關于土壤中重金屬形態(tài)的化學分析

鐘 靜

（四川機電職業(yè)技術學院材料工程系 四川攀枝花 617000）

關于土壤中重金屬形態(tài)的化學分析

鐘 靜

（四川機電職業(yè)技術學院材料工程系 四川攀枝花 617000）

近年來，關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)的化學分析越來越受關注。本文基于當前的研究成果，簡要分析了土壤中重金屬形態(tài)的化學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)的化學分析，當前已經成為了環(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)相關的?？?，而我國在此領域處于探索、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，也帶來了較為嚴重的環(huán)境問題，所以進行土壤中重金屬形態(tài)的化學分析，對保護生物和修復環(huán)境有著重要的現實價值和意義。

一、土壤中重金屬的賦存形態(tài)

重金屬進入土壤后，經過一段時間的沉淀、溶解、凝聚、吸附，形成了不同的化學形態(tài)。關于土壤中重金屬賦存形態(tài)的劃分有著不同的標準，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)，具體是結合態(tài)?？偟膩砜?，土壤中重金屬形態(tài)有有機結合態(tài)、松結有機態(tài)、交換態(tài)、水溶態(tài)、碳酸鹽結合態(tài)、硫化物態(tài)、無定型氧化鐵結合態(tài)、殘渣態(tài)等。

二、土壤中重金屬元素化學形態(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)的化學提取與分離方法。液相土壤中重金屬元素的化學形態(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法的應用最為廣泛，也最為權威，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形態(tài)分為酸溶態(tài)（如碳酸鹽結合態(tài)）、可還原態(tài)（如無定型氧化鐵結合態(tài)）、可氧化態(tài)（如有機結合態(tài)）、殘渣態(tài)。

第一步：從風干土樣中準確稱量1g土壤，放入100mL離心管內，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℃恒溫水浴箱內靜置1h。前半小時內間歇性振蕩，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形態(tài)的方法是多種多樣的，缺乏統一性，使得各類方法實驗的結果不具有較強的可比性。對此，應嚴格規(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準的提取規(guī)程，便于分析土壤中不同化學形態(tài)的重金屬元素。

三、土壤中重金屬元素化學形態(tài)的分析方法

現階段，經過多年研究與發(fā)展，土壤中重金屬元素化學形態(tài)的分析研究已經取到了顯著成績，形成了多種化學形態(tài)分析方法，主要有電化學分析法（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、表面分析技術等。隨著顯微技術的不斷發(fā)展，專家們應用電子顯微鏡技術去鑒定土壤中Pb、Au等重金屬元素的化學形態(tài)。此外，微區(qū)x線衍射技術在鑒定土壤中重金屬元素化學形態(tài)上的應用也較為頻繁。

由于土壤中無硅酸鹽一般被鐵錳氧化物質包圍住，不可能單純的通過分析重金屬分布準確的確定重金屬元素的化學形態(tài)，加之，電子物探技術也很容易受到外界因素干擾，所以SXRFS技術被廣泛應用起來，顯著提升了靈敏性和分辨率，能夠準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形態(tài)奠定了良好基礎。

四、結語

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

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