[发明专利]一种测量土壤不同价态汞的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量土壤不同价态汞的装置，包括汞提取系统、加热系统和检测系统；本发明还公开了一种测量土壤不同价态汞的方法，包括检测前的准备工作、Hg(0)含量检测、Hg(I)含量检测、Hg(II)含量检测、计算THg的含量、计算THg的回收率，验证检测系统的准确性等步骤。本发明通过对温度的严格控制，可以准确测量土壤中Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)含量，组装简单，样品不需前处理，可减少土壤汞的损失，可广泛应用于环境监测、土壤Hg释放和价态转变基础理论研究等领域；本发明装置布置灵活，安装方便，管理简单，在环境监测，分析土壤Hg释放及价态转化过程等领域中具有广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种测量土壤不同价态汞的装置及方法，属于环境分析技术领域。

背景技术

Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)分别表示单质汞、一价汞和二价汞。

在大气环境中，Hg主要以气态元素汞(GEM)的形式存在，GEM在大气中占大气总气态汞的95％以上，植物叶片可通过气孔吸收GEM，这是植物地上部分Hg积累的主要途径。研究表明，陆地生态系统是GEM的重要来源之一，其中农田是陆地生态系统的重要组成部分，可以贡献约三分之一的自然来源的GEM。

土壤属于一种复杂的体系，其含有大量的矿物质、有机质和微生物等，而土壤有机质、氧化还原电位、阳离子交换量、pH、微生物群落均能影响Hg的氧化还原过程。当在土壤体系中加入合成的Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)标准物质后，随着时间的延长，标准物质可能发生转变。

根据土壤Hg的物理化学反应，土壤Hg(0)释放过程应直接受土壤Hg(0)含量控制，而土壤Hg(0)含量又由土壤Hg氧化还原作用决定。准确测量土壤Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)的含量及分析Hg价态转变是研究土壤Hg氧化还原过程的重要组成部分，但目前测量土壤Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)含量的方法不完善，更确切的讲无相关测量方法。

土壤Hg(0)释放最重要的步骤是：土壤Hg(0)的产生，其主要通过生物和非生物途径将Hg(II)经Hg(II)/Hg(I)和Hg(I)/Hg(0)的还原过程还原成Hg(0)。即Hg的氧化还原过程控制着土壤Hg(0)的含量，从而直接决定土壤Hg(0)的释放通量的大小。因此，研究土壤Hg(0)的氧化还原反应是理解土壤Hg(0)释放的基础理论知识。

此外，土壤Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)含量多少是Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)之间转化的重要指标，从而可以判断土壤Hg是经历氧化过程还是还原过程，比如向土壤中施加特定的物质可能使土壤处于还原过程，导致Hg(II)经Hg(II)/Hg(I)和Hg(I)/Hg(0)的还原过程，增加Hg(0)的含量，引起土壤Hg(0)释放增加。例如，在本申请方案的研发过程中就发现施加肥料可以使土壤处于氧化状态，使Hg(0)经历Hg(0)/Hg(I)和Hg(I)/Hg(II)的氧化过程，造成Hg(0)、Hg(I)含量降低，而Hg(II)和THg含量增加。

目前，国际上普遍采用DMA-80(LabTech,Italy)直接测量土壤总汞(THg)含量，通过程序控温测量土壤中不同价态汞的百分比，但由于存在稳定过热现象，影响测量过程中不同价态汞的转化，进而造成不同价态汞的百分比不准确。因此，目前无具体的土壤Hg(0)、Hg(I)和Hg(II)的定量测量方法，不能全面的研究土壤Hg的氧化还原过程。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种测量土壤不同价态汞的装置及方法，以解决上述现有技术中存在的问题。

本发明采取的技术方案为：一种测量土壤不同价态汞的装置，包括汞提取系统、加热系统和检测系统，所述加热系统用于给所述汞提取系统加热，所述检测系统用于检测所述汞提取系统提取出来的汞。

优选的，所述汞提取系统包括通过管道依次连接的框架纳米金管Ⅰ、石英管Ⅰ、干燥剂管、石英管Ⅱ和框架纳米金管Ⅱ，所述框架纳米金管Ⅰ的进口端安装有流量计。