土壤重金屬的形態分布特征及其影響因素

廣西壯族自治區地質調查院 岳國輝

隨著經濟發展，重金屬已經成為重要污染源，且其進入到植物、動物體內，已經成為對人體、動植物健康的重要威脅。土壤重金屬形態組成特征，決定了重金屬在土壤殘留活躍度以及向水圈和生物圈遷移的難易程度，故重金屬元素的形態特征是決定其化學活性、生物可利用性及潛在毒性的重要因素。因此，想要進一步實現預防重金屬污染，不僅需要針對土壤重金屬本身的特性以及活性展開分析工作，同時對于重金屬全量及各類形態也需做好對應的實驗研究工作。鑒于此，想要進一步為環境保護提供幫助，針對土壤重金屬的形態分布特征及其影響因素這一內容進行深入分析具有重要現實意義。

一、材料與方法

（一）土壤樣本搜集

本次研究中，研究人員在廣西靖西市地區進行樣本采集時，主要依賴于GPS定位完成，并針對當地的土壤利用情況以及工業企業作業地點分布特征進行了樣本選擇點分析，共計選取120個樣本點。過程中，不同的樣本點周邊均相對應地設置了4個輻射點，距離為30m左右，借此實現“梅花采樣”[1]。采樣時，技術人員在表層土壤約0-20cm的位置，選取共計5個點，制作成混合樣本用作研究[2]。對所采集的樣本進行處理時，首先需將樣本中的植物根系以及摻混的石塊剔除，隨后將其置于室內實現自然風干[3]。

（二）樣本分析

進行樣本分析時，主要針對三方面展開，分別如下：

（1）土壤理化性質分析；

（2）重金屬總量分析，包括砷、鎘、鉻、鉛。

（3）重金屬形態分析，分析方法主要以歐共體標準司所推行的BCR三步提取方法[4]。針對土壤重金屬的殘渣態、腐殖酸結合態、離子交換態、強有機結合態、水溶態、碳酸鹽結合態以及鐵錳結合態。

（三）數據處理

主要包括如下三種：（1）描述性統計分析；（2）相關性分析；（3）逐步回歸分析；采用Spss13.0完成統計數據計算。

二、結果及其影響因素分析

（一）土壤重金屬形態含量分布

本次研究中，主要采用的研究標準以歐共同體標準司BCR中所規定的條件為標準，其間將樣本進行了不同形態的劃分，包括殘渣態、腐殖酸結合態、離子交換態、強有機結合態、水溶態、碳酸鹽結合態以及鐵錳結合態，隨后針對不同形態進行了數據統計，結果如表1所示。

表1 土壤重金屬四種形態下描述性統計分析結果表（n=120）（ng/g）

從統計結果可知，五類重金屬形態均以殘渣態為主，除鎘元素的離子交換態含量相對較高外，其余元素的離子交換態和水溶態均相對較低。從變異系數來看，各元素形態含量空間差異性較大。

（二）重金屬總量影響

當重金屬的全量不同時，對于土壤重金屬在形態變化上的影響也具有差異，據此進行重金屬全量的形態影響分析時，統計出了如表2所示的內容。

表2 重金屬全量與不同形態的相關性分析表

通過對表2中重金屬全量與不同形態的相關性進行分析能夠發現，鎘的所有形態與全量之間均在0.01水平上具有顯著正向相關性；砷的腐殖酸結合態和鐵錳結合態與全量之間均在0.01水平上具有顯著正向的相關性；四種重金屬在呈現為殘渣態時，其與全量的正相關性也均超出0.79。

（三）土壤理化性質影響

土壤重金屬形態分析中能夠發現，土壤理化性質的不同，對于重金屬的形態也會產生一定的影響，下面針對有機質和pH值進行了與土壤重金屬形態相關性的統計，得出了如表3中的內容：

表3 土壤理化性質對土壤重金屬形態影響數據統計表

針對表3中內容進行分析能夠發現，重金屬元素的不同形態，均會受到理化性質的影響。

其中，殘渣態下，pH值及有機質僅對鎘影響較大大；腐殖酸結合態下，pH值與鎘顯著正相關，而與其他三種重金屬顯著負相關；離子交換態下，pH值的不斷增加，對于砷、鎘、鉛的影響最大，砷、鎘顯著隨著pH值的增加而開始增加，鉛則降低。水溶態下，土壤理化性質與四種重金屬均呈現負相關。此結果的統計顯示出，除殘渣態和強有機結合態以外，土壤理化性質對于土壤中重金屬形態能產生較大的影響。

（四）重金屬形態影響因素探析

進行重金屬形態影響因素分析時可發現，無論何種程度的重金屬污染問題，均屬于長時間的累積和推移所形成[6-7].當重金屬進入到土壤中后，會在配位、吸附-吸收以及沉淀-溶解等過程的推進下，逐步生成為化學形態不同的物質，由此可知不同的理化性質必然會對重金屬的形態變化產生影響[8]。具體的影響因素分析，經統計主要集中在以下幾方面：

（1）按照不同的次生相質量分數總和這一條件，針對土壤中重金屬元素進行從小到大的排列順序可得出：鉻＜砷＜鉛＜鎘，據此可得出，在廣西靖西市地區，土壤重金屬類中的鎘的生物有效性相對更高，且其所蘊含的生態風險度也更高。

（2）針對土壤重金屬的不同形態含量以及全量進行對比分析能夠發現，兩者之間呈現正相關性，同時不同的重金屬形態含量相對于全量的百分比也呈現出正相關性。

三、結束語

綜上所述，當開展土壤重金屬形態分布分析工作時，首先需要做好材料樣本的采集工作，尤其需確認材料的可實驗性，方能為實驗結果的精準性提升起到促進作用。其次，針對研究結果進行分析時，也應重點從土壤中的重金屬形態含量分布、重金屬全量以及土壤理化性質等方面展開綜合性的分析和探索，方能最終為土壤重金屬形態含量的確認提供有效的數據支撐，最終為土壤重金屬治理水平提升奠定堅實的基礎。