《镉的环境监测综述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《镉的环境监测综述（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、镉的环境监测综述摘要：镉在环境监测领域也算一小块比较重要的区域了，本文从多方面简要介绍了镉。 而且镉是一种比较常见的重金属，所以其检测方法也比较多， 本文也综述了其中的常用的检测方法。最后也简要探究了一下镉污染的现状和处理。关键字：镉；重金属；环境监测；检测方法；1、镉的简介1.1 、镉的物理和化学性质镉是银白色有光泽的金属， 熔点 320.9，沸点 765， 密度 8650 kg/m。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为1、2。氧化镉和氢氧化镉
2、的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如Cd(NH3 ） 、Cd(CN)、CdCl 等。可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣（如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉臵换）中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、 黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。 镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。 硫化镉、硒化镉、碲化镉用于制造光电池。1.2 、镉的来源在自然界中主要成硫镉矿而存在；也有小量存在于锌矿中， 所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿(CdS)，赋存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为
3、900 万吨。1.3 、镉的用途镉作为合金组土元能配成很多合金，如含镉0.51.0的硬铜合金，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉（98.65）镍（ 1.35）合金是飞机发动机的轴承材料。镉具有较大的热中子俘获截面,因此含银（ 80）铟（15）镉（ 5）的合金可作原子反应堆的控制棒。镉的化合物曾广泛用于制造颜料、塑料稳定剂、荧光粉等。镉还用于钢件镀层防腐，但因其毒性大，这项用途有减缩趋势。用于电底、 制造合金等； 并可做成原子反应堆中的中子吸收棒。镉氧化电位高，故可用作铁、钢、铜之保护膜，广用于电镀上，并用于充电电池、电视映像管、黄色颜料及作为塑料之安定剂。镉化合物可用于杀虫剂、杀菌剂、颜料、油漆等之
4、制造业。1.4 、镉的危害镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。 还可导致骨质疏松和软化。镉及其化合物均有一定的毒性。 吸入氧化镉的烟雾可产生急性中毒。 长期吸入镉可产生慢性中毒引起肾脏损害。镉对人体危害严重，日本因镉中毒曾出现“痛痛病” 。1.5 、镉的监测环境工程领域中的镉绝大多数淡水的含镉量低于1 微克/ 升，海水中镉的平均溶度为0.15 微克/ 升。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。环境监测中测定镉的方法有：原子吸收分光光度法、
5、双流腙分光光度法、阳极溶出伏安法和示波极谱法等。2、镉的测定方法2.1 、原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法也称原子吸收光谱法（AAS ） ，简称原子吸收法。该方法具有测定快速、干扰少、应用范围广、可在同一试样中分别测定多种元素等特点。测定镉、铜、铅、锌等元素时，可采用直接吸入火焰原子吸收分光光度法（适用于废水和受污染的水）；用萃取或离子交换法富集后吸入火焰原子吸收分光光度法（适用于清洁水）；石墨炉原子吸收分光光度法（适用于清洁水， 其测定灵敏度高于前两种方法，但基体干扰较火焰原子化法严重）。2.1.1 、直接吸入火焰原子吸收法测定镉（铜、铅、锌）清洁水样可不经预处理直接测定；污染的地面水和
