鐘 靜

（四川機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系 四川攀枝花 617000）

關(guān)于土壤中重金屬形態(tài)的化學(xué)分析

鐘 靜

（四川機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院材料工程系 四川攀枝花 617000）

近年來，關(guān)于土壤中重金屬的生物有效性研究取到了顯著成績，使得壤中重金屬形態(tài)的化學(xué)分析越來越受關(guān)注。本文基于當(dāng)前的研究成果，簡要分析了土壤中重金屬形態(tài)的化學(xué)分析方法及元素提取分離方法，，希望為環(huán)境分析提供有益借鑒。

土壤 重金屬賦存形態(tài)形態(tài) 分析提取方法 環(huán)境

土壤中重金屬形態(tài)的化學(xué)分析，當(dāng)前已經(jīng)成為了環(huán)境分析中的一個重要課題。國外早已出版了與重金屬形態(tài)相關(guān)的?？?，而我國在此領(lǐng)域處于探索、發(fā)展階段，集中于沉積物、土壤等方面的課題研究。土壤中重金屬具有毒性大、隱蔽新強等特點，可作為生物進入食物鏈，不僅危害著人類健康，也帶來了較為嚴(yán)重的環(huán)境問題，所以進行土壤中重金屬形態(tài)的化學(xué)分析，對保護生物和修復(fù)環(huán)境有著重要的現(xiàn)實價值和意義。

一、土壤中重金屬的賦存形態(tài)

重金屬進入土壤后，經(jīng)過一段時間的沉淀、溶解、凝聚、吸附，形成了不同的化學(xué)形態(tài)。關(guān)于土壤中重金屬賦存形態(tài)的劃分有著不同的標(biāo)準(zhǔn)，可按元素在土壤樣品中穩(wěn)定程度，劃分為穩(wěn)定態(tài)、不穩(wěn)定性，可按元素在溶液中的電化學(xué)活性，分為活性態(tài)、非活性態(tài)，也可按土壤形態(tài)的不同，劃分為溶解態(tài)、顆粒態(tài)。其中，土壤溶液中的重金屬形態(tài)為溶解態(tài)，有價態(tài)和化合態(tài)，土壤固相中的重金屬為顆粒態(tài)，具體是結(jié)合態(tài)?？偟膩砜矗寥乐兄亟饘傩螒B(tài)有有機結(jié)合態(tài)、松結(jié)有機態(tài)、交換態(tài)、水溶態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、硫化物態(tài)、無定型氧化鐵結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)等。

二、土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)的提取分離

為了能夠運用分析方法對土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)進行挺有效分析，需采用一定方式方法把重金屬元素從土壤中提取分離出來。從開始研究土壤中重金屬化學(xué)形態(tài)至今，在諸多專家努力之下，建立了大量的重金屬形態(tài)的化學(xué)提取與分離方法。液相土壤中重金屬元素的化學(xué)形態(tài)提取與分離方法有高效液相色譜、氣相色譜等，固相土壤中重金屬的化學(xué)形態(tài)提取與分離方法有BCR法、Tessier法、超聲提取法等。其中，BCR法、Tessier法的應(yīng)用最為廣泛，也最為權(quán)威，得到了諸多專家使用。下面以BCR法為例，簡述了土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)的提取分離過程。

BCR法是連續(xù)提取方法中的一種，通常是依次采用中性、弱酸性、中酸性、強酸性提取劑進行提取、分離試驗操作。根據(jù)歐洲參考交流局提出的最新四步BCR法，將土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)分為酸溶態(tài)（如碳酸鹽結(jié)合態(tài)）、可還原態(tài)（如無定型氧化鐵結(jié)合態(tài)）、可氧化態(tài)（如有機結(jié)合態(tài)）、殘渣態(tài)。

第一步：從風(fēng)干土樣中準(zhǔn)確稱量1g土壤，放入100mL離心管內(nèi)，加入40mL的乙酸，置于振動器中連續(xù)振蕩16h，溫度宜為18℃-25℃之間，再放入離心機內(nèi)進行離心，速度為3000g，時間為20min。最后用水稀釋，將上面清液倒入容器中，留下固體殘渣。

第二步：在固體殘渣中加入40mL的NH4OH？HCI，之后操作如上步。

第三步：在上一實驗環(huán)節(jié)中留下的固體殘渣中加入10mL過氧化氫，蓋上蓋子后，常溫下靜置1h，期間間歇性的搖晃，之后用水浴加熱到85℃左右，再加入過氧化氫，在85℃恒溫水浴箱內(nèi)靜置1h。前半小時內(nèi)間歇性振蕩，后半小時對其進行加熱處理，使溶液減少到3mL以下。加入50mL醋酸銨，振蕩、加熱后，使溶液減少到1mL，放入振動器內(nèi)連續(xù)振蕩16h，如第一步操作，最后將清液倒入聚乙烯容器中。

第四步：加入10mL的強酸、4m氫氟酸，使之土壤樣品充分融合，然后放入消解管中，擰緊蓋子，進行微波消解。完成這一工作后，將消解管放入加熱器上加熱至140℃，接近于固體狀態(tài)，但不是固相時倒入容器中，用純水定容。

由于從土壤中提取重金屬元素化學(xué)形態(tài)的方法是多種多樣的，缺乏統(tǒng)一性，使得各類方法實驗的結(jié)果不具有較強的可比性。對此，應(yīng)嚴(yán)格規(guī)定操作條件，盡量針對不同環(huán)境條件、不同類型重金屬制定不同標(biāo)準(zhǔn)的提取規(guī)程，便于分析土壤中不同化學(xué)形態(tài)的重金屬元素。

三、土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)的分析方法

現(xiàn)階段，經(jīng)過多年研究與發(fā)展，土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)的分析研究已經(jīng)取到了顯著成績，形成了多種化學(xué)形態(tài)分析方法，主要有電化學(xué)分析法（脈沖極譜法、單掃描極譜法、新極譜法、溶出伏安法）、同位素方法、表面分析技術(shù)等。隨著顯微技術(shù)的不斷發(fā)展，專家們應(yīng)用電子顯微鏡技術(shù)去鑒定土壤中Pb、Au等重金屬元素的化學(xué)形態(tài)。此外，微區(qū)x線衍射技術(shù)在鑒定土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)上的應(yīng)用也較為頻繁。

由于土壤中無硅酸鹽一般被鐵錳氧化物質(zhì)包圍住，不可能單純的通過分析重金屬分布準(zhǔn)確的確定重金屬元素的化學(xué)形態(tài)，加之，電子物探技術(shù)也很容易受到外界因素干擾，所以SXRFS技術(shù)被廣泛應(yīng)用起來，顯著提升了靈敏性和分辨率，能夠準(zhǔn)確獲得土壤中不同重金屬元素的分布情況，為接下來分析重金屬元素化學(xué)形態(tài)奠定了良好基礎(chǔ)。

四、結(jié)語

研究土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)的主要目的是確定生物毒性的重金屬含量，為土壤質(zhì)量評估與環(huán)境修復(fù)提供精確的信息。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及方法的完善，土壤中重金屬元素化學(xué)形態(tài)的提取、分析方法，以及化學(xué)形態(tài)分析方法將會得到進一步提升，即使面對復(fù)雜的土壤情況，也能對土壤中重金屬化學(xué)形態(tài)進行有效分析。

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