土壤中重金屬元素形態分析方法的研究進展

朱棟 徐穎(貴州省環境工程評估中心，貴州 第一測繪院 550000)

土壤中重金屬元素形態分析方法的研究進展

朱棟 徐穎(貴州省環境工程評估中心，貴州 第一測繪院 550000)

隨著中國改革開放水平不斷提高，我國的工業化和城市化進程也逐漸加快推進，隨之帶來的土壤重金屬污染給人們的環境和生存帶來日益嚴重的危害，土壤重金屬污染分析與研究備受國內外科學家和環境學家關注和研究。重金屬污染一旦進入土壤，有效態的重金屬會富集在植物上，最后通過食物鏈或食物網對人體健康造成一定的威脅。做好土壤中重金屬元素形態分析至關重要，只有充分研究重金屬元素的形態，把握重金屬元素的轉移和積累規律，并運用科學有效的手段和技術從土壤中提取出來，重金屬的有效態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之間的遷移轉化特性卻很難反映。

土壤；重金屬元素；形態分析；提取方法；研究進展

1 引言

土壤是我國重要的保護資源，土壤污染嚴重化成為影響環境的重要禍首，而土壤中重金屬污染尤為嚴重，重金屬形態的研究卻能將重金屬活性進行分級，揭示土壤重金屬中的存在狀態、遷移轉化規律、生物有效性、毒性及可能產生的環境效應，從而預測重金屬的長期變化和環境風險。土壤重金屬污染不僅嚴重影響生態環境，并且伴隨著大面積污染的蔓延，將對人類居住環境甚至大氣環境產生嚴重破壞，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、積極應對土壤重金屬污染等提供依據。

2 土壤重金屬元素形態概述、影響因素分析

從土壤學相關理論可知，目前土壤重金屬元素的形態包括五大類，即有機結合態、鐵錳氧化物結合態、可交換態、碳酸鹽結合態、殘渣態。

影響土壤重金屬形態分布的因素主要有：

（1）土壤本身的酸堿度系數的影響：土壤本身的酸堿程度是影響土壤重金屬形態的最重要因素。通常來講，酸堿度與土壤重金屬形態成一定的相關性，比如，碳酸鹽結合態重金屬含量與土壤酸堿度是一定的正相關性，而交換態重金屬含量和土壤酸堿度是負相關的關系。

（2）土壤內固有的有機物質含量的影響：土壤結構中有機物質的含量配比影響著土壤中重金屬元素的形態，相互作用，對于那些溶解性較強的有機物質，通過某種作用能夠和土壤中的重金屬有效作用和結合，形成“絡合物”，從而促進重金屬的轉移和提高內部生物有效性能，對于那些大分子，溶解性差比較穩定的有機物質，能夠與土壤中的黏土等礦物質互相作用，充分吸收土壤中的重金屬，從而阻礙了重金屬的移動。

（3）堿性物質石灰的影響：土壤中使用石灰是比較常見的情況，通過堿性物質石灰的影響，既能夠對土壤本身的酸堿度進行有效調節，還能夠和土壤中的其他物質發生互相作用，以此影響土壤中重金屬的分布及具體形態。

3 土壤重金屬形態分析方法探究

形態分析，即表征和測定元素在環境中存在的各種物理和化學形態的過程，進行形態分析的主要原因是，通過各種分析方法的運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。如果測定的內容和重金屬生物效應匹配性較高時，就達到了形態分析的有效目標。當然對于土壤中重金屬形態分析的方法多種各樣，像化學分離—含量測定法、離子選擇電極法、溶出伏安法、化學修飾電極法、形態分布規律的數學計算方法等。

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行詳細分析。該提取方法主要是針對重金屬的有效態進行提取分析，即那些重金屬生物中能夠被生物有效吸收和利用的部分，也可以是能夠對生物的活性產生作用的部分。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系統中產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組成的驅動機制促進吸收從而提取相關物質和元素的過程。化學提取法目前適用范圍最廣，主要是因為以下幾方面的優勢：操作程度固定簡化、提取時間比較快，對土壤的受污染程度充分直觀地顯現出來，從而來判定重金屬元素對農作物的危害程度是什么樣的。

3.2 多級提取法

當前，分析土壤及沉積物中重金屬形態分級的提取法有Tessier法和BCR法最常用，并且也有很多與之相對應的改進手段方法。國內許多學者也開始使用BCR法分析測定土壤中的重金屬形態。Tessier法將重金屬賦存形態分為：可交換態、碳酸鹽結合態、殘渣態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態和硫化物結合態，當前該方法應用最普遍。

4 規劃

土壤中的重金屬形態的化學分析無論是對于我國的環保事業而言，還是對于科學分析與探索而言，都具有舉足輕重的研究價值。通過對上述土壤中重金屬元素形態分析方法的分析，結合目前應用情況，提出了幾點建議：

(1)土壤重金屬形態的分級提取方法和技術缺乏統一的標準和比對性。雖然提取方法有很多，但是運用不同方法檢測出來的數據和結果可比性不強。所以，在對土壤重金屬元素形態進行分析時，要對分析方法進行嚴格規范，明確提出具體流程要求，針對不同環境、重金屬類型等條件，要探索相對統一的提取標準和評價標準，以此增強提取結果的有效性。

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

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