連續(xù)提取法對(duì)土地土壤重金屬形態(tài)特征的研究

摘要：本文通過Tessier連續(xù)提取法對(duì)浦陽(yáng)某土地南部和北部土壤樣品中Cd、Ni和Pb 3種元素重金屬進(jìn)行含量和形態(tài)分析，研究了土壤中重金屬的生物有效性。結(jié)果表明：浦陽(yáng)某土地樣品中重金屬總量Ni>Pb>Cd。重金屬形態(tài)上，Cd、Ni主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，Pb主要以鐵錳氧化態(tài)形式存在;Cd、Ni的不可利用態(tài)含量高，所占比例在60.00%以上;Pb的有效態(tài)與潛在有效態(tài)之和占比在90.00%以上，具有一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)，在該土地上種植農(nóng)作物時(shí)要引起重視。

關(guān)鍵詞：連續(xù)提取;重金屬;形態(tài)分析;生物有效性

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）05-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.067

Abstract： The content and morphology of heavy metals in Cd， Ni and Pb soil samples from the southern and northern soil samples of a land in Puyang were studied by Tessier continuous extraction method. The bioavailability of heavy metals in soil was studied. The results show that the total amount of heavy metals in a land sample in Puyang is Ni>Pb>Cd. In the form of heavy metals， Cd and Ni mainly exist in the form of residual state， and Pb mainly exists in the form of iron-manganese oxidation state. The unusable content of Cd and Ni is high， and the proportion is above 60.00%. The sum of the effective state and the potential effective state of Pb is above 90.00%， which has certain potential risks， and should be paid attention to when planting crops on the land.

Keywords： Continuous extraction; Heavy metals; Morphological analysis; Bioavailability

土地中的重金屬會(huì)對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的制約作用，同時(shí)，通過食物鏈的富集作用會(huì)對(duì)人類身體健康產(chǎn)生威脅。學(xué)者們現(xiàn)在不僅關(guān)注金屬總量，更關(guān)注其各種化學(xué)形態(tài)。重金屬的形態(tài)不同，就會(huì)有不同的生物毒性和環(huán)境行為。本研究用浦陽(yáng)某土地南部和北部土壤為樣品，通過Tessier連續(xù)提取法對(duì)樣品中Cd、Ni和Pb 3種元素重金屬不同形態(tài)的分析測(cè)定，為該土地今后的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與處理

土壤樣品采自浦陽(yáng)某土地南部和北部（南部和北部按照等面積法各取3個(gè)樣），采樣深度0～30cm。樣品采回實(shí)驗(yàn)室后，在室溫下自然風(fēng)干，去除石塊和雜物，四分法取樣，用土壤研磨儀研碎，過100目尼龍篩，裝瓶，待測(cè)。

1.2 儀器與試劑

主要儀器：石墨爐原子吸收光譜儀（PinAAcle 900T，PerkinElmer）、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（Optima 7000 DV，PerkinElmer）、土壤研磨儀（MG100）、離心機(jī)（TDL-40B，上海安亭科學(xué)儀器廠）、電子天平（AL204-IC，METTLER TOLEDO）、水浴恒溫振蕩器（SHA-B，常州邁科諾儀器有限公司）等。

試劑：氯化鎂（分析純）、醋酸鈉（分析純）、乙酸（分析純）、鹽酸羥胺（分析純）、硝酸（分析純）、雙氧水（分析純）、乙酸銨（分析純）、鹽酸（分析純）、氫氟酸（優(yōu)級(jí)純）、高氯酸（優(yōu)級(jí)純）等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 提取方法

重金屬化學(xué)形態(tài)分析的連續(xù)提取法參照Tessier進(jìn)行[1]：

可交換態(tài)：取1.0g預(yù)處理后的土壤樣品置于50mL離心管，加入8mL試劑A[1 mol/L氯化鎂溶液 （pH=8.2）]，在25℃、120rpm搖床中培養(yǎng)1h后，將樣品用離心機(jī)以1600 rpm離心12 min，取上清液待測(cè)金屬離子濃度;

碳酸鹽結(jié)合態(tài)：過程1中剩余的固體樣品，離心分離洗滌2次后，加8mL試劑B[1 mol/L醋酸鈉（CH3COONa）溶液（HAc調(diào)pH=5.0 ）]， 在25℃、120rpm搖床中培養(yǎng)5h后，離心分離上清液待測(cè)金屬離子濃度;

鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)：過程2中剩余的固體樣品，離心分離洗滌2次后，加10mL試劑C（加入0.04mol/L鹽酸羥胺（HONH3Cl）溶液的HAc（質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%）），96±3℃條件下，偶爾或不時(shí)的攪動(dòng)6h，離心分離上清液待測(cè)金屬離子濃度;

有機(jī)結(jié)合態(tài)：過程3中剩余的固體樣品，離心分離洗滌2次后，加8ml試劑D[0.02mol/L HNO3溶液與30%H2O2溶液按體積比3：5配制混合液 （硝酸調(diào)pH=2）]，85℃條件下，偶爾攪拌保持5h，冷卻后加2.5ml試劑E[（加入3.2mol/L NH4Ac溶液的HNO3溶液（質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%）]，連續(xù)攪拌30min，離心分離上清液待測(cè)金屬離子濃度;

殘?jiān)鼞B(tài)：過程4中剩余的固體樣品，加入10mL HCl + 20ml HNO3 + 5mL HF + 8mL HClO4，混合酸降解后測(cè)定金屬離子濃度。

1.3.2 重金屬含量的測(cè)定

樣品中重金屬含量的測(cè)定采用石墨爐原子吸收光譜法和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法。

2 結(jié)果與討論

2.1 土地中重金屬的含量及形態(tài)分析

浦陽(yáng)某土地樣品中Cd、Ni和Pb 3種重金屬元素的各種形態(tài)含量（均值）及占比分析結(jié)果見表1。從表1可見，浦陽(yáng)某土地樣品中重金屬總量Ni>Pb>Cd。不同位置采集的土地中同種重金屬形態(tài)分布基本一致，但是不同的重金屬元素連續(xù)提取形態(tài)分布有所不同。Cd和Ni的總量比較低，而且形態(tài)分布特點(diǎn)是殘?jiān)鼞B(tài)最大，比較穩(wěn)定，一般不容易被植物吸收利用，可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)雖然容易被植物吸收，但是其含量比較低，在土地利用中對(duì)植物的危害比較小。Pb的形態(tài)分布特點(diǎn)是鐵錳氧化態(tài)最大，一般不易釋放，但是當(dāng)土壤環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，其中的部分Pb會(huì)重新釋放，對(duì)土地植物有潛在危害。

2.2 土地中重金屬的生物有效性

根據(jù)各形態(tài)生物利用性的大小把各種化學(xué)形態(tài)分為有效態(tài)、潛在有效態(tài)和不可利用態(tài)[2]，其中有效態(tài)包括可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)，潛在有效態(tài)包括鐵錳氧化態(tài)和有機(jī)結(jié)合態(tài)，不可利用態(tài)一般指的是殘?jiān)鼞B(tài)。

由表1可見：浦陽(yáng)某土地南部樣品中Cd的不可利用態(tài)占76.52%，有效態(tài)占16.60%，潛在有效態(tài)占6.88%;Ni的不可利用態(tài)占66.20%，有效態(tài)占15.71%，潛在有效態(tài)占18.09%;Cd、Ni兩種元素的不可利用態(tài)占比均在60.00%以上，可見其生物可利用性較低;Pb的潛在有效態(tài)占91.09%，有效態(tài)占8.28%，不可利用態(tài)占0.63%;Pb的有效態(tài)和潛在有效態(tài)之和占比在90.00%以上，具有很強(qiáng)的生物可利用性，在該土地上種植農(nóng)作物時(shí)要引起重視。浦陽(yáng)某土地北部樣品中各重金屬三態(tài)分布與南部基本一致。

3 結(jié)論

（1）浦陽(yáng)某土地樣品中重金屬總量Ni>Pb>Cd，重金屬形態(tài)上，Cd、Ni主要以殘?jiān)鼞B(tài)形式存在，Pb主要以鐵錳氧化態(tài)形式存在;

（2）Cd、Ni的不可利用態(tài)含量高，所占比例在60.00%以上，Pb的有效態(tài)和潛在有效態(tài)之和占比在90.00%以上，具有一定的潛在風(fēng)險(xiǎn)，在該土地上種植農(nóng)作物時(shí)要引起重視。

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收稿日期：2019-01-24

作者簡(jiǎn)介：魏亞龍（1988-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測(cè)。