同步辐射微区X射线荧光光谱法原位分析蚯蚓中K,Ca,Cu,Zn和Pb.pdf

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1、第44卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第5期2016年5月ChineseJournalofAnalyticalChemist~792～798DOI：10．11895／j．issn．0253-3820．150801同步辐射微区X射线荧光光谱法原位分析蚯蚓中K，Ca，Cu，Zn和Pb袁静。罗立强(中国地质调查局南京地质调查中心，南京210016)(国家地质实验测试中心，北京100037)(中国地质大学(北京)，北京100083)摘要为了研究重金属元素在蚯蚓体内的富集和存储机制，使用同步辐射微区X射线荧光光谱法(一SRXRF)研究了K，ca，cu，zn和P

2、b元素在生长于南京栖霞山铅锌矿区附近菜园土壤的蚯蚓体内的分布特征，发现Pb主要富集在蚯蚓后部消化道周围的区域，zn，cu在蚯蚓后部的分布规律与Pb类似，推测后部消化道周围区域的分布是蚯蚓为了阻断毒性重金属元素威胁而特有的富集和存储方式。5种元素的相关性表明，Pb和zn相关性最高，存储方式最为相似，Pb与K和ca在蚯蚓后部的分布呈显著正相关，说明毒性元素Pb在蚯蚓体内的富集和存储过程可能伴随着其它元素的吸收。本研究表明，一SRXRF在原位微区分析蚯蚓样品的元素空间分布方面具有很大优势，而进一步开展土壤及蚯蚓中Pb的形态研究，是研究重金属胁迫下蚯蚓解毒机制的重要前提

3、。关键词同步辐射微区X射线荧光光谱法；蚯蚓；原位分析；铅；存储机制1引言近年来，Pb等具有潜在毒性的重金属元素污染问题日益增多，对环境和人类存在极大的生态暴露风险¨J。特别是因矿山开发引起的环境问题，受到了广泛关注_2I3j。随着研究的深入，生物对重金属的耐性机制或解毒机理，引起研究者们广泛关注。杨红霞等用LA．ICPMS对Cd超富集植物印度芥菜中的7种元素(Cd，P，S，K，Ca，Cu，Zn)进行原位微区分析，通过研究这些元素在样品中的分布特征，揭示超富集植物中Cd的迁移和富集规律。Shen¨5用一SRXRF研究含Ph营养液培养的超富集植物拟南芥中铅的分布规律

4、，获取的元素二维分布图显示种皮中Pb浓度最高，根中Pb浓度比茎和叶片中高。在陆地生态毒理学中，除了土壤、植物等，蚯蚓也担任了重要角色。蚯蚓被称为“生态系统工程师”_6J，一方面，它通过自身的代谢活动在土壤生态系统中发挥作用，如建立土壤团聚体，形成利于水分和空气流通的孔隙j，对土壤酶活性、土壤有机质及植株的生长发育等产生有益影响；另一方面，蚯蚓能够在多种类型被污染的土壤中定居，并且在一定程度上富集重金属，免受重金属的毒害J。蚯蚓对毒性元素的耐受性引起了研究者的关注。重金属在生物体内的微区分布已成为解读生物对毒性元素耐性机制和解毒机理的关键信息，其重要性已得到普遍认

5、可。研究者采用电子探针_1、激光剥蚀．电感耦合等离子体质谱J、高分辨扫描电镜和x射线能谱Mapping技术、同步辐射微区x射线荧光(一SRXRF)¨等方法对元素分布进行了大量研究。在众多的微区分析技术中，一SRXRF技术因其光源的高亮度、光束焦斑大小、高分辨率等特性，使探测具有更高的灵敏度和更低检出限，成为微量重金属元素微区分布分析的有力工具。例如，有研究者对在Pb(NO)，溶液中萌芽的玉米种子进行SRXRF扫描，发现富集Ph的主要部位是种皮和胚结构16]。Fukuda等_1用．SRXRF技术分析其它方法很难探测到的Cd元素，发现cd高度富集在叶片表面的香毛簇。

6、Kopittke等纠用配备快速探测器的一SRXRF对经过As㈣和As(V)浸泡24h的新鲜豇豆根部组织进行探测，得到的As的分布图显示，As主要积累在根部的内皮和中柱鞘细胞中。2015—10—12收稿；2016-01-25接受本文系国家自然科学基金项目(Nos．20775018，41201527)，国家高新技术研究发展计划863项目(No．2007AA06Z124)、中国地质调查局地质大调查项目(No．12120113015200)、国家科技专项“汶川地震断裂带科学钻探工程”0008课题和0003课题第四专题的联合资助E—mail：luoliqiang@cags

7、．as，cn第5期袁静等：同步辐射微区x射线荧光光谱法原位分析蚯蚓中K，ca，cu，zn和Pb793Morgan等¨’用．SRXRF对蚯蚓组织鲜样进行微区扫描，获取元素Pb，zn，Ca的分布规律。目前，对各类植物样品进行元素微区分布的研究较多，而对土壤动物蚯蚓的研究较少。本研究以铅锌矿区的蚯蚓样品为研究对象，首先用同步辐射微束XRF对样品进行原位XRF分析，判定蚯蚓体内富集的重金属元素，再通过对样品进行扫描获取蚯蚓体内元素分布特征，为揭示Pb等重金属元素从土壤到蚯蚓的迁移规律以及在蚯蚓体内的富集机理提供有力信息。2实验部分2．1样品采集和处理将蚯蚓从土壤中挖掘出

8、来并连同土壤一同带回实验