药用植物栽培土壤中汞的测定

【目的要求】　了解汞的测定原理，掌握其基本操作。汞是一种有毒有害污染物，土壤中的污染物质是指进入土壤中并影响土壤正常功能、降低中药材（农产品）产量和质量、有害于人体健康的物质。土壤污染对人体的影响往往是通过药用植物及农作物（粮食、蔬菜、水果、药材等）间接发生的。从开始受污染到导致后果，是一个很长时间的间接、逐步、积累的隐蔽的过程。土壤被污染和破坏以后很难恢复，而且重金属的污染是不可逆的过程，严重的污染通过食物链危害动物和人体，甚至使人畜失去赖以生存的基础。土壤污染的判定比较复杂，到目前为止，国内外尚未定出类似于水和大气的判定标准。因为土壤中污染物质的含量与农作物生长发育之间的因果关系十分复杂。有时污染物质的含量超过土壤背景值很高，并未影响作物的正常生长；有时作物生长已受影响，但作物体内未见污染物质的积累。因此，对于土壤是否受到污染，既要考虑将土壤中污染物质的测定值与土壤本底值做比较，看土壤中元素与化合物含量是否有异常现象；还要考虑农作物中污染物质的含量，看它与土壤中污染物质含量之间的关系；同时还要观察和检查农作物生长发育是否受到抑制，有无生态变异以及人食用后对健康有无危害。只有这样综合考虑，才能全面评价土壤的污染。

土壤背景值是指在未受或少受人类活动影响下，尚未或少受污染和破坏的土壤中元素的含量。因此，判别土壤的污染，是将土壤中有害元素的测定值和该地区背景值（本底值）进行比较，超出背景值即为污染，超出越多，污染越严重。

根据中华人民共和国土壤环境质量标准（GB15618－1995），药材基地的土壤检测项目选取：镉、汞、砷、铅、锌、镍、六六六、滴滴涕、pH等。本实验的目的是通过了解药材种植地土壤环境质量检测的项目，了解各项检测污染物与人体健康的关系，了解汞的测定原理，掌握实验技术与基本操作方法。

【实验内容与方法】

1．二硫腙比色法

（1）原理：土壤样品经硫酸－高锰酸钾湿热消化后，使汞变为二价汞，在酸性溶液中，汞与二硫腙生成橙色配合物，用三氯甲烷提取比色测定。干扰金属离子可通过控制pH和加掩蔽剂除去。

（2）仪器：分光光度计、150ml三角烧瓶（有刻度）、250ml分液漏斗、多孔水浴锅。

（3）试剂

①1∶100硫酸溶液。

②5%高锰酸钾溶液，分析纯。

③10%盐酸羟胺溶液，需用二硫腙－三氯甲烷溶液除去杂质。

④5%EDTA溶液，化学纯。

⑤36%乙酸溶液，化学纯。

⑥汞标准溶液：准确称取0．1354g干燥氯化汞（HgCl2），溶于1mol／L硫酸溶液中，倾入1L量瓶中，用1mol／L硫酸溶液稀释至刻度。此次1．0ml相当于100μg汞；临用时用1mol／L硫酸溶液稀释至1000ml，相当于1．0μg汞。

⑦浓二硫腙储备液：称取0．5g二硫腙，溶于100ml氯仿中，滤去不溶物，放入分液漏斗内，用1∶100的稀氨水每次20ml提取数次，此时二硫腙进入水层，合并水层；加入1∶1盐酸中和并使成酸性，此时二硫腙沉淀析出。加入三氯甲烷50ml抽取2～3次，将三氯甲烷层合并，用滤纸过滤，放入棕色瓶中，保存于冰箱内备用。

⑧50%二硫腙三氯甲烷溶液：将上述贮备液用四氯化碳稀释，以四氯化碳为空白，在505nm波长校正溶液透光率为50%±0．5%，临用时配。

（4）步骤

①样品处理：将样品风干土通过60～100目筛孔，准确称取1．0g（含汞高时可酌量减少），放在150ml（有刻度）三角烧瓶中，再注入10ml的1∶1硫酸溶液、20ml的5%高锰酸钾溶液，充分混匀，置沸水浴锅孔中消化1h（消化液为75～80℃），消化过程中每5min摇1次，使消化液和沉淀在三角烧瓶中的土壤充分作用，如高锰酸钾紫色褪去，可补加5%高锰酸钾5～10ml，充分混匀，对有机物质含量过高的土壤，可能要补加多次，此时更应充分摇匀，直至在明显紫红色情况下消化1h。取下放冷，滴加10%盐酸羟胺溶液，边滴边摇，至紫红色和棕色刚褪尽，再多加1～2滴，然后过滤到250ml分液漏斗中，用1∶100硫酸洗至100ml，充分摇匀。

②样品分析：在上述分液漏斗中，加2ml的10%盐酸羟胺溶液、2ml的5%EDTA溶液、2滴36%乙酸溶液，充分摇匀后，开口放置0．5h，然后精确加入10ml的50%二硫腙三氯甲烷溶液，振摇1min，静置分层，三氯甲烷层通过分液漏斗（颈部塞有棉花）过滤于1cm比色皿中，在505nm波长处以试剂空白为零点测量吸收度，从标准曲线中查出汞含量。

