土壤中各种化学元素的存在形式

王彤，王蕊，万飞，于微，王玉

吉林省地质科学研究所

土壤中各种化学元素的存在形式

王彤，王蕊，万飞，于微，王玉

吉林省地质科学研究所

土壤中各种元素的存在形式影响着土壤的迁移性、土壤的污染恢复能力、土壤的附着性等，对土壤中各种化学成分存在形式的研究有利于对土壤进行管理，特别是土壤中的金属元素，金属元素在土壤中容易被植物吸收，人们通过摄食将金属元素摄入体内，对人体健康产生一定的危害。这些元素不同的存在形式导致他们被植物吸收的难易程度不同，因此对土壤中的各种成分的存在形态进行研究和分析，有利于控制土壤的质量，降低金属元素对人产生的危害。

土壤；化学元素；化学形态

前言

随着人们物质水平的提高，人们对自己所吃的食物更加注重健康营养，土壤是食物的来源，土壤中的各种元素的存在形式决定了土壤的质量。土壤中的金属元素很难消失，在土壤中会残留较长时间，从而发生各种物理化学变化，这些不同状态的元素被植物吸收后进入食物链残留到人体中会引起金属中毒等状况。本文就针对土壤中的化学成分的存在状态进行总结，并分析了研究土壤中各种元素的化学形式的意义，以促进我国相关部门对土壤环境的研究和治理。

1.土壤中化学元素的存在形式定义

对于土壤中的各种成分的存在形式的研究主要包括对各元素在土壤中的存在价态、结构形式、与其他元素的结合形式以及化合状态。由于各元素在土壤中以离子或分子的存在形式会影响到各元素发挥的不同环境行为，在土壤中，这些元素的理化性质十分复杂，并相互发生反应会影响土壤环境。有人将化学元素的形态分为（水溶态、易交换态、无机化合物沉淀态、大分子腐殖质结合态、氢氧化物沉淀吸收态或吸附态、硫化物沉淀态和残渣态）这7种状态，为了更好的适应检验操作方法，人们普遍将元素的存在形式分为5种：可交换态元素、碳酸盐结合态元素、有机结合态元素、铁锰氧化结合态元素、残渣态元素。

2.常见的土壤元素的化学形态分类

2.1可交换态元素

可交换态元素对环境极其敏感，当环境发生轻微的变化这些元素就会发生迁移，从而有利于植物的吸收，在土壤中可交换元素通常会吸附到黏土或者腐殖质上，以可交换态存在的元素典型的为Cd，对可交换态元素的研究有利于了解土壤近期受污染的情况，以及土壤能够对生物产生的毒性大小。

2.2碳酸盐结合态元素

土壤中的元素与碳酸盐矿物质之间结合形成的沉淀物即属于碳酸盐结合元素，由于碳酸盐是一种强碱弱酸盐，在酸性或者碱性条件下容易发生化学反应，因此这种碳酸盐结合的元素极易受到土壤的酸碱度影响。当土壤偏酸性时与碳酸盐结合的金属元素容易被释放出来，当在碱性条件下，土壤中的金属元素容易与碳酸盐结合形成碳酸盐结合物。

2.3有机结合态元素

众所周知，土壤中含有很多微生物，这些微生物会分解残羹落叶，死后也会被分解，这些植物植物残渣、腐蚀物以及矿物质元素组成了土壤有机物，以便于为植物提供养分，这些物质与土壤中的金属元素鏊合形成了有机态结合元素，对有机态结合元素的测定与分析，有利于对土壤中有机物含量进行了解。

2.4铁锰氧化结合态元素

铁锰氧化结合态元素是指土壤中的元素受到铁锰氧化物的吸引而结合到一起形成了沉淀物。这些容易吸附到氧化物的元素大都在矿产物的周围以细小颗粒的形式存在，由于氧化物的比表面积大容易吸附。

2.5残渣态元素

残渣态元素常常存在于土壤的最深部，受长时间的自然风化，多见于硅酸盐以及原生或者次生矿物质的晶格中，这类土壤元素由于受自然界长期的风化，在土壤中形成了稳定的沉淀物，植物很难吸收到其中的养分，其中土壤被侵蚀的越是严重以及岩石被风化的程度越深，越多的元素会形成残渣状态。

3.化学元素存在形式对土壤的影响

3.1元素的形态影响土壤的迁徙性

元素的迁徙性是指土壤中的元素被植物吸收并随着食物链被逐渐传递的过程，土壤中的元素的价态、种类以及存在形式不同都会影响到元素的迁移能力，并且金属元素的进入植物中还与植物吸收金属的能力以及土壤本身的状况有关。其中有机态元素以及可交换态元素在土壤的表面，并且存在状态不太稳定，容易被植物吸收。碳酸盐结合态的元素与土壤结合教弱，并且容易受到土壤的酸碱性影响而被释放，因此具有很强的迁徙能力。

3.2元素的存在形式影响土壤的质量

金属元素的存在，在一定程度上威胁着生物的生长，这些元素进入植物体内可能含量不高，但是随着食物链的传递，会最终积累到食物链高端的生物，由此看来，这些金属元素会威胁着人类的健康。为了降低金属元素对土壤的污染，土壤研究学者正在不断地探索方法，目前对于金属污染的土壤，人们常常采用物理化学手段以及植物修复技术，其中物理化学技术主要包括化学固化、土壤淋洗和电动修复，植物修复技术主要包括植物稳定、植物挥发和植物提取。根据植物的迁移难易程度，把元素的形态分为了可吸收态、交换态以及难吸收态。

3.3元素存在形式影响土壤的可给性

土壤有有机物、水合氧化物、硫化物等多种相态组成，土壤的可给性是指土壤与土壤的水溶液状态相互转化并进行物质交换的反应。通过研究表明，元素的存在形式和价态等会影响到它们在土壤中的可给性，其中水溶态结合的元素可给性最高，按照分级提取法提取的分类状态，金属元素在不同状态下可给性的能力是水溶态＞可交换态＞有机络合态＞残渣态，其中残渣态的元素基本不具有可给性。

4.结语

综上所述，土壤中的元素由于价态、结合形式等不同，产生了不同的存在形式，目前对这些元素的存在形式还没有标准的分类，目前通用分类是按照提取方法分成的可交换态元素、碳酸盐结合态元素、有机结合态元素、铁锰氧化物以及残渣态元素。元素的存在形式影响了其在土壤中的迁徙性以及可给性，其中可溶性元素以及可交换态元素的迁徙能力和可给能力较强。通过对土壤中的元素存在形式的研究有助于研究人员对受金属污染的土壤进行治理。

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王彤（1983-），女，吉林长春人，吉林省地质科学研究所工程师。