...龙角山矿区农田土壤重金属形态分布及其来源
周玉海++杨玲
[摘 要]本文主要思考了土壤中重金属形态分布对化学提取的具体影响，如何有效的避免不利的影响，更好的提升土壤中重金属形态分布的有效性，这些都是我们要思考的问题，也是研究的重点。
[关键词]土壤；重金属；形态分布；化学提取
中图分类号：Q938.1+3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）21-0078-01
前言
在土壤中重金属形态分布的研究过程中，一定要总结好分布的特点，并对分布的具体的要点进行分析，对化学提取的方案进行总结，保证土壤中重金属形态分布不会带来不好的影响。
1 关于提取重金属形态方法分析
1.1 单级提取法
这种方法的分析评估方式是介质颗粒中的重金属元素，被动物、微生物、植物所利用吸收的那一部分，或是说能够影响产生生活活性的那一部分，一般情况下，这部分的重金属元素被称之为“有效态”。由于样品的性质、组成以及重金属萃取的目的、重金属萃取种类不同，所需要的试剂也是不一样的。通常情况下，经常使用的试剂分为：酸试剂，缓冲剂，中性盐和螫合剂四种。
1.2 连续多级提取法
连续多级提取法指的就是通过反应性逐渐提高的萃取剂对重金属的不同化学性质、物理性质的专一性和选择性，一层一层的提取样品颗粒中重金属元素的不同有效性的方法，这种方法最大的优点就是通过典型的集中萃取剂代替种类繁多的自然界中的多种化合物，从而可以真实的模拟各种人为的、自然的、可能的条件环境变化，再依据“由弱到强”逐级上升的原则，将不同形态、不同方式的重金属污染物连续溶解，把复杂、多变的问题单一化、简单化，大大提升了评价的质量。
现阶段，研究人员经常用到的连续多级提取方法：在1979年Tessier等人提出了连续五步提取法，也称之为Tessier法，这种方法把重金属的存在形态划分为可交换形态，铁锰氧化物相结合形态，碳酸盐相结合形态，硫化物相结合形态，有机物结合形态以及残渣形态，目前来说这种方法是使用最广泛的一种方法。1986年Forstner等人提出了连续六步提取法，也称之为Forstner法，这种方式把重金属元素的形态划分为六种形式：可交换形态，易还原形态，碳酸盐形态，可氧化形态，中等还原形态以及残渣形态。
1.3 提取法的不足之处
单级提取法是采用一次性的提取方式，这种方法比较适合分析土壤中重金属元素的生物有效态，但是，不适合研究土壤中重金属形态的转化、迁移规律。一般来说，多级连续提取法，所需要的时间非常长、步骤非常繁多复杂，而且，结果的重现性也不是很好，每个实验室所得出来的数据没有可比性。而且只是表征的实验室状态下的重金属元素的提取形态，无法真正的表征真实状态下的重金属元素的提取形态。
2 土壤中重金属元素化学形态的提取分离
第一步：从风干土样中准确称量1g土壤，放入100mL离心管内，加入40mL的乙酸，置于振动器中连续振荡16h，温度宜为18℃-25℃之间，再放入离心机内进行离心，速度为3000（r/min），时间为20min。最后用水稀释，将上面清液倒入容器中，留下固体残渣。
第二步：在固体残渣中加入40mL0.5mol/L的NH4OHHCl。
第三步：在上一实验环节中留下的固体残渣中加入10mL过氧化氢，盖上盖子后，常温下静置1h，期间间歇性的摇晃，之后用水浴加热到85℃左右，再加入过氧化氢，在85℃恒温水浴箱内静置1h。前半小时内间歇性振荡，后半小时对其进行加热处理，使溶液减少到3mL以下。加入50mL醋酸铵，振荡、加热后，使溶液减少到1mL，放入振动器内连续振荡16h，如第一步操作，最后将清液倒入聚乙烯容器中。
