土壤中重金属元素形态分析方法的研究进展

朱栋 徐颖(贵州省环境工程评估中心，贵州 第一测绘院 550000)

土壤中重金属元素形态分析方法的研究进展

朱栋 徐颖(贵州省环境工程评估中心，贵州 第一测绘院 550000)

随着中国改革开放水平不断提高，我国的工业化和城市化进程也逐渐加快推进，随之带来的土壤重金属污染给人们的环境和生存带来日益严重的危害，土壤重金属污染分析与研究备受国内外科学家和环境学家关注和研究。重金属污染一旦进入土壤，有效态的重金属会富集在植物上，最后通过食物链或食物网对人体健康造成一定的威胁。做好土壤中重金属元素形态分析至关重要，只有充分研究重金属元素的形态，把握重金属元素的转移和积累规律，并运用科学有效的手段和技术从土壤中提取出来，重金属的有效态含量在一定程度上能反映生物的有效性，但是对于重金属的潜在危害和不同形态之间的迁移转化特性却很难反映。

土壤；重金属元素；形态分析；提取方法；研究进展

1 引言

土壤是我国重要的保护资源，土壤污染严重化成为影响环境的重要祸首，而土壤中重金属污染尤为严重，重金属形态的研究却能将重金属活性进行分级，揭示土壤重金属中的存在状态、迁移转化规律、生物有效性、毒性及可能产生的环境效应，从而预测重金属的长期变化和环境风险。土壤重金属污染不仅严重影响生态环境，并且伴随着大面积污染的蔓延，将对人类居住环境甚至大气环境产生严重破坏，必须要做好土壤重金属污染研究分析，以此为国家提高污染物检测水平、积极应对土壤重金属污染等提供依据。

2 土壤重金属元素形态概述、影响因素分析

从土壤学相关理论可知，目前土壤重金属元素的形态包括五大类，即有机结合态、铁锰氧化物结合态、可交换态、碳酸盐结合态、残渣态。

影响土壤重金属形态分布的因素主要有：

（1）土壤本身的酸碱度系数的影响：土壤本身的酸碱程度是影响土壤重金属形态的最重要因素。通常来讲，酸碱度与土壤重金属形态成一定的相关性，比如，碳酸盐结合态重金属含量与土壤酸碱度是一定的正相关性，而交换态重金属含量和土壤酸碱度是负相关的关系。

（2）土壤内固有的有机物质含量的影响：土壤结构中有机物质的含量配比影响着土壤中重金属元素的形态，相互作用，对于那些溶解性较强的有机物质，通过某种作用能够和土壤中的重金属有效作用和结合，形成“络合物”，从而促进重金属的转移和提高内部生物有效性能，对于那些大分子，溶解性差比较稳定的有机物质，能够与土壤中的黏土等矿物质互相作用，充分吸收土壤中的重金属，从而阻碍了重金属的移动。

（3）碱性物质石灰的影响：土壤中使用石灰是比较常见的情况，通过碱性物质石灰的影响，既能够对土壤本身的酸碱度进行有效调节，还能够和土壤中的其他物质发生互相作用，以此影响土壤中重金属的分布及具体形态。

3 土壤重金属形态分析方法探究

形态分析，即表征和测定元素在环境中存在的各种物理和化学形态的过程，进行形态分析的主要原因是，通过各种分析方法的运用从而有效确定土壤中重金属的含量，尤其是具有有毒有害性较大的重金属的含量。如果测定的内容和重金属生物效应匹配性较高时，就达到了形态分析的有效目标。当然对于土壤中重金属形态分析的方法多种各样，像化学分离—含量测定法、离子选择电极法、溶出伏安法、化学修饰电极法、形态分布规律的数学计算方法等。

3.1 单一提量法

单一提量法也可以叫单级提取法，主要是通过生物提取利用法对单级提取法进行详细分析。该提取方法主要是针对重金属的有效态进行提取分析，即那些重金属生物中能够被生物有效吸收和利用的部分，也可以是能够对生物的活性产生作用的部分。在土壤里面的重金属生物的种类多少是有效确定重金属在固定的小生态系统中产生的毒害上面的危害程度及效果的。该过程主要是利用物理和化学组成的驱动机制促进吸收从而提取相关物质和元素的过程。化学提取法目前适用范围最广，主要是因为以下几方面的优势：操作程度固定简化、提取时间比较快，对土壤的受污染程度充分直观地显现出来，从而来判定重金属元素对农作物的危害程度是什么样的。

3.2 多级提取法

当前，分析土壤及沉积物中重金属形态分级的提取法有Tessier法和BCR法最常用，并且也有很多与之相对应的改进手段方法。国内许多学者也开始使用BCR法分析测定土壤中的重金属形态。Tessier法将重金属赋存形态分为：可交换态、碳酸盐结合态、残渣态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和硫化物结合态，当前该方法应用最普遍。

4 规划

土壤中的重金属形态的化学分析无论是对于我国的环保事业而言，还是对于科学分析与探索而言，都具有举足轻重的研究价值。通过对上述土壤中重金属元素形态分析方法的分析，结合目前应用情况，提出了几点建议：

(1)土壤重金属形态的分级提取方法和技术缺乏统一的标准和比对性。虽然提取方法有很多，但是运用不同方法检测出来的数据和结果可比性不强。所以，在对土壤重金属元素形态进行分析时，要对分析方法进行严格规范，明确提出具体流程要求，针对不同环境、重金属类型等条件，要探索相对统一的提取标准和评价标准，以此增强提取结果的有效性。

(2)土壤中重金属的形态划分没有充分结合自然界中真实的分布形态情况进行分析。目前的分析主要是依照传统的数据，和自然界真实的重金属形态情况还存在一定的片面性。因此，必须要深入实际进行研究，充分结合大自然重金属真实情况全面合理地选用分析方法，根据不同形态结合不同类型的方法，从而确定土壤重金属形态。

[1]Esmaeili A,Moore F,Keshavarzi B,et al.A geochemical survey of heavy metals in agricultural and background soils of the Isfahan industrial zone,Iran[J].Catena,2014,121:88-98.

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