6、废水需用硝酸或硝酸 -高氯酸消解，并进行过滤、定容。将试样溶液直接吸入喷雾于火焰中原子化， 测量各元素对其特征光产生的吸收，用标准曲线法或标准加入法定量。2.1.2 、萃取火焰原子吸收法测定微量镉（铜、铅）本方法适用于含量较低，需进行富集后测定的水样。对一般仪器的适用浓度范围为：镉、铜150g/L；铅 10200g/L。清洁水样或经消解的水样中待测金属离子在酸性介质中与吡咯烷二硫代氨基甲酸铵（ APDC ）生成络合物，用甲基异丁基甲酮（MIBK ）萃取后吸入火焰进行原子吸收分光光度测定。当水样中的铁含量较高时，采用碘化钾 - 甲基异丁基甲酮（ KI-MIBK）萃取体系的效果更好。其操作条件同直
7、接吸入原子吸收法。2.1.3 、离子交换火焰原子吸收法测定微量镉（铜、铅）用强酸型阳离子交换树脂吸附富集水样中的铜、铅、镉，再用酸洗脱后吸入火焰进行原子吸收测定。该方法的最低检出浓度为：铜0.93g/L；铅 1.4g/L；镉 0.1g/L。2.1.4 、石墨炉原子吸收分光光度法测定痕量镉将清洁水样和标准溶液直接注入石墨炉内进行测定。每次进样量1020L（视元素含量而定）。测定时，石墨炉分三阶段加热升温。首先以低温（小电流） 干燥试样，使溶剂完全挥发，但以不发生剧烈沸腾为宜，称为干燥阶段；然后用中等电流加热，使试样灰化或碳化（灰化阶段）， 在此阶段应有足够长的灰化时间和足够高的灰化温度，使试样基
8、体完全蒸发，但又不使被测元素损失；最后用大电流加热，使待测元素迅速原子化（原子化阶段），通常选择最低原子化温度。测定结束后，将温度升至最大允许值并维持一定时间，以除去残留物，消除记忆效应，做好下一次进样的准备。对组成简单的水样可用直接比较法，每测定1020 个试样应用标准溶液检查仪器读数12 次。对组成复杂的水样，则宜用标准加入法。2.2 、双硫腙分光光度法双硫腙分光光度法是以双硫腙为螯合剂，使之与金属离子反应生成带色物质， 而后用分光光度法测定该金属离子的方法。这是环境监测中常用的一种间接、萃取分光光度法。方法基于在强碱性介质中，镉离子与双硫腙生成红色螯合物，用三氯甲烷萃取分离后，于518n
9、m处测其吸光度，与标准溶液比较定量。反应式如下：在强碱溶液中，镉离子与双硫腙生成红色螯合物，氯仿萃取后，于518nm波长处进行分光光度法测定，用标准曲线法定量。其测定浓度范围为 160 g/L 。水样中含铅 20mg/L、锌 30mg/L、铜 40mg/L、锰和铁 4mg/L，不干扰测定，镁离子浓度达20mg/L时，需多加酒石酸钾钠掩蔽。本方法适用于受镉污染的天然水和废水中镉的测定，测定前应对水样进行消解处理。2.3 示波极谱法示波极谱法又称“单扫描极谱分析法”。它是一种快速加入电解电压的极谱法。常在滴汞电极每一汞滴成长后期， 在电解池的两极上，迅速加入一锯齿形脉冲电压，在几秒钟内得出一次极谱
10、图，通常用示波管的荧光屏作显示工具，因此称为示波极谱法。其优点：快速、灵敏。极谱曲线呈现峰状的原因可按滴汞电极在扫描时近似看作固定面积的电极来解释。 当汞滴面积固定，电压扫描速度恒定时，峰值电流（ip ）与试液中待测离子浓度成正比；当底液组成一定时，与峰值电流相应的滴汞电极电位（Ep）取决于待测离子的性质，据此，可进行定量及定性分析。在实际工作中，通常只需要测量极谱仪自动绘出的极谱波高，不必测量扩散电流的绝对值。常用的定量方法有直接比较法、标准曲线法和标准加入法。2.4 、阳极溶出伏安法阳极溶出伏安法是将待测离子先富集于工作电极上，再使电位从负向正扫描，使其自电极溶出，并记录溶出过程的电流电位
11、曲线。这种阳极溶出的电压电流曲线， 波形一般呈倒峰状。在一定条件下，其峰高与浓度呈线性关系， 而且不同离子在一定的电解液中具有不同的峰电位。因此，峰电流和峰电位可作为定量和定性分析的基础。目前溶出伏安法可测定的元素很多，有40 种以上的元素可用阳极溶出伏安法测定，测定浓度可低达10-6mol/l 。由于该方法所用仪器设备简单、操作方便，在超纯物质分析、环境监测分析中得到了广泛的应用。因为电解还原富集缓慢 （110min） ， 而溶出却在瞬间完成 （以50200mV/s的电压扫描速度进行） ，故使溶出电流大为增加，从而使方法的灵敏度大为提高，其检测下限可达10-12mol/L 。该方法适用于测定
