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      土壤重金屬鎘總含量與其有效態(tài)含量的關(guān)系

      2023-10-30 08:52:50鄧敬頌陳健輝劉明新
      湖北畜牧獸醫(yī) 2023年9期
      關(guān)鍵詞:態(tài)鎘硝酸重金屬

      鄧敬頌,陳健輝,劉明新

      (廣州市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,廣州 510000)

      食品安全工作關(guān)系人民群眾的身體健康和生命安全,國家和各級(jí)地方政府都高度重視這項(xiàng)工作。隨著工業(yè)、生活廢水廢物的排放、含重金屬的農(nóng)藥和化肥的不合理使用,農(nóng)田重金屬污染日趨嚴(yán)重。國家對(duì)土壤鎘的評(píng)價(jià)體系主要是對(duì)土壤pH 及土壤重金屬鎘總含量的評(píng)價(jià),GB 15618—2018[1]《土壤環(huán)境質(zhì)量農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險(xiǎn)管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》規(guī)定,水田鎘的限量值在pH≤5.5、5.5<pH≤6.5、6.5<pH≤7.5、pH>7.5 分別為0.3、0.4、0.6、0.8 mg∕kg。但是,在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn),土壤重金屬總含量超標(biāo),其地上農(nóng)產(chǎn)品重金屬并不一定超標(biāo)。馬佳燕等[2]對(duì)杭嘉湖平原水稻及土壤研究表明,部分土壤鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)超標(biāo),但水稻籽粒鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)均沒有超標(biāo)。隨著國家對(duì)土壤重金屬污染治理越來越重視,越來越多的科研工作者對(duì)土壤有效態(tài)重金屬進(jìn)行研究。唐豆豆等[3]研究認(rèn)為,土壤有效態(tài)重金屬、pH、有機(jī)質(zhì)和CaO 是影響水稻子實(shí)重金屬含量的主要因子。王俊偉等[4]研究表明,用4 種有效態(tài)提取劑(0.10 mol∕L CaCl2、DTPA、0.05 mol∕L EDTA 和1.00 mol∕L NH4OAc)浸提出的有效態(tài)鎘含量和土壤中鎘總量與水稻糙米中鎘含量均達(dá)到顯著水平。本研究以南沙土壤為基體,人為增加5 個(gè)梯度鎘溶液污染土壤,馴化6 個(gè)月,研究土壤鎘總含量與土壤有效態(tài)鎘含量的關(guān)系。

      1 材料與方法

      1.1 材料和試劑

      南沙土壤;鎘粉;有機(jī)肥(原綠蚯蚓糞);硝酸、鹽酸、高氯酸、氫氟酸(廣州試劑廠)。DTPA 提取劑:稱取1.967 g DTPA、14.92 g TEA、1.11 g 氯化鈣,溶于水,轉(zhuǎn)移至1 000 mL容量瓶,加水至900 mL,用6 mol∕L鹽酸溶液調(diào)節(jié)pH 至7.30,定容。

      1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

      取40 個(gè)花盆,花盆長、寬、高分別為40、30、27 cm,裝入南沙土壤,每盆土壤重量18 kg。稱取20 g 鎘粉,用20%硝酸溶解,定容至200 mL,此鎘溶液濃度為100 mg∕mL。分5 個(gè)梯度加入鎘溶液污染土壤(表1),并加入有機(jī)肥。澆水?dāng)嚢杈鶆?,露天放? 個(gè)月后取土壤檢測(cè)鎘總含量、有效態(tài)鎘含量。

      表1 土壤污染試驗(yàn)方案

      1.3 檢測(cè)方法

      1.3.1 土壤鎘總含量檢測(cè) 準(zhǔn)確稱取0.2 g 過100 目篩的土壤樣品于聚四氟乙烯管中,加水濕潤后加入5 mL 鹽酸,電熱板80 ℃加熱至剩余2~3 mL 鹽酸,冷卻,加入5 mL 硝酸、4 mL 氫氟酸、2 mL 高氯酸,加蓋120 ℃消解1 h,開蓋升溫至180 ℃繼續(xù)消解至白煙消失。消解時(shí)經(jīng)常搖動(dòng),使之消解充分。消解完全的土壤為白色熔融狀態(tài),如果還有黃色,則加入2 mL 硝酸、2 mL 氫氟酸、1 mL 高氯酸繼續(xù)消解,直至消解完全。加入10 mL 10%硝酸溶解,轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶,用超純水定容。

