| 题名 | 新型质谱检测技术及其在重金属分析中的应用研究 |
| 作者 | 刘春晓 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2013-05 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 江桂斌，史建波 |
| 关键词 | 环境样品 重金属 快速检测 电喷雾萃取电离 低温等离子体 Environmental Samples Heavy Metals Quick Analysis EESI LTP |
| 其他题名 | Novel Mass Spectrometric Technology and the Application in Determination of Heavy Metals |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 重金属污染是威胁生态环境和人类健康的重要来源之一。特别是发展中国家，随着采矿、冶炼、印染等工业的发展，大量含重金属的废液、废渣未经处理直接排放到土壤和水体中，由重金属污染造成的环境问题日益突出。本文研究了两种重金属污染检测新技术，能够应用于重金属污染的现场快速筛查。为实时动态监测环境中的重金属污染物提供重要技术支撑。论文主要包括以下三个部分： 第一部分，首先对凉水河两岸代表性污灌区农田土壤进行了系统采样，并用ICP-MS/AES和AFS分析了其中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb和Mn等元素的含量。研究结果显示，该地区农田中Cr和As为主要污染物，含量范围分别为101.5 mg/kg~26.6 mg/kg和75.3 mg/kg~7.9 mg/kg，明显高于当地土壤背景值，并且在50厘米深的芯土中也有累积。另外，该地区某些采样点Cd和Pb含量也较高，最大达到3.8 mg/kg和51.9 mg/kg。说明污水灌溉对土壤中重金属含量有一定影响，长期污水灌溉会使重金属在土壤中累积，甚至可以迁移到深土层。研究还发现，不同区域的深土层中Cr、As等重金属含量甚至超过了表层土壤，表现出明显的累积迁移效应。监测和检测重金属在环境中的实时变化，了解重金属污染含量变化、累积及迁移特征，对重金属污染的治理修复具有重要意义。为此，有必要研究一些快速检测方法以适应快速分析和原位分析的需要，特别是不需要或只需要少量样品前处理的方法。 第二部分，将电喷雾萃取电离质谱（EESI-MS）成功应用于不同基质环境样品中铀同位素比率（235U/238U）的定量检测，以及液体样品中痕量铅的检测。该方法快速、准确、经济，待测样品无需分离或者富集就可以直接注入EESI源，不需借助于高分辨质谱仪，单个样品的检测时间大约只需5分钟，能更好地适应现场监测和快速检测需求。同时，数据结果表明EESI-MS可以用于复杂基质中无机化合物的定量检测，还可广泛用于快速筛查被重金属污染的液体样品。与此同时，通过理论计算，讨论了多电荷阴离子(MCAs)的气相稳定性，证明其内在稳定性对电喷雾萃取电离质谱(EESI-MS)法用于无机金属/非金属物质检测的重要作用。理论计算和实验结果均表明，重金属离子与络合剂作用，金属配合物的形成显著增加了配体的电容量并有利于气相稳定的多电荷阴离子的形成，大大提高了多电荷络合物阴离子的稳定性，是实现EESI-MS法的技术保障。 第三部分，利用低温等离子体技术（LTP）具有电离温和、温度低、装置简单等优点，既能够在等离子体内直接使气体样品离子化，也能在固体表面将待测物分子解吸电离，将LTP与ICP-MS成功联用，实现了土壤等样品中Cr、Hg和Pb等重金属元素的直接分析，结果表明该技术可以做为环境样品中重金属元素分析的有效手段。 通过以上研究，提出了土壤样品中快速检测技术发展的迫切需求问题，基于这一需求，开发出两组快速检测技术，并在理论及应用上给于系统性证明，结果表明两组技术均能满足环境样品中重金属元素的快速检测和监测需求。 |
| 公开日期 | 2014-08-21 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7636]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘春晓. 新型质谱检测技术及其在重金属分析中的应用研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2013. |
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