③标准曲线的绘制：取250ml分液漏斗数个，分别加汞标准溶液0．0ml、0．5ml、1．0ml、2．0ml、3．0ml、4．0ml，加入10ml　1∶1硫酸溶液、10ml5%高锰酸钾溶液，滴加10%盐酸羟胺还原到红色刚褪尽，用1∶100硫酸溶液补充至100ml。以下操作同样品分析。根据标准汞浓度及吸光度绘制标准曲线。

（5）计算：

汞（mg／kg）＝相当于标准微克数／样品质量（g）　　　　　　　　　　　（式4－1）

（6）注意事项

①本法能消解出90%以上乙酸苯汞、碱式硝酸苯汞、硫酸汞及西力生、富力隆等有机汞农药。

②最低检出量为0．05mg／kg。

2．冷原子吸收法

（1）原理：土壤中的汞可加热气化，用汞蒸气测量仪测定。因为汞蒸气对波长2537的紫外线具有强烈的吸收作用，从对紫外线吸收的多少而测定汞的含量。

先将样品消化，使有机汞转化为二价汞，用氯化亚锡使汞还原，再用一定流量的无汞气体将样品中的汞蒸气吹入测汞仪而测量之。仪器灵敏度为0．01mg／10ml。

（2）仪器；F732型测汞仪（附低压汞灯）、水浴锅、150ml三角烧瓶（有刻度）、250ml分液漏斗、冲击式空气采样瓶。

（3）试剂

①浓硫酸。

②10%盐酸羟胺溶液。

③5%高锰酸钾溶液。

④30%氯化亚锡溶液：30g化学纯氯化亚锡溶于25ml浓盐酸中，加热使之溶解，加水稀释至100ml，加数粒锡粒。

⑤无水氯化钙，干燥使用。

⑥汞标准储备液：准确称取0．135　4g氯化汞（HgCl2）盛于烧杯中，用5%HNO3－0．05%K2 Cr2O7　溶液溶解，移入1　000ml容量瓶中用5%HNO3－0．05%K2Cr2O7溶液稀释至标线，摇匀。此溶液含汞100μg／ml。

⑦汞标准使用溶液：准确吸收汞标准储备液1．0ml置于100ml容量瓶中，用5%HNO3－0．05%K2Cr2O7溶液稀释至标线，摇匀。此溶液含汞1．0μg／ml。

（4）步骤

①样品处理：将风干土通过60～100目筛孔，准确称取1．0g（含汞高时可酌量减少），放在150ml（有刻度）三角烧瓶中，再倒入10ml的1∶1硫酸溶液、20ml的5%高锰酸钾溶液，充分摇匀，置沸水浴锅孔中消化1h（消化液为75～80℃），消化过程中每5min摇1次，使消化液和沉淀在三角烧瓶中的土壤充分作用，如高锰酸钾紫色褪去，可补加5%高锰酸钾溶液5～10ml，充分混匀，对有机物质含量过高的土壤，可能要补加多次，此时更要充分摇匀，直至在明显紫红色情况下消化1h。取下放冷，滴加10%盐酸羟胺溶液，边滴边摇，至紫红色和棕色刚褪尽，再多加1～2滴，然后过滤到250ml分液漏斗，用1∶100硫酸溶液洗至100ml，充分摇匀。取10ml样品液于试管中，加0．25ml浓硫酸、0．25ml高锰酸钾溶液，摇匀，放置10min。

②仪器调整：测量前首先开启仪器电源开关，预热30min。将测汞仪量程旋钮放在“200”档，检查全部管道，不得漏气，无水氯化钙一定要保持干燥。待仪器稳定后，将旋钮拨至“测量”和“校正”位置，使表针指向零端和满刻度端，同时开动自动记录仪，并相应调节至零到满刻度。气体流量控制在0．5L／min，反复调整稳定后开始测量。

③测量：处理过的样品先用10%盐酸羟胺溶液使高锰酸钾的紫色褪去，倒入汞蒸气发生管中（用冲击式空气采样瓶代替），接通气路橡皮管，加入2ml30%氯化亚锡溶液，迅速塞紧瓶塞，勿使漏气，立即转动三路活塞开关，使气流通过发生管，将样品中汞蒸气吹入测汞仪中。根据自动记录仪峰高或面积从汞标准曲线中查出汞的含量。

④汞标准曲线的绘制：分别准确吸取0．1μg／ml汞的标准使用溶液0．0ml、0．1ml、0．2ml、0．4ml、0．6ml、0．8ml、1．0ml，分别置于10ml刻度试管中，用水补充到10ml。加0．25ml浓硫酸、0．25ml高锰酸钾溶液，摇匀放置10min。以下按样品方法测量。

以峰高（格数）为纵坐标，汞含量（μg）为横坐标，绘制汞标准曲线。根据量程的不同（200和800）分别绘制不同浓度的汞标准曲线，绘制曲线时应减去空白峰高。

（5）计算：汞（Hg，mg／kg）＝相当于汞标准微克数／样品质量（g）（式4－2）

（6）注意事项

①无自动记录仪时，可从仪器表针上读数。

②本法测定十分灵敏，要求室内空气及试剂和仪器必须十分洁净，所用蒸馏水必须都是无汞离子水。

【思考题】

1．叙述测汞仪的组成部分和测定原理。

2．要保证测定具有较好的重现性，应注意哪些环节？