一種適用于測(cè)定avs及sem的擴(kuò)散-吸收裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于測(cè)定AVS及SEM的擴(kuò)散-吸 收裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 一直以來(lái)，水體重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是一個(gè)艱巨的任務(wù)，其中的主要原因之一 在于沉積重金屬含量測(cè)定費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且不能保證精度。近年來(lái)，AVS-SEM模型成為沉積重金 屬生物有效性的熱點(diǎn)。AVS (Acid Volatile Sulfide，酸可揮發(fā)性硫），定義為能被Imol噸4 冷鹽酸提取的硫化物；SEM(Simultaneously Extracted Metals，同步提取金屬），在提取 AVS過(guò)程中同步提取的金屬。AVS是沉積硫化物中最具活性的部分，SEM代表最具生物有效 性（生物毒性）的那部分沉積重金屬。當(dāng)AVS大于SEM時(shí)，沉積物重金屬大部分以金屬硫 化物的形式存在，大大降低了其生物毒性，因此SEM和AVS的相對(duì)值可作為表征沉積物重金 屬生物有效性的重要參數(shù)。USEPA (美國(guó)環(huán)境保護(hù)署）認(rèn)為AVS/SEM方法是1種有前途的新 方法，有巨大的發(fā)展?jié)摿Γ?AVS/SEM方法是建立在堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)上，運(yùn)用平衡分配理論 及金屬活動(dòng)性來(lái)預(yù)測(cè)沉積重金屬生物有效性的方法。這一方法最終將成為比現(xiàn)有的方法更 易行和更具準(zhǔn)確性的方法"(USEPA，1995)。借助相關(guān)判據(jù)，AVS/SEM法在理化數(shù)據(jù)及生物數(shù) 據(jù)之間建立了濃度-生物毒性響應(yīng)關(guān)系，因而對(duì)沉積物質(zhì)量基準(zhǔn)（SQC或SQGs)的制訂具有 重要作用；AVS及SEM測(cè)定雖然對(duì)操作技術(shù)要求較高，但是測(cè)量的時(shí)間較短，總工作量小于 重金屬全量及形態(tài)（分步提取法）測(cè)定，能夠在短時(shí)間內(nèi)對(duì)采樣區(qū)域重金屬毒性作出評(píng)價(jià)。
[0003] 目前通常采用二種方法測(cè)試AVS和SEM : (1)氮載氣冷酸溶硫化物（the purge-and-trap method)，簡(jiǎn)稱"吸收法"；⑵硫化氫氣體擴(kuò)散法（the diffusion method)，簡(jiǎn)稱"擴(kuò)散法"。這二種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，吸收法反應(yīng)時(shí)間較短，但檢出率偏低；擴(kuò) 散法檢出率略高于吸收法，操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，但反應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)。由于AVS的測(cè)試要求較高 (樣品保存不易），在短時(shí)間內(nèi)必須完成大量樣品的測(cè)試工作，所以需要開發(fā)一種既快又好 的方法。本發(fā)明提供了一種測(cè)定AVS及SEM的擴(kuò)散-吸收裝置及方法，集合二者的優(yōu)點(diǎn)，避 免各自的缺陷，可以在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)較好地完成大量樣品的測(cè)試分析工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于，提供一種測(cè)定AVS及SEM的擴(kuò)散-吸收裝置及方法，解決上述 現(xiàn)有方法及裝置存在的不足。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)方案如下。
