、Sb(III)和Sb(V)的分布，同時(shí)結(jié)合Tessier五步提取法對(duì)As和Sb的形態(tài)污染情況進(jìn)行研究。分別使用島津ICP-OES和HPLC-ICP-MS聯(lián)用系統(tǒng)，建立了測(cè)定砷與銻的分析方法。分析方法各標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù) r＞0.9999，As(Ⅲ)和As(V)出峰時(shí)間約在2.4 min和4.95 min，Sb(III)和Sb(V)出峰時(shí)間約在3.55 min和1.65 min。各方法可分別方便準(zhǔn)確的測(cè)定土壤中總砷和總銻、形態(tài)砷和形態(tài)銻，以及As(Ⅲ)、As(V)、Sb(III)、Sb(V)的含量，測(cè)定結(jié)果見下圖。
圖2. As(Ⅲ)和As(V)(a)、Sb(III)和Sb(V)(b)的液相色譜圖
研究表明，該有色冶煉場(chǎng)地土壤中總砷和總銻的濃度平均值分別為20225 mg/kg和3911 mg/kg，≤0.05 mm、0.05-0.25 mm、0.25-1 mm和1-2 mm粒徑組分上總砷濃度分別為20350 mg/kg、19675 mg/kg、6090 mg/kg、2410 mg/kg，總銻濃度為3655 mg/kg、1707 mg/kg、1422 mg/kg、137 mg/kg。
不同粒徑組分的土壤中As以碳酸鹽結(jié)合態(tài)（F2）、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)（F3）和殘?jiān)鼞B(tài)（F5）為主；Sb的殘?jiān)鼞B(tài)（F5）占比最大，為56.25%-89.83%。土壤不同粒徑中以As(V)和Sb(III)為主，≤0.05 mm和0.05-0.25mm中As(V)分別為19813和19250 mg/kg，≤0.05 mm粒徑中Sb(III)為1036 mg/kg，存在較大的風(fēng)險(xiǎn)。
客戶心聲
論文第一作者 趙建鋒
論文第一作者趙建鋒表示：我所在的課題組一直與島津分析中心合作密切，非常愉快。尤其在生態(tài)環(huán)境部 “環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與管理-華東片區(qū)居民重金屬總暴露調(diào)查”課題中，分析中心為大量樣本的重金屬檢測(cè)提供了強(qiáng)有力的支持，相關(guān)成果《典型地區(qū)居民金屬環(huán)境總暴露研究報(bào)告（汞、鎘、砷、鉛、鉻）》和《典型地區(qū)居民金屬環(huán)境總暴露量及貢獻(xiàn)比手冊(cè)（汞、鎘、砷、鉛、鉻）》，已由中國環(huán)境出版集團(tuán)在2019年出版發(fā)行。
同時(shí)在2020年11月，所在的華東理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院同島津簽署了合作實(shí)驗(yàn)室，雙方進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了資源共享、互利互通和合作共贏。
針對(duì)有色金屬冶煉場(chǎng)地As和Sb污染特征研究的課題，島津ICP-OES和ICP-MS系列的高通量、節(jié)省氬氣和高耐受性，再次給我們留下了深刻印象，通過從“總量”、“形態(tài)”與“價(jià)態(tài)”三方面，對(duì)有色金屬冶煉場(chǎng)地不同粒徑土壤As和Sb的污染特征分析，提供了可靠的分析檢測(cè)方法保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，相關(guān)成果已發(fā)表在《Ecotoxicology and Environmental Safety》期刊上。
同時(shí)這個(gè)課題我們也順利申請(qǐng)了：《一種適用于高濃度砷銻復(fù)合污染土壤的淋洗藥劑及其制備和應(yīng)用》的專利（ZL 202110900582.9），再次感謝島津的幫助和支持！
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