CN102520123A - 一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法。该方法包括如下步骤：(1)在目标研究区域采集小麦籽粒样品、A类和B类污染源样品；(2)对所述小麦籽粒样品、A类污染源样品和B类污染源样品进行消解并测定同位素含量比值(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_Sample、(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_Sample、(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_A、(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_A、(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_B和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_B；(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_B和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_B分别为所述B类污染源样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；(3)按照公式(1)和(2)得到A类污染源对所述小麦籽粒中铅的相对贡献率X_A1和X_A2，则A类污染源对所述小麦籽粒中铅的贡献率X_A为(X_A1～X_A2)，B类污染源对所述小麦籽粒中铅的贡献率X_B为1X_A。本发明提供的方法简单、实用，既能定性分析铅污染源区域的主要污染源，并能定量计算各污染源的贡献率，能为小麦铅污染的有效治理提供技术参考。

Description

一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法

技术领域

本发明涉及一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法。

背景技术

铅是一种自然界普遍存在的有毒有害重金属，对人体的神经系统、免疫系统、心血管系统及生殖系统等均具有毒性作用。土壤、大气等介质是环境中铅的重要载体，也是农产品铅污染的潜在来源。近年来，由于食用农产品产地环境受到采矿、金属冶炼、燃煤、汽车尾气等人类活动所带来的铅污染，使得污染区“从农田到餐桌”食品供应链的源头存在较大风险。因此，准确判定铅污染源，及时切断污染途径，降低危害发生的概率非常重要。

目前，国内外在铅污染来源解析方面主要是以土壤、大气和水等为研究对象，对农产品中铅污染源的解析研究很少，而且主要是对污染源的定性识别，定量解析方面的研究较少。小麦是重要的粮食作物，对铅的吸收和富集能力比较强，近年来，小麦中铅污染对人体健康造成了重要影响，并引起社会的广泛关注。

发明内容

本发明的目的是提供一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法，通过该方法，可确定对小麦铅污染的最主要的污染源以及各污染源对小麦铅污染的贡献率。

本发明提供的一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法，包括如下步骤：

(1)在目标研究区域采集小麦籽粒样品、A类污染源样品和B类污染源样品；

(2)对所述小麦籽粒样品、A类污染源样品和B类污染源样品进行消解并测定同位素丰度比(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_Sample、(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_Sample、(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_A、(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_A、(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_B和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_B，其中，(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_Sample和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_Sample分别为所述小麦籽粒样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_A和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_A分别为所述A类污染源样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_B和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_B分别为所述B类污染源样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；

(3)按照二元混合模型公式(1)和(2)得到A类污染源对所述小麦籽粒中铅的相对贡献率X_A1和X_A2，则A类污染源对所述小麦籽粒中铅的贡献率X_A为(X_A1～X_A2)，B类污染源对所述小麦籽粒中铅的贡献率X_B为1-X_A；

$X_{A1}=\frac{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_{\mathrm{sample}}-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_B}{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_A-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_B}\×100\%---\left(1\right)$

$X_{\stackrel{\·}{A2}}=\frac{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_{\mathrm{sample}}-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_B}{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_A-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_B}\×100\%---\left(2\right).$

上述的方法中，由X_A和X_B的数值大小即可确定所述小麦籽粒样品中铅的主要污染源。

上述的方法中，在所述目标研究区域选择至少5个所述小麦籽粒样品的采样点、至少5个所述A类污染源样品的采样点和至少5个所述B类污染源样品的采样点，所述各采样点均可用GPS定位。

上述的方法中，每个所述小麦籽粒样品的采样点采集至少2～3个所述小麦籽粒样品；每个所述A类污染源样品的采样点采集至少2～3个所述A类污染源样品；每个所述B类污染源样品的采样点采集至少2～3个所述B类污染源样品。

上述的方法中，步骤(2)中所述消解可在微波消解仪中进行。

上述的方法中，步骤(2)中，所述小麦籽粒样品的消解体系可为硝酸-双氧水体系；所述A类污染源样品和B类污染源样品的消解体系可为硝酸-氢氟酸体系。

上述的方法中，所述硝酸-双氧水体系和硝酸-氢氟酸体系中，硝酸的质量百分含量均可为65％；所述硝酸-双氧水体系中双氧水的质量百分含量可为30％；所述硝酸-氢氟酸体系中氢氟酸的质量百分含量可为40％。

上述的方法中，所述硝酸-双氧水体系中，硝酸与双氧水的体积份数比可为4∶1；所述硝酸-氢氟酸体系中，硝酸与氢氟酸的体积份数比可为4∶1。

上述的方法中，所述A类污染源样品和B类污染源样品均可为土壤样品或大气降尘样品。

本发明提供的方法简单、实用，既能定性分析铅污染源区域的主要污染源，并能定量计算各污染源的贡献率，能为小麦铅污染的有效治理提供技术参考。

附图说明

图1为本发明实施例1中研究区域以及各采样点分布的示意图。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、某区域中小麦中铅污染源的分析

以西北某工业区为研究区域，该区域总面积约32km²，处于河谷地带，河谷两侧地势较高(海拔约800)，中心较低(海拔约600m)；河流穿过河谷中心，由西北流入东南方向的水库；该区域常年盛行西北风和东南风，属于暖温带半干旱、半湿润大陆性季风气候区；该区有一个铅锌冶炼厂。

(1)样品采集

通过实地考察，结合当地地形和风向特点，以铅锌冶炼厂为中心，沿着河谷走势，即西北-东南走向进行布点采样，具体如图1所示。

小麦和土壤样品采集：在与A1-A8对应位置采集土壤和小麦样品，每个采样点各采2～3个样品，共采集到23个耕层土壤(0～20cm)样品和23个小麦样品；所有采样点用GPS定位；在每个采样点用口径为5cm的取土钻以“梅花形”采3个样点的土壤；混合均匀后按照四分法获取足量样品；

