實(shí)驗(yàn)四底質(zhì)中汞與有機(jī)質(zhì)的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆绽湓游辗y(cè)汞的原理和操作技術(shù)，了解底質(zhì)中汞與有機(jī)質(zhì)含量之間的一般關(guān)系，從而推斷汞從水相轉(zhuǎn)入沉積相的可能機(jī)制。二、方法概述自從日本“水俁病”發(fā)現(xiàn)以來(lái)，汞便成了環(huán)境化學(xué)研究的重要課題之一。特別是靈敏、快速的冷原子吸收測(cè)汞法的改進(jìn)和完善，使汞的地球化學(xué)行為的研究更加深入一步。汞和其他重金屬元素一樣容易被水中無(wú)機(jī)或有機(jī)懸浮顆粒所吸附，并逐漸沉入底部，因此底質(zhì)中的汞含量可以很好地反映環(huán)境汞的污染狀況。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的資料分析得出，底質(zhì)中的汞含量與有機(jī)質(zhì)或氧化鐵含量呈正相關(guān)，其相關(guān)關(guān)系式具有一定的地區(qū)性，是環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)重要特征。從它們之間的相關(guān)性還可推斷汞自水相轉(zhuǎn)入沉積相的可能機(jī)制。本實(shí)驗(yàn)選擇某海區(qū)的一些站位，測(cè)定各站位底質(zhì)中汞和有機(jī)質(zhì)的含量，再用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法，找出底質(zhì)汞與有機(jī)質(zhì)之間的關(guān)系。汞的測(cè)定原理是在酸性條件下用氧化劑將底質(zhì)中的有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)汞，再用還原劑使全部汞離子還原成原子態(tài)，利用汞原子對(duì)253.7nm波長(zhǎng)紫外光的特征吸收，測(cè)定總汞含量。有機(jī)質(zhì)的測(cè)定原理是在加熱條件下用一定量標(biāo)準(zhǔn)重鉻酸鉀－硫酸溶液來(lái)氧化有機(jī)碳，多余的重鉻酸鉀用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴，從所耗去的重鉻酸鉀計(jì)算出有機(jī)碳含量。然后乘以100/58=1.724（假定有機(jī)質(zhì)含碳量平均值為58%），即得有機(jī)質(zhì)含量。三、儀器與試劑1、儀器測(cè)汞儀：一臺(tái)試管：25mL18×16mm若干電動(dòng)吸引器：一臺(tái)汞蒸氣發(fā)生瓶：250mL，標(biāo)準(zhǔn)磨口移液管：若干油鍋：一個(gè)（4－5量）滴定管：50mL一支鐵絲籠：一個(gè)（插試管用）三角燒瓶：250mL若干溫度計(jì)：1/10刻度（0～360C）一支2、試劑（1）無(wú)機(jī)汞標(biāo)準(zhǔn)溶液（a）汞標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取0.1354克氯化汞（一級(jí)，預(yù)先在干燥器中用硫酸干燥），于100mL燒杯中，用適量1:19硝酸溶解，轉(zhuǎn)移入100mL容量瓶中，再用1:19硝酸稀釋至標(biāo)線，混勻，貯于試劑瓶中，此溶液1.00mL含1.00mgHg。（b）汞標(biāo)準(zhǔn)中間溶液：移取1.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)貯備溶液于100mL容量瓶中，用1:19硝酸稀釋至標(biāo)線，混勻，此溶液1.00mL含10.00gHg。（c）汞標(biāo)準(zhǔn)使用溶液：移取1.00mL汞標(biāo)準(zhǔn)中間溶液于100mL容量瓶中，用1:19硝酸稀釋至標(biāo)線，混勻，此溶液1.00mL含0.10gHg，當(dāng)天配制。（2）1:19硝酸：量取50mL濃硝酸，加于950mL水中，混勻。（3）1:1硫酸：將500mL濃硫酸邊攪邊慢慢加入500mL水中。（4）1N硫酸：將28mL濃硫酸邊攪邊加于970mL水中。（5）1:1鹽酸：將250mL濃鹽酸加于250mL水中，混勻。（6）5%高錳酸鉀溶液：稱取50克KMnO4溶于水中，稀釋至1000mL，混勻。（7）10%鹽酸羥胺溶液：稱取25克鹽酸羥胺，溶于水中，稀釋至250mL，混勻。（8）10%氯化亞錫溶液：稱取100克氯化亞錫，盛于500mL燒杯中，加入500mL1：1鹽酸溶液，加熱至氯化亞錫完全溶解，冷卻后加水稀釋至1000mL，混勻，盛于棕色試劑瓶中。（9）0.4000N重鉻酸鉀－硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液：稱取40克研細(xì)的重鉻酸鉀，溶于500mL蒸餾水中（必要時(shí)加熱），在不斷攪拌和冷卻下緩緩加入比重1.84的硫酸1升，移入2升容量瓶，用蒸餾水稀釋至刻度。（10）0.2N硫酸亞鐵銨溶液：稱取80克硫酸亞鐵銨（(NH4)2SO4FeSO46H2O），溶于500mL蒸餾水中，加30mL6NH2SO4后，用蒸餾水稀釋至1升，移入棕色試劑瓶中。用0.4000NK2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定。（11）鄰啡啰啉指示劑：稱取1.845克鄰啡啰啉指示劑，溶于100mL硫酸亞鐵水溶液中（其中含F(xiàn)eSO47H2O為0.695克）貯于棕色瓶中塞好。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、底質(zhì)中總汞的測(cè)定

