酒泉城區(qū)街道灰塵中鉻含量分布特征分析

張春玲,許新兵,任小娜,趙 麗

(酒泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程系，甘肅 酒泉 735000)

1 引言

城市是人口集聚形成的較大居民點(diǎn)，而城市環(huán)境對人體的健康有著至關(guān)重要的影響。作為城市環(huán)境中大氣圈、水圈、生物圈之間的過渡帶，地表灰塵中污染物質(zhì)的含量有著舉足輕重的作用[1]。鉻是生物體所必需的微量元素之一。鉻的毒性與其存在價(jià)態(tài)有關(guān)，六價(jià)鉻具有強(qiáng)毒性，有很強(qiáng)的致癌突變作用，已確認(rèn)為致癌物，對皮膚有刺激性，并易被人體吸收而在體內(nèi)蓄積。三價(jià)鉻毒性較低，有弱的蓄積作用，對魚類的毒性比六價(jià)鉻高，二者在一定條件下可以轉(zhuǎn)換。所以近來傾向于研究鉻的總含量[2]。

2 材料與方法

2.1 土樣的消解

稱取已經(jīng)過風(fēng)干、過篩處理好的土樣0.2 g于聚四氟乙烯坩堝中，加少量水潤濕，加入10 mL濃鹽酸，于電熱板上低溫加熱，蒸發(fā)至約剩5 mL時(shí)加入10 mL濃硝酸，繼續(xù)加熱至近黏稠狀，再加入10 mL氫氟酸并繼續(xù)加熱，同時(shí)不斷搖動(dòng)坩堝；最后，加入5 mL高氯酸并加熱至白煙冒盡。消解好的樣品要求：樣品呈白色或淡黃色，傾斜坩堝時(shí)呈不流動(dòng)的粘稠狀。用水沖洗坩堝內(nèi)壁，溫?zé)崛芙鈿堅(jiān)?，冷卻后定容至100 mL容量瓶中，待測。

2.2 樣品的測定-分光光度法

首先用高錳酸鉀將水樣中的三價(jià)鉻氧化為六價(jià)，然后在酸性溶液中，六價(jià)鉻離子與二苯碳酰二肼反應(yīng)，生成紫紅色化合物，其最大吸收波長為540 nm，吸光度與濃度的關(guān)系符合朗伯比爾定律。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法及測定

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制如圖1所示。

取9支50 mL比色管，依次加入0、0.20、0.50、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00和10.00 mL鉻標(biāo)準(zhǔn)使用液，用水稀釋至標(biāo)線，加入1+1硫酸0.5 mL和1+1磷酸0.5 mL，搖勻。加入2 mL顯色劑溶液，搖勻。5～10 min后，于540 nm波長處，用1 cm比色皿，以水為參比，測定吸光度并作空白校正。以吸光度為縱坐標(biāo)，相應(yīng)六價(jià)鉻含量為橫坐標(biāo)繪出標(biāo)準(zhǔn)曲線。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)曲線

水樣的測定：取適量經(jīng)預(yù)處理的水樣與50 mL比色管中，用水稀釋至標(biāo)線，以下步驟同標(biāo)準(zhǔn)溶液測定。進(jìn)行空白校正后根據(jù)所測吸光度從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查的Cr6+含量。

3 測定結(jié)果

鉻位于元素周期表第四周期第Ⅵ副族中，鉻的原子序數(shù)為24，外層電子構(gòu)型為3d54s1。鉻的原子價(jià)分比為2+、3+、6+。鉻屬于親石元素，容易電離成離子或形成穩(wěn)定的含氧酸陰離子，并主要以氧化物形式存在。鉻礦物不超過十種，分別為氧化物、氫氧化物、硫化物和硅酸鹽四大類。土壤中鉻含量取決于母質(zhì)、氣候、生物以及土壤有機(jī)質(zhì)含量等條件[3]。世界范圍內(nèi)土壤鉻背景值為70 μg/g，變化范圍為5～1500 μg/g。我國土壤鉻元素背景值為57.3 μg/g，變幅為17.4～118.8 μg/g[4]。

由表1中可以看出，酒泉市區(qū)灰塵中鉻元素的分布呈現(xiàn)由城郊向城區(qū)下降的趨勢，但變化較小。酒泉市區(qū)灰塵中鉻元素的含量與土壤背景值相差不大，分布也相對均勻。酒泉是一個(gè)農(nóng)業(yè)城市，除自然因素外，含鉻污水灌溉和化肥的大量使用是土壤中鉻的重要來源。含鉻灌溉水中的鉻只有0.28%～15%為作物吸收，而85%～95%累積于土壤中，并幾乎全部集中于土表[5]；而長期大量使用氮肥特別是大量施用銨肥，會(huì)使土壤逐漸酸化，造成土壤顆粒分散[6]。同時(shí)磷肥中含有較多的有害重金屬，其中Cr元素的含量較高。且土壤的環(huán)境容量(Cr)又較低，因而施用這些肥料會(huì)引起土壤中Cr的較快積累，引起土壤中重金屬鉻的污染[7]。在氣候干旱的條件下，土壤中的固體小顆粒物質(zhì)會(huì)隨著氣流卷入空中，把大量沙粒等吹入城市近地層，在自身重力的作用下，降至路面，成為城市灰塵污染的主要方式[1]。

表1 各路段地表灰塵含鉻量 μg/g

4 結(jié)論

通過實(shí)驗(yàn)，研究了酒泉市城區(qū)街道灰塵中鉻含量的分布情況，結(jié)果表明：酒泉市區(qū)灰塵中鉻元素的分布呈現(xiàn)由城郊向城區(qū)下降的趨勢，但變化較小。酒泉市區(qū)灰塵中鉻元素的含量與土壤背景值相差不大，分布也相對均勻。

酒泉是以農(nóng)業(yè)為主的城市，除自然因素外，含鉻污水灌溉和化肥的大量使用是導(dǎo)致土壤污染的主要原因，破壞了生態(tài)環(huán)境[8]。隨著農(nóng)田土壤顆粒分散的進(jìn)行和鉻元素的快速積累，最終引起土壤鉻污染。而后農(nóng)田地表土經(jīng)過大氣運(yùn)輸?shù)冗^程，沉降落在城市地表，進(jìn)入城市生態(tài)循環(huán)體系，引起城市環(huán)境污染。

AnalysisofDistributionCharacteristicsofChromiumContentinStreetDustofJiuquanCity

Zhang Chunling, Xu Xinbing, Ren Xiaona, Zhao Li

(DepartmentofChemicalEngineering,JiuquanInstituteofTechnology,Jiuquan,Gansu, 735000,China)

Abstract: The chromium content of the main street dust in Jiuquan is analyzed. The results show that the chromium content in urban street dust is relatively stable, with a mean value of 159.5ug/g. The content is little different from the soil background value and the distribution is decreasing from the suburb to the urban area.But the change is small.

Keywords: urban environmental; surface dust; chromium content