12、饮用水、 地面水和地下水中镉、 铜、铅、锌，适宜测定范围为11000g/L ；当富集 5分钟时，检测下限可达 0.5g/L 。测定要点如下：(1) 将水样调节至近中性。比较清洁的水可直接取样测定；含有机质较多的地面水用硝酸-高氯酸消解。(2) 标准曲线绘制(3)样品测定：取一定体积水样，加1mL同种电解质，用水稀释到 10mL ，按与标准溶液相同操作程序测定伏安曲线。根据经空白校正后各被测离子峰电流高度，从标准曲线上查知并计算其浓度。(4)当样品成分比较复杂时，可采用标准加入法。由于阳极溶出伏安法测定的浓度比较低，应十分注意可能来自环境、器皿、水或试剂的污染。对汞的纯度要求99.99% 以上。
13、2.5 、对容量法容量法即滴定法，对容量法则是一种特殊的滴定法。目前一般实验室滴定分析采用的是人工滴定法, 它是根据指示剂的颜色变化指示滴定终点, 然后目测标准溶液消耗体积, 计算分析结果。自动电位滴定法是通过电位的变化, 由仪器自动判断终点。为了比较仪器和人工滴定方法的测定结果, 我们选用了酸价和过氧化值两个指标 , 分别用自动电位滴定法和人工滴定法进行样品分析。例如，对锌镉混合溶液中锌和镉的测定, 先测锌和镉的总量 ,再用浓 NaOH 溶液分离掉镉来测锌 . 在 PH = 56 的醋酸缓冲溶液中 , 用二甲酚橙作指示剂 ,加入过量的 EDTA ,用锌标准溶液反滴剩余的EDTA.然后即可求出
14、镉的量。总之，对容量法也是测镉的一种很好的方法，此种方法从误差来看 ,Cd2+含量低时 , 误差偏大 . 误差来源主要是滴定管的刻度,所以该方法适合于含镉较高的样品的测定. 含镉较低时 ,可通过把 EDTA 和 Zn2+液的浓度配小一点 . 3、镉的环境污染及处理现状3.1 、镉污染来源20 世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副产品，主要用在电池、 染料或塑胶稳定剂， 它比其它重金属更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废渣排入环境，造成污染。污染源主要是铅锌矿 , 以及有色金属冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工
15、厂。镉对土壤的污染主要有气型和水型两种。气型污染主要由含镉工业废气扩散并自然沉降，蓄集于工厂周围的土壤中, 可使土壤中的镉浓度达到 40ppm 。污染范围有的可达数公里。水体中镉的污染主要来自地表径流和工业废水。硫铁矿石制取硫酸和由磷矿石制取磷肥时排出的废水中含镉较高，每升废水含镉可达数十至数百微克，大气中的铅锌矿以及有色金属冶炼、燃烧、塑料制品的焚烧形成的镉颗粒都可能进入水中；用锅作原料的触媒、颜料、塑料稳定剂、 合成橡胶硫化剂、 杀菌剂等排放的镉也会对水体造成污染，在城市用水过程中， 往往由于容器和管道的污染也可使饮用水中镉含量增加。3.2 、镉污染现状我国农田土壤中镉污染面积为9 333
16、hm2,2003 年有报道认为我国镉污染耕地面积为1.33 万公顷 , 并有 11 处污灌区土壤镉含量达到了生产“镉米”的程度, 每年生产“镉米” 5 万吨。从近些年来的相关调查研究报告来看, 我国农田土壤镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的, 据 1993 年中国环境状况公报 , 全国工业废水的排放量为219.5 亿吨, 污水灌溉农田的面积330 万公顷, 平均污灌农田年接纳工业污水6 645t/hm 2, 其中无疑有镉污染问题。同时食品中镉污染也很严重， 例如根据一些研究者对柳州市不同食品中镉污染状况的调查。共检测 7 类 163 件食品， 食品中铅镉含量均符合国家标准的有151 件， 合格率为 92.6， 铅的单项污染指数值大小顺序为肉类（0.585） 粮食（ 0.530） 食用菌类（0.291） 皮蛋（0.284） 猪肾（0.236） 水产品（0.222） 蔬菜（0.212） ； 镉的单项污染指数值大小顺序为食用菌类（1.25） 粮食（0.371） 猪肾（0.312） 水产品（0.27