（1）制定汞工作曲線。（A）取6個(gè)250mL磨口三角瓶，分別加入100mL純水，5mL1:1H2SO4，搖勻，再分別加入（應(yīng)加一份即測(cè)，測(cè)完再加另一份）0，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50，和0.60mL標(biāo)準(zhǔn)使用液，混勻。（B）將測(cè)汞儀的三通開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到校正位置，靈敏度選擇開(kāi)關(guān)放在2檔。（C）將汞發(fā)生瓶依次聯(lián)接于測(cè)汞儀上，分別加2mL二氯化錫溶液，塞緊塞子，劇烈振搖1分鐘。（D）調(diào)節(jié)儀器零點(diǎn)，把三通開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到測(cè)定者，測(cè)定其吸收值A(chǔ)。（E）將數(shù)據(jù)記入表1中，其中未加入汞標(biāo)準(zhǔn)使用液者為試劑空白，吸光值A(chǔ)，在方格紙上，以吸光值（A－A0）為縱坐標(biāo)，相應(yīng)的汞量（g）為橫坐標(biāo)，繪制工作曲線。（2）底質(zhì)樣品測(cè)定

（A）取7－8個(gè)站位底質(zhì)試樣各準(zhǔn)確稱取0.2克（取160目的底質(zhì)樣），另取一支試管不加底質(zhì)試樣，然后各加了8mL1：1H2SO4和5mL5%高錳酸鉀溶液，攪勻。（B）將試管置于沸水中消化2小時(shí)，每10～20分鐘攪拌1次，消化后取出冷卻。（注意：消化過(guò)程中要保持消化液呈紅色，若褪色，需補(bǔ)加適量的高錳酸鉀溶液，用過(guò)的汞蒸氣發(fā)生瓶須用高錳酸鉀液洗滌以除去粘附在器壁上的氯化亞錫。）（C）滴加10%鹽酸羥胺溶液，使過(guò)量的高錳酸鉀的紫紅色完全褪去，然后將溶液轉(zhuǎn)入100mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線。（D）依據(jù)底質(zhì)汞含量大小，適量移取上述溶液若干毫升于250mL汞發(fā)生瓶中，加入純水使總體積為100mL，加入5mL1:1H2SO4，加2mL氯化亞錫，振搖1分鐘，按測(cè)汞儀的操作測(cè)其吸收值A(chǔ)，同時(shí)測(cè)定一份試劑空白的吸收值A(chǔ)。計(jì)算底質(zhì)總汞含量（表2）。2、底質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的測(cè)定（1）0.2N硫酸亞鐵銨濃度的標(biāo)定

移取10mL0.4000NK2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液盛于250mL三角瓶中，加蒸餾水50mL和鄰啡啰啉指示劑2－3滴，以0.2N硫酸亞鐵銨溶液滴定，終點(diǎn)由橙綠綠青紅棕色，并將標(biāo)定結(jié)果記入表3中。（2）底質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的測(cè)定（A）稱取0.1－0.5克試樣置于試管中，加約0.1克固體硫酸銀和10mL0.4000N重鉻酸鉀－硫酸溶液。在試管口放一小漏斗，以冷凝蒸氣，并防止溶液濺出。（B）將一批試管插入鐵絲籠中（內(nèi)有空白管一支），然后置于185－190C的油浴中，此時(shí)溫度降至170－180C，維持此溫度至試管內(nèi)容物沸騰算起煮沸5分鐘，取出鐵絲籠，稍冷后將試管外壁油液擦凈。（C）將試管內(nèi)容物倒入三角瓶（250mL）中，洗凈小漏斗及試管，將洗液一并倒入三角瓶中，控制溶液在60－70mL（保持溶液酸度為2N），加指示劑2－3滴，此時(shí)溶液為橙色，用0.2N硫酸亞鐵銨溶液滴定，終點(diǎn)為紅棕色。將數(shù)據(jù)記入表3中。在一批樣品測(cè)定的同時(shí)，進(jìn)行一個(gè)空白試驗(yàn)，即用純砂或在400－500C灼燒2小時(shí)的泥樣代替試樣，其他手續(xù)均同。計(jì)算式：

式中：V0—滴定空白試驗(yàn)硫酸亞鐵銨的用量（mL）

V02—滴定試樣硫酸亞鐵銨的用量（mL）

N0—硫酸亞鐵銨溶液的濃度（當(dāng)量）

G—樣重（g）

0.005172—0.003×1.724（其中0.003系0.1N重鉻酸鉀溶液相當(dāng)?shù)挠袡C(jī)碳毫克當(dāng)量，1.724為100/58得出）。表1.汞工作曲線記錄表序號(hào)加入標(biāo)準(zhǔn)使用液體積（mL）測(cè)定液含汞量（g）A－A0A12平均0123456700.100.200.300.400.500.60

表2.底質(zhì)總汞分析記錄表序號(hào)取樣量（g）由工作曲線查得含汞量（g）底質(zhì)中汞濃度（g/g）A－A0

A12平均12345678910表3.底質(zhì)有機(jī)質(zhì)測(cè)定記錄表序號(hào)滴定試樣(NH4)2Fe(SO4)2用量（mL）取樣量012345678有機(jī)質(zhì)（%）1.K2Cr2