第四步：加入10mL的强酸、4mL氢氟酸，使土壤样品充分融合，然后放入消解管中，拧紧盖子，进行微波消解。完成这一工作待消解完成后，将消解管放入加热器上加热至140℃，接近于固体状态，但不是固相时倒入容器中，用蒸馏水定容。
由于从土壤中提取重金属元素化学形态的方法是多种多样的，缺乏统一性，使得各类方法实验的结果不具有较强的可比性。对此，应严格规定操作条件，尽量针对不同环境条件、不同类型重金属制定不同标准的提取规程，便于分析土壤中不同化学形态的重金属元素。
3 土壤重金属形态差异影响因素
3.1 土壤pH的影响
pH对土壤重金属形态影响较大，一般情况下，交换态重金属含量与pH呈负相关，而碳酸盐结合态含量与pH呈正相关。
交换态重金属含量随着pH变化的原因主要包括五个方面：一是随土壤体系pH升高，土壤中粘土矿物、水合氧化物和有机质表面的负电荷增加，对重金属离子的吸附力加强，使溶液中重金属离子的浓度降低；二是Cd，Zn等重金属在氧化物表面的专性吸附随pH的升高而增强，pH上升时大部分被吸附重金属转变为专性吸附；三是土壤有机质—金属络合物的稳定性随pH值的升高而增大，从而使溶液中重金属浓度降低；四是随着pH升高，土壤溶液中铁、铝、镁离子浓度减小，使土壤有利于吸附Cd，Zn等重金属离子；五是pH升高后土壤溶液中多价阳离子和氢氧离子的离子积增大，生成该种重金属元素沉淀物的机会增大。由于pH能改变无机碳含量，同时影响碳酸盐的形成和溶解，因此碳酸盐结合态重金属含量与pH和碳酸盐含量成正比。在pH足够低时，由于碳酸盐溶解而释放，根际的代谢产物H2CO3及其它酸性物质又可降低根际的pH，促进植物对碳酸盐结合态重金属的吸收，因此镉、锌化学形态在交换态和碳酸盐结合态之间转移。
3.2 有机质的影响
土壤有机质是指存在于土壤中的各种含碳的有机物，它包括各种动植物残体，微生物体及其分解合成的有机物质。研究表明：一般情况下，土壤中有机质浓度与机质结合态、氧化物结合态及碳酸盐结合态重金属含量成正比。有机质结合态重金属占土壤重金属总量的比例随土壤有机质积累而增高。
3.3 石灰的影响
石灰是碱性物质，石灰施入土壤一方面调节土壤pH值；另一方面通过与土壤中其他物质发生反应，从而影响土壤重金属形态分布。不同母质土壤中，水溶态Cd随石灰用量的增加而急剧减少，pH大于7.5时94%以上的水溶态Cd进入土壤中；交换态Cd在pH小于5.5时随石灰用量的增加而增加，pH大于5.5时随石灰用量增加而急剧减少；氧化物结合态Cd随石灰用量的增加而增加；残留态Cd随石灰用量的增加而增加。在强酸性赤红壤中加入石灰将pH提高到6.5和7.5后，土壤有效態含量将会大幅度降低[。石灰影响土壤重金属形态变化的机理可能在于：在较低石灰水平下，土壤中有机质上的主要官能团羟基和羧基与OH-反应，促使土壤表面带负电荷，同时粘土矿物表面羟基与OH-发生反应，使表面羟基带负电荷，土壤表面可变电荷增加，从而降低了土壤重金属专性吸附比例。此过程中，OH-还与CO2反应生成CO32-，而碳酸根可与部分重金属离子生成难溶的碳酸盐，且随pH升高，难溶性重金属盐含量将增加。
4 结束语
综上所述，通过本文的分析，我们可以发现土壤中重金属形态分布对化学提取的影响是至关重要的，在今后的化学研究中，我们一定要进行有效的分析，只有这样才能保证研究的质量。
参考文献
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[2] 王亚平，鲍征宇，侯书恩.尾矿库周围土壤中重金属存在形态特征研究[J].岩矿测试，2016（12）：14.