[0006] 一種適用于測(cè)定AVS及SEM的方法，包括如下步驟：通入氮?dú)鈾z查裝置氣密性，之 后取沉積物樣品放入反應(yīng)瓶中，通過(guò)進(jìn)料裝置加入鹽酸，然后將反應(yīng)瓶置于磁力攪拌器上， 以恒定速度攪拌，待充分反應(yīng)后再次通入氮?dú)?，并取吸收瓶中的溶液，用分光光度?jì)比色測(cè) 定吸光度，得到AVS及SEM值。
[0007] 上述方法中，所述取沉積物樣品是指取1~3g底泥，稱重后在80~100°C下烘干 至含水率為20%~25%;所述鹽酸體積為10~1511^，濃度為5~7111〇1/1。
[0008] 上述方法中，磁力攪拌器是以100~120r/min的速度攪拌50~70min ;所述通 入氮?dú)鈾z查裝置氣密性步驟中通入氮?dú)饬魉贋?80~300cm3/min，時(shí)間為3~IOmin ;所 述待充分反應(yīng)后再次通入氮?dú)獠襟E中通入氮?dú)饬魉贋?80~300cm3/min，反應(yīng)時(shí)間為3~ 10min〇
[0009] 上述方法中，所述進(jìn)料裝置為分液漏斗；所述分光光度計(jì)是在670nm或665nm處進(jìn) 行測(cè)定。
[0010] 上述方法中，的具體步驟為：
[0011] (1)向反應(yīng)瓶中加入除氧去離子水，第一吸收瓶和第一吸收瓶中各加入NaOH溶 液，裝置通入N 2，檢查裝置氣密性；
[0012] (2)取底泥樣品，加入到反應(yīng)瓶中，另取相同質(zhì)量的底泥樣品稱重后烘干，并計(jì)算 底泥含水量；
[0013] (3)停止通入氮?dú)?，通過(guò)進(jìn)料裝置向反應(yīng)瓶中加入鹽酸，然后關(guān)閉閥門，同時(shí)打開 磁力攪拌器，充分反應(yīng)；
[0014] (4)將吸收杯、第一吸收瓶和第一吸收瓶中的溶液轉(zhuǎn)入容量瓶中，依次加入對(duì)氨基 二甲苯胺溶液和硫酸鐵銨溶液，在670nm或者665nm處用分光光度計(jì)比色測(cè)定吸光度，得到 AVS 值；
[0015] (5)將反應(yīng)瓶中的反應(yīng)液體取上部渾濁液用濾膜過(guò)濾，用ICP測(cè)定濾液重金屬含 量，計(jì)算SEM的加和值。
[0016] -種適用于測(cè)定AVS及SEM的擴(kuò)散-吸收裝置，所述擴(kuò)散-吸收裝置包括氮?dú)馄俊?第一洗氣瓶、第二洗氣瓶、反應(yīng)瓶、吸收杯、進(jìn)料裝置、第一吸收瓶和第一吸收瓶；所述氮?dú)?瓶與第一洗氣瓶、第二洗氣瓶、反應(yīng)瓶、第一吸收瓶和第一吸收瓶順次連接；所述進(jìn)料裝置 設(shè)置于反應(yīng)瓶瓶口處；所述吸收杯設(shè)置于反應(yīng)瓶?jī)?nèi)部；所述氮?dú)馄?，洗氣瓶，反?yīng)瓶，吸收 瓶通過(guò)導(dǎo)氣管連接。
[0017] 上述裝置中，所述擴(kuò)散-吸收裝置還包括流量計(jì)、磁力攪拌器和磁力轉(zhuǎn)子，所述流 量計(jì)安裝在洗氣瓶與氮?dú)馄恐g；所述磁力轉(zhuǎn)子位于反應(yīng)瓶中；所述磁力攪拌器放置于反 應(yīng)瓶下方。所述反應(yīng)瓶通過(guò)涂有玻璃膠的橡膠塞密封，橡膠塞上裝有進(jìn)料裝置和導(dǎo)氣管。
[0018] 上述裝置中，所述進(jìn)料裝置還通過(guò)橡膠管與反應(yīng)瓶連通，以保持裝置內(nèi)外壓力平 衡，使液體順利流入。
[0019] 上述裝置中，其中所述反應(yīng)瓶?jī)?nèi)壁裝有扇形擋片，位于裝置1/3~1/2高度處，且 扇形擋片的高度不高于吸收杯，高于反應(yīng)瓶中液體水平面；當(dāng)硫化氫氣體從溶液中逸出時(shí)， 受到擋片的阻擋，擴(kuò)散至吸收杯附近，提高了氣體的吸收效率。所述第一吸收瓶和第一吸收 瓶為倒置式導(dǎo)管，內(nèi)部裝有串聯(lián)式環(huán)形擋片，每排擋片間隔l〇-12cm。所述吸收杯通過(guò)支架 安裝在反應(yīng)瓶?jī)?nèi)壁上。
