土壤中重金屬元素形態(tài)分析方法的研究進(jìn)展

朱棟 徐穎(貴州省環(huán)境工程評估中心，貴州 第一測繪院 550000)

土壤中重金屬元素形態(tài)分析方法的研究進(jìn)展

朱棟 徐穎(貴州省環(huán)境工程評估中心，貴州 第一測繪院 550000)

隨著中國改革開放水平不斷提高，我國的工業(yè)化和城市化進(jìn)程也逐漸加快推進(jìn)，隨之帶來的土壤重金屬污染給人們的環(huán)境和生存帶來日益嚴(yán)重的危害，土壤重金屬污染分析與研究備受國內(nèi)外科學(xué)家和環(huán)境學(xué)家關(guān)注和研究。重金屬污染一旦進(jìn)入土壤，有效態(tài)的重金屬會(huì)富集在植物上，最后通過食物鏈或食物網(wǎng)對人體健康造成一定的威脅。做好土壤中重金屬元素形態(tài)分析至關(guān)重要，只有充分研究重金屬元素的形態(tài)，把握重金屬元素的轉(zhuǎn)移和積累規(guī)律，并運(yùn)用科學(xué)有效的手段和技術(shù)從土壤中提取出來，重金屬的有效態(tài)含量在一定程度上能反映生物的有效性，但是對于重金屬的潛在危害和不同形態(tài)之間的遷移轉(zhuǎn)化特性卻很難反映。

土壤；重金屬元素；形態(tài)分析；提取方法；研究進(jìn)展

1 引言

土壤是我國重要的保護(hù)資源，土壤污染嚴(yán)重化成為影響環(huán)境的重要禍?zhǔn)?，而土壤中重金屬污染尤為?yán)重，重金屬形態(tài)的研究卻能將重金屬活性進(jìn)行分級，揭示土壤重金屬中的存在狀態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、生物有效性、毒性及可能產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)，從而預(yù)測重金屬的長期變化和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。土壤重金屬污染不僅嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境，并且伴隨著大面積污染的蔓延，將對人類居住環(huán)境甚至大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞，必須要做好土壤重金屬污染研究分析，以此為國家提高污染物檢測水平、積極應(yīng)對土壤重金屬污染等提供依據(jù)。

2 土壤重金屬元素形態(tài)概述、影響因素分析

從土壤學(xué)相關(guān)理論可知，目前土壤重金屬元素的形態(tài)包括五大類，即有機(jī)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)。

影響土壤重金屬形態(tài)分布的因素主要有：

（1）土壤本身的酸堿度系數(shù)的影響：土壤本身的酸堿程度是影響土壤重金屬形態(tài)的最重要因素。通常來講，酸堿度與土壤重金屬形態(tài)成一定的相關(guān)性，比如，碳酸鹽結(jié)合態(tài)重金屬含量與土壤酸堿度是一定的正相關(guān)性，而交換態(tài)重金屬含量和土壤酸堿度是負(fù)相關(guān)的關(guān)系。

（2）土壤內(nèi)固有的有機(jī)物質(zhì)含量的影響：土壤結(jié)構(gòu)中有機(jī)物質(zhì)的含量配比影響著土壤中重金屬元素的形態(tài)，相互作用，對于那些溶解性較強(qiáng)的有機(jī)物質(zhì)，通過某種作用能夠和土壤中的重金屬有效作用和結(jié)合，形成“絡(luò)合物”，從而促進(jìn)重金屬的轉(zhuǎn)移和提高內(nèi)部生物有效性能，對于那些大分子，溶解性差比較穩(wěn)定的有機(jī)物質(zhì)，能夠與土壤中的黏土等礦物質(zhì)互相作用，充分吸收土壤中的重金屬，從而阻礙了重金屬的移動(dòng)。

（3）堿性物質(zhì)石灰的影響：土壤中使用石灰是比較常見的情況，通過堿性物質(zhì)石灰的影響，既能夠?qū)ν寥辣旧淼乃釅A度進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，還能夠和土壤中的其他物質(zhì)發(fā)生互相作用，以此影響土壤中重金屬的分布及具體形態(tài)。