大气降尘样品采集：采样位置如图1，在A1-A88个位置设置24个降尘缸(直径15cm，高度30cm)，其中，A1、A2、A3、A4分别距铅锌冶炼厂4km、2.9km、2km和1km；A5、A6、A7、A8分别距铅锌冶炼厂1.5km、2.6km、3.4km和4.6km，降尘缸放置高度约3-4m；每个位置放置3个降尘缸，在降尘缸内放置聚氨酯泡沫片(PUF膜，直径15cm，厚1.35cm)为代用面采集干沉降，分两次采集，每次采集周期为1个月。

(2)样品消解

小麦、土壤和大气降尘样品均采用微波消解仪进行消解。

小麦样品称样量为0.200g，采用8mL HNO₃(质量百分含量为65％)+2mL H₂O₂(质量百分含量为为30％)消解体系；土壤称样量为0.100g，采用8mL HNO₃(质量百分含量为65％)+2mL HF(质量百分含量为40％)消解体系；大气降尘样品：用剪刀剪下0.1g左右干沉降物质PUF膜样品(3次重复)，称重后转移到微波消解管中，加入与土壤消解相同的消解体系，采用逐步升温的方式进行消解，消解温度为185℃；消解完毕后，用超纯水定容至20～50μg/kg待测。

(3)检测分析

采用ICP-MS测定小麦样品、土壤样品和大气降尘样品中同位素丰度比，并得到各平均值如表1所示，其中，小麦样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比分别为1.1389±0.0042和2.1184±0.0037；土壤样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比分别为1.1824±0.0088和2.0771±0.0078；大气降尘样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比分别为1.1353±0.0049和2.1189±0.0035。

由上述可知，小麦籽粒的铅同位素比率介于大气降尘和耕层土壤之间，而且与大气降尘的铅同位素比率非常接近，与耕层土壤的铅同位素差异较大。可判定小麦籽粒可能同时受到大气降尘和耕层土壤共同影响，而且大气降尘对小麦籽粒的污染大于土壤。

表1小麦样品、大气降尘样品及耕层土壤样品中的铅同位素丰度比

(4)定量计算各污染源的贡献率

通过二元混合模型公式(1)和(2)对两种污染源的贡献率进行解析。

将表1中的小麦籽粒、大气降尘和耕层土壤中的²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)的比值分别代入二元混合模型公式(1)和公式(2)求解，可求得大气降尘对小麦籽粒样品铅的贡献率为90％～99％，为该研究区域小麦中铅的主要污染源，耕层土壤对小麦籽粒样品铅的贡献率为1％～10％。

Claims (8)

1.一种辅助分析小麦籽粒中铅污染源的方法，包括如下步骤：

(1)在目标研究区域采集小麦籽粒样品、A类污染源样品和B类污染源样品；

(2)对所述小麦籽粒样品、A类污染源样品和B类污染源样品进行消解并测定同位素含量比值(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_Sample、(^208Pb/²⁰⁶Pb)_Sample、(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_A、(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_A、(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_B和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_B，其中，(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_Sample和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_Sample分别为所述小麦籽粒样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_A和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_A分别为所述A类污染源样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb)_B和(²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb)_B分别为所述B类污染源样品中同位素²⁰⁶Pb与²⁰⁷Pb和同位素²⁰⁸Pb与²⁰⁶Pb的丰度比；

(3)按照公式(1)和(2)得到A类污染源对所述小麦籽粒中铅的相对贡献率X_A1和X_A2，则A类污染源对所述小麦籽粒中铅的贡献率X_A为(X_A1～X_A2)，B类污染源对所述小麦籽粒中铅的贡献率X_B为1-X_A；

$X_{A1}=\frac{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_{\mathrm{sample}}-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_B}{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_A-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{206}}{\mathrm{Pb}_{207}}\right)}_B}\×100\%---\left(1\right)$

$X_{\stackrel{\·}{A2}}=\frac{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_{\mathrm{sample}}-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_B}{{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_A-{\left(\frac{\mathrm{Pb}_{208}}{\mathrm{Pb}_{206}}\right)}_B}\×100\%---\left(2\right).$

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述目标研究区域选择至少5个所述小麦籽粒样品的采样点、至少5个所述A类污染源样品的采样点和至少5个所述B类污染源样品的采样点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：每个所述小麦籽粒样品的采样点采集至少2～3个所述小麦籽粒样品；每个所述A类污染源样品的采样点采集至少2～3个所述A类污染源样品；每个所述B类污染源样品的采样点采集至少2～3个所述B类污染源样品。

4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：步骤(2)中所述消解在微波消解仪中进行。

5.根据权利要求1-4中任一所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述小麦籽粒样品的消解体系为硝酸-双氧水体系；所述A类污染源样品和B类污染源样品的消解体系为硝酸-氢氟酸体系。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述硝酸-双氧水体系和硝酸-氢氟酸体系中，硝酸的质量百分含量均为65％；所述硝酸-双氧水体系中双氧水的质量百分含量为30％；所述硝酸-氢氟酸体系中氢氟酸的质量百分含量为40％。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：所述硝酸-双氧水体系中，硝酸与双氧水的体积份数比为4∶1；所述硝酸-氢氟酸体系中，硝酸与氢氟酸的体积份数比为4∶1。

8.根据权利要求1-7中任一所述的方法，其特征在于：所述A类污染源样品和B类污染源样品为土壤样品或大气降尘样品。

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