[0020] 上述裝置中，所述第一洗氣瓶和第二洗氣瓶中裝有去離子除氧高純水；所述進(jìn)料 裝置中裝有鹽酸；所述吸收杯中裝有質(zhì)量百分比濃度為2~4%的堿性乙酸鋅溶液；所述反 應(yīng)瓶中裝高純水；所述第一吸收瓶和第一吸收瓶裝有NaOH溶液。
[0021] 現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：
[0022] 1、本發(fā)明兼具擴(kuò)散法和吸收法的優(yōu)點(diǎn)，避免了兩者的缺陷，具有速度快，檢出率高 的優(yōu)勢(shì)，可在短時(shí)間內(nèi)完成大量樣品的測(cè)試。
[0023] 2、通過(guò)安裝扇形擋片，延長(zhǎng)了所提取出的硫化氫氣體的氣路，使吸收時(shí)間延長(zhǎng)，提 高了氣體的吸收效率。
[0024] 3、采用倒置的吸收管，在吸收裝置中設(shè)置串聯(lián)式環(huán)形擋片，使氣泡呈螺旋狀上升， 增大了氣體的吸收效率。
【附圖說(shuō)明】
[0025] 圖1本發(fā)明中的AVS-SEM測(cè)定裝置示意圖
[0026] 圖2反應(yīng)瓶詳圖
[0027] 圖3串聯(lián)式環(huán)形擋片詳圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地具體詳細(xì)描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不 限于此，對(duì)于未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0029] 由圖1-圖3所示，所述擴(kuò)散-吸收裝置包括氮?dú)馄?、第一洗氣瓶3、第二洗氣瓶 4、反應(yīng)瓶5、吸收杯6、進(jìn)料裝置8、第一吸收瓶12和第一吸收瓶13 ;所述氮?dú)馄?與第一洗 氣瓶3、第二洗氣瓶4、反應(yīng)瓶5、第一吸收瓶12和第一吸收瓶13順次連接；所述進(jìn)料裝置8 設(shè)置于反應(yīng)瓶5瓶口處；所述吸收杯6設(shè)置于反應(yīng)瓶5內(nèi)部；所述氮?dú)馄?，洗氣瓶3,反應(yīng) 瓶4,吸收瓶10通過(guò)導(dǎo)氣管11連接。所述擴(kuò)散-吸收裝置還包括流量計(jì)2、磁力攪拌器10 和磁力轉(zhuǎn)子7,所述流量計(jì)2安裝在洗氣瓶3與氮?dú)馄?之間；所述磁力轉(zhuǎn)子7位于反應(yīng)瓶 5中；所述磁力攪拌器10放置于反應(yīng)瓶5下方。所述進(jìn)料裝置8還通過(guò)橡膠管9與反應(yīng)瓶 5連通。其中所述反應(yīng)瓶5內(nèi)壁裝有扇形擋片，位于裝置1/2高度處，且扇形擋片的高度不 高于吸收杯6,高于反應(yīng)瓶5中液體水平面；所述第一吸收瓶12和第一吸收瓶13為倒置式 導(dǎo)管，內(nèi)部裝有串聯(lián)式環(huán)形擋片，每排擋片間隔11cm。
[0030] 應(yīng)用本發(fā)明以及擴(kuò)散法、吹氣法，分別設(shè)置三組對(duì)照實(shí)驗(yàn)，詳見下述實(shí)施例。
[0031] 實(shí)施例1
[0032] 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制備方法：向反應(yīng)瓶中加入IOOmL高純水，吸收瓶中加入70mL 0. 5mol/L的NaOH溶液。連接裝置，并向裝置通入N2，調(diào)整氣體流速至250cm3/min，持續(xù) 通氣3min，以檢查裝置氣密性并去除殘留氧，防止S 2^被氧化。隨后關(guān)閉氮源，向反應(yīng)瓶中， 分別加入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)濃度S2_溶液（0、l、3、5、7、9、10mg/L)。通過(guò)進(jìn)料裝置加入15mL 6mol/L的HCl溶液，與反應(yīng)生成H2S氣體，然后用堿液吸收逸出的S2_。
[0033] 然后打開磁力攪拌器，以120r/min的速度攪拌60min。
[0034] 使用上述裝置進(jìn)行測(cè)量，待充分反應(yīng)后，再