3 土壤重金屬形態(tài)分析方法探究

形態(tài)分析，即表征和測定元素在環(huán)境中存在的各種物理和化學(xué)形態(tài)的過程，進(jìn)行形態(tài)分析的主要原因是，通過各種分析方法的運(yùn)用從而有效確定土壤中重金屬的含量，尤其是具有有毒有害性較大的重金屬的含量。如果測定的內(nèi)容和重金屬生物效應(yīng)匹配性較高時(shí)，就達(dá)到了形態(tài)分析的有效目標(biāo)。當(dāng)然對于土壤中重金屬形態(tài)分析的方法多種各樣，像化學(xué)分離—含量測定法、離子選擇電極法、溶出伏安法、化學(xué)修飾電極法、形態(tài)分布規(guī)律的數(shù)學(xué)計(jì)算方法等。

3.1 單一提量法

單一提量法也可以叫單級提取法，主要是通過生物提取利用法對單級提取法進(jìn)行詳細(xì)分析。該提取方法主要是針對重金屬的有效態(tài)進(jìn)行提取分析，即那些重金屬生物中能夠被生物有效吸收和利用的部分，也可以是能夠?qū)ι锏幕钚援a(chǎn)生作用的部分。在土壤里面的重金屬生物的種類多少是有效確定重金屬在固定的小生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生的毒害上面的危害程度及效果的。該過程主要是利用物理和化學(xué)組成的驅(qū)動(dòng)機(jī)制促進(jìn)吸收從而提取相關(guān)物質(zhì)和元素的過程。化學(xué)提取法目前適用范圍最廣，主要是因?yàn)橐韵聨追矫娴膬?yōu)勢：操作程度固定簡化、提取時(shí)間比較快，對土壤的受污染程度充分直觀地顯現(xiàn)出來，從而來判定重金屬元素對農(nóng)作物的危害程度是什么樣的。

3.2 多級提取法

當(dāng)前，分析土壤及沉積物中重金屬形態(tài)分級的提取法有Tessier法和BCR法最常用，并且也有很多與之相對應(yīng)的改進(jìn)手段方法。國內(nèi)許多學(xué)者也開始使用BCR法分析測定土壤中的重金屬形態(tài)。Tessier法將重金屬賦存形態(tài)分為：可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和硫化物結(jié)合態(tài)，當(dāng)前該方法應(yīng)用最普遍。

4 規(guī)劃

土壤中的重金屬形態(tài)的化學(xué)分析無論是對于我國的環(huán)保事業(yè)而言，還是對于科學(xué)分析與探索而言，都具有舉足輕重的研究價(jià)值。通過對上述土壤中重金屬元素形態(tài)分析方法的分析，結(jié)合目前應(yīng)用情況，提出了幾點(diǎn)建議：

(1)土壤重金屬形態(tài)的分級提取方法和技術(shù)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和比對性。雖然提取方法有很多，但是運(yùn)用不同方法檢測出來的數(shù)據(jù)和結(jié)果可比性不強(qiáng)。所以，在對土壤重金屬元素形態(tài)進(jìn)行分析時(shí)，要對分析方法進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)范，明確提出具體流程要求，針對不同環(huán)境、重金屬類型等條件，要探索相對統(tǒng)一的提取標(biāo)準(zhǔn)和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以此增強(qiáng)提取結(jié)果的有效性。

(2)土壤中重金屬的形態(tài)劃分沒有充分結(jié)合自然界中真實(shí)的分布形態(tài)情況進(jìn)行分析。目前的分析主要是依照傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)，和自然界真實(shí)的重金屬形態(tài)情況還存在一定的片面性。因此，必須要深入實(shí)際進(jìn)行研究，充分結(jié)合大自然重金屬真實(shí)情況全面合理地選用分析方法，根據(jù)不同形態(tài)結(jié)合不同類型的方法，從而確定土壤重金屬形態(tài)。

[1]Esmaeili A,Moore F,Keshavarzi B,et al.A geochemical survey of heavy metals in agricultural and background soils of the Isfahan industrial zone,Iran[J].Catena,2014,121:88-98.

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