关于土壤中重金属形态的化学分析

钟 静

（四川机电职业技术学院材料工程系 四川攀枝花 617000）

关于土壤中重金属形态的化学分析

钟 静

（四川机电职业技术学院材料工程系 四川攀枝花 617000）

近年来，关于土壤中重金属的生物有效性研究取到了显著成绩，使得壤中重金属形态的化学分析越来越受关注。本文基于当前的研究成果，简要分析了土壤中重金属形态的化学分析方法及元素提取分离方法，，希望为环境分析提供有益借鉴。

土壤 重金属赋存形态形态 分析提取方法 环境

土壤中重金属形态的化学分析，当前已经成为了环境分析中的一个重要课题。国外早已出版了与重金属形态相关的专刊，而我国在此领域处于探索、发展阶段，集中于沉积物、土壤等方面的课题研究。土壤中重金属具有毒性大、隐蔽新强等特点，可作为生物进入食物链，不仅危害着人类健康，也带来了较为严重的环境问题，所以进行土壤中重金属形态的化学分析，对保护生物和修复环境有着重要的现实价值和意义。

一、土壤中重金属的赋存形态

重金属进入土壤后，经过一段时间的沉淀、溶解、凝聚、吸附，形成了不同的化学形态。关于土壤中重金属赋存形态的划分有着不同的标准，可按元素在土壤样品中稳定程度，划分为稳定态、不稳定性，可按元素在溶液中的电化学活性，分为活性态、非活性态，也可按土壤形态的不同，划分为溶解态、颗粒态。其中，土壤溶液中的重金属形态为溶解态，有价态和化合态，土壤固相中的重金属为颗粒态，具体是结合态。总的来看，土壤中重金属形态有有机结合态、松结有机态、交换态、水溶态、碳酸盐结合态、硫化物态、无定型氧化铁结合态、残渣态等。

二、土壤中重金属元素化学形态的提取分离

为了能够运用分析方法对土壤中重金属元素化学形态进行挺有效分析，需采用一定方式方法把重金属元素从土壤中提取分离出来。从开始研究土壤中重金属化学形态至今，在诸多专家努力之下，建立了大量的重金属形态的化学提取与分离方法。液相土壤中重金属元素的化学形态提取与分离方法有高效液相色谱、气相色谱等，固相土壤中重金属的化学形态提取与分离方法有BCR法、Tessier法、超声提取法等。其中，BCR法、Tessier法的应用最为广泛，也最为权威，得到了诸多专家使用。下面以BCR法为例，简述了土壤中重金属元素化学形态的提取分离过程。

BCR法是连续提取方法中的一种，通常是依次采用中性、弱酸性、中酸性、强酸性提取剂进行提取、分离试验操作。根据欧洲参考交流局提出的最新四步BCR法，将土壤中重金属元素化学形态分为酸溶态（如碳酸盐结合态）、可还原态（如无定型氧化铁结合态）、可氧化态（如有机结合态）、残渣态。

第一步：从风干土样中准确称量1g土壤，放入100mL离心管内，加入40mL的乙酸，置于振动器中连续振荡16h，温度宜为18℃-25℃之间，再放入离心机内进行离心，速度为3000g，时间为20min。最后用水稀释，将上面清液倒入容器中，留下固体残渣。

第二步：在固体残渣中加入40mL的NH4OH？HCI，之后操作如上步。

第三步：在上一实验环节中留下的固体残渣中加入10mL过氧化氢，盖上盖子后，常温下静置1h，期间间歇性的摇晃，之后用水浴加热到85℃左右，再加入过氧化氢，在85℃恒温水浴箱内静置1h。前半小时内间歇性振荡，后半小时对其进行加热处理，使溶液减少到3mL以下。加入50mL醋酸铵，振荡、加热后，使溶液减少到1mL，放入振动器内连续振荡16h，如第一步操作，最后将清液倒入聚乙烯容器中。

第四步：加入10mL的强酸、4m氢氟酸，使之土壤样品充分融合，然后放入消解管中，拧紧盖子，进行微波消解。完成这一工作后，将消解管放入加热器上加热至140℃，接近于固体状态，但不是固相时倒入容器中，用纯水定容。

由于从土壤中提取重金属元素化学形态的方法是多种多样的，缺乏统一性，使得各类方法实验的结果不具有较强的可比性。对此，应严格规定操作条件，尽量针对不同环境条件、不同类型重金属制定不同标准的提取规程，便于分析土壤中不同化学形态的重金属元素。

三、土壤中重金属元素化学形态的分析方法

现阶段，经过多年研究与发展，土壤中重金属元素化学形态的分析研究已经取到了显著成绩，形成了多种化学形态分析方法，主要有电化学分析法（脉冲极谱法、单扫描极谱法、新极谱法、溶出伏安法）、同位素方法、表面分析技术等。随着显微技术的不断发展，专家们应用电子显微镜技术去鉴定土壤中Pb、Au等重金属元素的化学形态。此外，微区x线衍射技术在鉴定土壤中重金属元素化学形态上的应用也较为频繁。

由于土壤中无硅酸盐一般被铁锰氧化物质包围住，不可能单纯的通过分析重金属分布准确的确定重金属元素的化学形态，加之，电子物探技术也很容易受到外界因素干扰，所以SXRFS技术被广泛应用起来，显著提升了灵敏性和分辨率，能够准确获得土壤中不同重金属元素的分布情况，为接下来分析重金属元素化学形态奠定了良好基础。

四、结语

研究土壤中重金属元素化学形态的主要目的是确定生物毒性的重金属含量，为土壤质量评估与环境修复提供精确的信息。随着科学技术的发展及方法的完善，土壤中重金属元素化学形态的提取、分析方法，以及化学形态分析方法将会得到进一步提升，即使面对复杂的土壤情况，也能对土壤中重金属化学形态进行有效分析。

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