富硒土壤镉的赋存状态

王佳丽，张跃春，段英楠，袁伟哲，王 兢

吉林省地质科学研究所，吉林 长春 130012

富硒土壤镉的赋存状态

王佳丽，张跃春，段英楠，袁伟哲，王 兢

吉林省地质科学研究所，吉林 长春 130012

采用7步提取法对某地富硒土壤样品进行镉的形态分析，发现镉质量分数较高，镉平均为0.374 mg/kg，最高为0.943 mg/kg。各形态含量差异较大，基本是残渣态＞离子交换态＞铁锰氧化物结合态＞腐殖酸结合态＞强有机结合态＞碳酸盐态＞水溶态，在7种形态中以残渣态、离子交换态、铁锰氧化物结合态3种形态占主导。

富硒土壤；镉；赋存状态

0　引言

富硒土壤是特定地质条件下形成的特殊资源，富硒土壤资源十分稀缺，开发富硒土壤具有很高的经济价值。然而，在开发和利用富硒土壤同时注意重金属的污染，各种环境中因人类活动造成的痕量元素污染是工业社会的痼疾。这些污染元素通过大气、肥料、废渣和水沉降于土壤，因不可降解而在土壤的上层积累，其化学形态通常比土壤中原生的更具活性。这样，土壤和沉积物就成为生物可得痕量元素的“库”，导致毒性元素在食物链中的积累，由此造成生态系统的恶化并危及人类健康。

在实验分析中发现某地富硒区土壤中镉质量分数较高，镉平均质量分数为0.374 mg/kg，最高为0.943 mg/kg。就抽取5个代表性样品进行镉的形态分析，鉴别镉元素在土壤中的赋存状态，了解其毒性及地球化学过程，进而评估其潜在的迁移性及可能造成的危害。

1　样品采集

土壤基本采样密度4个点/km2，按采样小格均匀分置采样点，尽可能使每个采样单元都有采样点。分布区以1个点/km2密度控制。采样点布置在农田、草地、林地，采样点要离开主干公路、铁路100 m以外。

土壤在采样点周围上下20～30 m间隔采集3个样等重量组合，以提高样品代表性。去掉地表枯枝落叶，采集自地表向下采集20 cm深土柱。

2　样品加工

将采集的样品吊挂在样架上自然凉晒或低温（60 ℃以下）烘干，经常用木棒敲打或揉搓，以防固结成块。干燥后的样品在加工（过筛）前用木槌轻轻敲打（切忌用铁锤或其它金属工具敲打），使土壤样品保持自然粒级状态。

将干燥原始样品过20目不锈钢筛，按照样品加工流程进行加工。不得简化流程，要充分振荡，使小于20目（-0.84 mm）的颗粒全部筛下，然后四分法缩分，留取土壤200 g。采用玛瑙无污染样品制备机将样品粉碎至100目（＜0.25 mm）装袋备用。

样品加工过程中严防各种污染，样品加工场地要干净、通风、无污染；每次加工样品前清扫加工用具。样品标签要准确清晰，认真核对样品编号和原样品布袋号。样品标签上填写承担单位、图幅号、样品编号、采样日期。背面加注布袋号，以防加工过程中发生混样现象。送样过程中防止样瓶磨损漏样，遇雨受潮。

3　土壤Cd形态分析

采用顺序提取法分析镉元素7种形态：以水为提取剂提取水溶态；以氯化镁溶液为提取剂提取离子交换态；以醋酸-醋酸钠溶液为提取剂提取碳酸盐结合态；以焦磷酸钠溶液为提取剂提取弱有机结合态；以盐酸羟胺溶液为提取剂提取铁锰结合态；以过氧化氢溶液为提取剂提取强有机结合态；以氢氟酸溶液提取残渣态。

各态提取完后，进行相应的处理，用ICP-MS测镉。结果如下表1。

可以看出，各形态质量分数差异较大，基本是残渣态＞离子交换态＞铁锰氧化物结合态＞腐殖酸结合态＞强有机结合态＞碳酸盐态＞水溶态，在7种形态中以残渣态、离子交换态、铁锰氧化物结合态3种形态占主导。

表1　镉形态分析结果Table 1 The analysis results of the cadmium form ×10-6

残渣态是镉的主要载体，占38.81%；其次为离子交换态和铁锰氧化物结合态分别占23.88%和15.13%；腐殖酸结合相态占5.42%、强有机结合态占4.98%、碳酸盐态占4.82%、质量分数相对较低，水溶态质量分数百分比仅为0.73%。

4　结语

水溶态镉易被植物吸收，因而对农作物安全生长具有重要影响，水溶液中镉质量浓度大于0.1 mg/L时，对生态安全具有很大危害性。富硒区土壤水溶态镉质量分数仅为0.005 0 mg/kg， 在目前土壤环境条件下土壤环境是安全的。离子交换态、碳酸盐态重金属与土壤结合较弱，在酸性条件下易被释放，与水溶态相互转化，将水溶态、离子交换态、碳酸盐态被称为活动态。富硒区土壤中活动态镉质量分数占29.43%。可见活动态镉质量分数较高，若土壤酸化可对生态造成危害。腐殖酸结合相、铁锰氧化物结合相、强有机结合相的重金属被土壤束缚较紧，危害生态概率很低，但是当土壤的物理化学条件改变时，镉可被释放，亦具有潜在的危害。因此本区土壤镉尚存在潜在危害性。在富硒土壤开发中需注意耕种方式对土壤环境的改变，抑制镉的释放，确保土壤质量安全和富硒农产品安全性。

［1］ 刘春华，岑 况，于扬.北京市街道灰尘中重金属元素赋存状态及环境效应［J］.岩矿测试.2011，30（2）：205-209.

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［3］ 何红蓼，李冰，杨红霞等.环境样品中痕量元素的化学形态分析I.分析技术在化学形态分析中的应用［J］.岩矿测试2005，24（1）： 51-58

［4］ 中国地质调查局.生态地球化学评价样品分析技术要求（试行）［Z］.2005.

The occurrence of Cadmium in selenium-rich soil

WANG Jia-li， ZHANG Yue-chun， DUAN Ying-nan， YUAN Wei-zhe， WANG Jing
Institute of Geological Sciences of Jilin Province， Changchun 130012， Jilin， China

Using seven steps extraction， to carry on the cadmium morphological analysis in selenium-rich soil samples，found that cadmium content is higher； the average content of cadmium was 0.374 mg/kg， up to 0.943 mg/kg.Content of each form is different， residual ＞ ion exchange ＞ Fe-Mn oxide ＞ humic acid fraction ＞ strong organic fraction ＞ carbonate fraction ＞ water soluble， among them， residual fraction ， ion exchange and Fe-Mn oxide were dominant form.

selenium-rich soil； cadmium； occurrence

P618.81

B

1001—2427（2015）04 - 120 -2

2015-06-05；

2015-12-08

王佳丽（1981—），女，黑龙江牡丹江人，吉林省地质科学研究所工程师.