汞蒸气调查法在城市多目标地球化学勘查中的应用.pdf

第32卷第5期
华北水利水电学院学报
Vol 32 No, 5
2011年10月
Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power
Oct. 20
文章编号:1002-5634(2011)05-0018-06
汞蒸气调查法在城市多目标地球化学勘查中的应用
杨柯2,刘飞'2,聂海峰',李括2,彭敏
(1.中国地质大学地球科学与资源学院,北京100083;
2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廓坊065000
摘要:介绍了城市多目标地球化学查中汞蒸气野外调查法和塞曼测汞仪分析法的联合运用,试验验证了
金丝管捕集大气汞和壤中气汞的有效性和稳定性,分析不确定度达到0.44Pg(双倍标准离差).以2009年北
京市东西、南北2条剖面共70个样点7个月的重复测量为例,发现壤中气汞含量夏季最高,质量浓度达到
602ng/m3,空间变化与土壤汞异常分布一致;而大气汞含量夏季低,质量浓度只有24ng/m3,与壤中气汞无显
著相关关系.壤中气汞含量约为大气求含量的15.07倍,数据变异性大于大气求
关键词:多目标地球化学勘査;汞蒸气;大气汞;壤中气汞;塞曼测汞仪
全国多目标区域地球化学调查是中国地质调查作1-21.20世纪80年代末和90年代初,科学家在
局从1999年开始实施的基础性、公益性地质工作,没有人为和自然汞污染来源的北欧和北美偏远地区
至2009年底,已完成调査面积160万km2,范围覆的大片湖泊中发现鱼体高甲基汞负荷”,并证实
盖全国31省(区、直辖市)重要经济区带-.共采人为排放的Hg通过大气长距离迁移后的沉降是产
集土壤、沉积物样品50多万件.利用X射线荧光光生这一汞污染的主要原因,由此,在西方发达国家兴
谱仪、等离子体质谱仪和等离子发射光谱仪等现代了新一轮环境汞污染的研究热潮.而国内早在
大型精密仪器为主体测试样品,首次系统地获得了
991年就由当时的地质矿产部把《汞蒸气测量规
我国中、东部地区土壤中54种元素指标的高精度数范》作为行业标准颁布实施,但实际在环境调查工
据
110-12
调査数据显示,我国大、中、小城市及周边
作中的应用研究很少.笔者于2009年5-11月对北
京市大气汞和壤中气汞进行了日常监测,对监测过
地区地表土壤均分布有显著的汞(Hg)异常或土壤
程中的多期次汞蒸气分析标定数据进行了统计分析,
Hg污染,表明城市土壤Hg污染已成为我国普遍存
探讨了汞蒸气测量法在多目标地球化学调査中应用
在的重大环境问题3
的稳定性和分析不确定度,以期为此项技术在全国多
Hg是环境中毒性最强的重金属元素之一,它的
目标地球化学调查中的推广应用打下一定的基础.
物理化学性质极为特殊,是唯一主要以气相形式存
在手大气的重金属元素、城市士壤不种地,不产粮,1样品采集与分析
土壤中的有害元素只能通过“土壤一大气一人体”1.1样品采集
种途径传输,所以多目标调查在对城市土壤中Hg
北京市布置东西、南北剖面各1条,穿越多目标
含量关注的同时,有必要对大气中的Hg(大气求)调査土壤Hg含量异常中心区,东西向剖面西起石
和土壤各种空隙中游离的Hg(壤中气汞)含量进行景山路首都钢铁公司经长安街,东至京通快速路远
调査.20世纪60年代,地球化学勘查家已将壤中气通桥,全长约35km.南北向剖面北起安立路与北五
Hg应用于矿产勘查、地热勘探、地震预报和考古工环交叉处的仰山桥,经安定门外大街、北河沿大街、
收稿日期:2011-07-08
基金项目:中国地质调査局国家专项工作项目(GZTR20060302)
作者简介:杨柯(1980一),男,江苏徐州人,工程师,博士研究生,主要从事环境与生态地球化学方面的研究.
第32卷第5期
杨柯,等:汞蒸气调査法在城市多目标地球化学勘查中的应用
永定门内大街,沿104国道、警备西路至团河路,全行取样,采样间距约1km,2条剖面共计70个样点
长约31km.2009年5-11月,选取每月最后一周进同点采集大气汞和壤中气汞样品,如图1所示
太平春
甘京口
八里店
比例尺
土壤Hg/(ng/g)
0246810km408012016030060
图1采样点位布置图
样品采集工具包括:1.0~1.3m长的钢钎(直
径25mm),八磅铁锤、螺旋锥形采样器,大气采样器
出气气口
(或抽气筒),捕汞管(金丝管),除尘过滤器和硅
气流滤尘器
胶管
金丝管
样点一般选取成片城市绿化带(面积50m2以
硅胶管
手动捕气
上)或公园绿地.壤中气汞采集时在预定点位上用
铲清除5~10cm厚的表层土壤后,用铁锤将钢钎打
也表
入疏松覆盖层内0.4-~0.6m,拔出钢钎后立即将螺
纹采样器旋入孔内0.20~0.35m深处,用硅胶管依
次将螺纹采样器、除尘过滤器、捕求管和大气采样器
(或抽气筒)连接好,并抽取3L.气体样品.采样位置
应选择在土层较厚和颗粒细密的地方,应避开碎石
壤中气
堆、废矿堆和新的人工堆积物.拧螺纹釆样器时不能
左右摇晃,借助螺纹自身旋转向下的力量拧紧,保证
图2壤中气汞采样示意图
采样孔的密封性.采样器(包括硅胶连接管)应经过
表1XG-7Z塞曼测汞仪参数设定值
检査,证明无污染及不吸附汞后方可应用.抽气时速
设定项目
设定值
度要缓慢、匀速,保持最佳流量(一般为1L/min)
脱汞炉温度
800℃
测汞仪热释付问
壤中气汞采样如图2所示
吸收室直径
6 mm
大气汞采集直接将尘过滤器、捕求管和大气采
载气流量
0.5 L/min
样器(或抽气筒)连接好,抽取3L气体样品
( Quicktake30, SKC Inc.)抽气,抽气流量设定为
1.2样品分析
1L/min.将已捕集了标定量汞蒸气的金丝管连接到
分析设备包括高灵敏度测汞仪(XG-7Z塞曼
仪器进样门的硅胶管上并插入热释炉中,使金丝部
测汞仪,中国地质科学院地球物理地球化学勘査研
分恰好位于炉膛中心.立即按启动按钮,30s后抽气
究所仪器研制中心)、脱汞炉、微量注射器、饱和求
泵自动将释出汞拙进吸收室进行测定,仪器表头则
蒸气瓶等.测定浓度检出限可低达1~2ng/m.仪
指示样品的吸光度值.同样方法测试所采集的气体
器各参数设定见表1
每次开始测量样品之前,需对仪器进行标定.用样品;则气体样品中汞浓度为
微量注射器从饱和求蒸气瓶中准确抽取20uL(在
室温23℃环境中,汞含量为334Pg)的包和汞式中:C为气体样品含汞浓度,ng/m;r为标定表
蒸气,注入捕汞管内,捕汞管另一头接自动抽气泵
含量除以标定吸光度值,即吸光度值系数;A为每个