      使用原子吸收石墨爐法檢測(cè),儀器條件為波長228.8 nm,狹縫0.5 nm,燈電流5.0 mA,升溫程序?yàn)?5 ℃5 s、110 ℃50 s、120 ℃10 s、600 ℃7 s、600 ℃4.6 s、600 ℃4.6 s、1 900 ℃0.8 s、1 900 ℃2 s、2 200 ℃2 s、40 ℃21 s。進(jìn)樣體積為10 μL,同步進(jìn)樣10 μL 10%磷酸二氫銨基體改進(jìn)劑。制作鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液配置見表2。

      表2 制作鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液配置

      1.3.2 土壤鎘有效態(tài)含量檢測(cè) 準(zhǔn)確稱取5.0 g 過10目篩的土壤樣品于100 mL三角瓶中,加入25.00 mL PDTA 提取劑,在180 次∕min 下振蕩提取2 h,過濾。使用原子吸收火焰法檢測(cè)。儀器條件:波長為228.8 nm,狹縫為0.5 nm,燈電流為5.0 mA,爐高為12.5 mm。制作有效態(tài)鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液配置見表3。

      表3 制作有效態(tài)鎘標(biāo)準(zhǔn)曲線的溶液配置

      2 結(jié)果與分析

      由圖1 可以看出,鎘總含量檢測(cè)結(jié)果與理論值稍有不同,可能是配置鎘溶液、加入鎘溶液及流失出現(xiàn)的誤差所致。同一個(gè)基體的土壤,土壤有效態(tài)鎘含量與土壤鎘總含量呈正相關(guān)。周峻宇等[5]對(duì)南方典型鎘污染稻田土壤有效態(tài)鎘預(yù)測(cè)模型進(jìn)行研究,也得出土壤鎘總含量是影響土壤有效態(tài)鎘含量的主要因素。袁波[6]研究認(rèn)為,土壤鎘總含量與有效態(tài)鎘含量之間極顯著相關(guān)。

      圖1 土壤鎘總含量、有效態(tài)鎘含量及其占比

      因?yàn)楸狙芯考尤氲氖窍跛徭k溶液,可水溶提取為有效態(tài)鎘含量,理論上,加入硝酸鎘溶液越多,土壤有效態(tài)鎘含量占總含量的比重就越大,但是從圖1 可以看出,土壤有效態(tài)鎘含量占總含量的比重,1~8 號(hào)花盆(未加入硝酸鎘溶液)在50.1%~61.0%;9~40號(hào)花盆(加入硝酸鎘溶液)在28.4%~60.0%,且大部分都低于50.0%。加入有效態(tài)鎘后,土壤有效態(tài)鎘含量占總含量的比重沒有增加,反而減少了,可能是由于加入的有效態(tài)鎘溶液大部分與土壤結(jié)合被固定下來。土壤有效態(tài)鎘含量占總含量的比重可能與土壤性質(zhì)有關(guān)。袁波[6]對(duì)北碚區(qū)菜地土壤鉛、鎘全量與有效態(tài)含量的研究表明,土壤類型對(duì)有效態(tài)鎘含量也有影響,有效態(tài)鎘含量紫色土大于石灰土。不同土壤固定有效態(tài)鎘的能力不同,導(dǎo)致土壤有效態(tài)鎘含量占總量的比重不一樣,具體原因有待進(jìn)一步研究。

      3 小結(jié)

      土壤重金屬污染評(píng)價(jià)以重金屬全量為依據(jù)[7-9],但是重金屬的生物毒性不僅與其總含量有關(guān),更大程度上由其形態(tài)分布決定[10]。本研究中,同一個(gè)基體的土壤,土壤有效態(tài)鎘含量與土壤鎘總含量呈正相關(guān);所研究土壤有效態(tài)鎘含量占鎘總含量的比重與加入有效態(tài)鎘含量的相關(guān)性不明顯,該占比可能與土壤性質(zhì)有關(guān),不同土壤固定有效態(tài)鎘的能力不同。

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