土壤中重金属形态分析方法

土壤中重金属形态分析方法赵梦姣（湖北理工学院环境科学与工程学院）摘要：介绍了土壤重金属的形态及各种分析方法,重点说明了土壤中重金属形态分布及影响因素;讨论了影响土壤环境中重金属形态转化的因素,重金属形态与重金属在土壤中的迁移性、可给性、活性的关系,重金属污染土壤修复与重金属形态分布的关系。形态分析在一定程度上反映自然与人为作用对土壤中重金属来源的贡献,并反映重金属的生物毒性。关键词:土壤;重金属;形态分析；分析方法自20世纪70年代以来重金属污染与防治的研究工作备受关注，目前重金属污染物已被众多国家列为环境优先污染物。重金属的总量往往很难表征其污染特性和危害，环境中重金属的迁移转化规律、毒性以及可能产生的环境危害更大程度上取决于其赋存形态[1]，不同的形态产生不同的环境效应。土壤的重金属污染是当今面积最广、危害最大的环境问题之一，其所含的重金属可以通过食物链被植物、动物数十倍的富集[2],但土壤中的重金属的毒性不仅与其总量有关,更大程度上由其形态分布所决定。环境中重金属的迁移性、生物有效性及生物毒性与重金属污染物在土壤中的存在形态有关,因此,土壤中的重金属形态分析已成为现代分析化学特别是环境分析化学领域的一个热门研究方向。1重金属的形态及形态分析方法根据国际纯粹与应用化学联合会的定义,形态分析是指表征与测定的一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程[3]。形态分析的主要目的是确定具有生物毒性的重金属含量,当所测定的部分与重金属生物效应或毒性一致时,形态分析的目的就可实现。重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合态和结构态4个方面,由于土壤化学结构复杂及各种影响因素复杂多变,对土壤中的重金属形态分析,与水环境中重金属的分析方法:如溶出伏安法、离子选择电极法不同,土壤中重金属大多采用连续提取的形态分析方法对样品进行浸提和萃取,然后用原子吸收光谱法测定提取液中的每种形态重金属的浓度,许多学者关于土壤中重金属形态提出了不同的方法。FORSTNER[4]则提出了7步连续提取法,将重金属形态分为交换态、碳酸盐结合态、无定型氧化锰结合态、有机态、无定型氧化铁结合态、晶型氧化铁结合态、残渣态;SHUMAN[5]将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿物态8种形态;为融合各种不同的分类和操作方法,CAMBRELL[6]认为土壤中重金属存在7种形态,即水溶态、易交换态、无机化合物沉淀物、大分子腐殖质结合态、氧化物沉淀吸收态、硫化物沉淀态和残渣态;而具有代表性的形态分析方法是由TIESSER等人提出的[7]。将土壤或者沉积物中的金属元素分为可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态、有机物结合态与残渣态。在TIESSER方法的基础上,欧共体标准物质局(EuropeanCommunityBureauofReference,简称BCR)提出了3步萃取法[8]。将土壤中重金属形态分为水溶态、可交换态与碳酸盐结合态,铁-锰氧化物结合态,有机物和硫化物结合态。BCR提取法把重金属形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机结合态、残余态[9]。BCR法把重金属分成了四个形态,没有碳酸盐结合态。此种方法在形态分析上是较为简单的方法[10]。参考文献：[1]SundaWG,LewisJM.EffectofcomplexationbyNaturalOrganicLigandsontheToxicityofCoppertoaUnicellulatAlga[J].MonochrysisLutheri.Limnol.O-ceanorg,1978.(5).[2]A.Mireles,C.[3]KOTA,NAMIESNIKJ.Theroleofspeciationinanalyti2calchemistryTrends[J].Anal.Chem,2000,19:69.[4]FORSHERU.MetalpollutionAquaticEnvironment[M].Berlin:Sprionger2verlag,1981.[5]SAUMANLM.FractionationMethodforSoilMicroele2ments[J].SoilScience,1985,(140):11-22.[6]GAMBRELLRP.TraceandtoxicmetalsinWetland2AReview[J].JournalofEnvironmentQuality,1994,23:883-889.[7]TESSIERA,CAMPBELLPGC,BISSONM.Sequen2tialextractionprocedureforthespeciationofparticulatetracemetals[J].Anal.Chem.,1976,51:844.[8]QUERAUVILLERPH,RAURETG,GRIEPIUKB.Singleandsequentialextractioninsedimentsandsoils.Intern.J.Environ.Anal.Chem.,1993,51,231.[9]陈世俭,胡蔼堂.1995.土壤铜形态及有机质的影响[J].长江流域资源与环境,4(4):367~369.[10]ArunachalamJ,EmonsH,KrasnodebskaB.2002.Sequentialex-tractionstudiesonhomogenizedforestsoilsamples[J].Anal.Chem.,181:147~159.9]李宇庆,陈玲,仇雁翎,等.2004.上海化学工业区土壤重金属元素形态分析[J].生态环境,13(2):154~155.[10]隆茜,张经.2002.陆架区沉积物中重金属研究的基本方法及其应用[J].海洋湖沼通报,3(3):25~35.[11]魏俊峰,大清,金莲,等.1999.广州城市水体沉积物中重金属形态分布研究[J].土壤与环境,2(1):10~14.[12]SinghAK,BenerjeeDK.1999.Grainsizeandgeochemicalpart-itioningofheavymetalsinsedimentsoftheDamodarRiver-AtributaryofthelowerGanga,India[J].Environ.Geol.,39(1):91~98.[13]杨宏伟,王明仕,徐爱菊,等.2001.黄河(清水河段)沉积物中锰、钴、镍的化学形态研究[J].环境科学研究,14(5):20~22.14]WieseSBO,MacleodCL,LesterJN.1997.ArecenthistoryofmetalaccumulationinthesedimentsoftheThamesEstuary,U-nitedKingdom[J].Estuaries,20(3):483~493.