土壤重金属赋存形态研究进展

广东化工2019年第17期·98·第46卷总第403期土壤重金属赋存形态研究进展

杨礼恒，林俊填，邓杰鹏，黄华华，姜欣岳

(北京师范大学珠海分校不动产学院，广东珠海519000)

Research Progress on the Occurrence Forms of Heavy Metals in Soil

Yang Liheng,Lin Juntian,Deng Jiepeng,Huang Huahua,Jiang Xinyue

(Beijing Normal University(Zhu)College of Real Estate,Zhuhai519000,China)

Abstract:This paper briefly reviewed the research progress of heavy metal occurrence in soil in China,mainly discussed the classification methods of heavy metal morphology and the influencing factors of heavy metal occurrence in soil,and made a prospect for the research direction of heavy metal occurrence in soil in China in the future.

Keywords:soil；heavy metals；existing forms；the research progress

1引言

土壤是人们赖以生存的最基本物质基础与载体。由于粗糙的经济发展方式，我国的生态环境受到了严重破坏。土壤污染尤为突出。《全国土壤污染状况调查公报》(2014年)显示，我国耕地土壤环境现况十分严峻，土壤总超标率超过16%[1]。为遏制土壤污染，我国分别于2016年颁布了《土壤污染防治行动计划》、2018年全票通过了《土壤污染防治法》。

重金属是指密度大于5×103kg/m3的金属元素[2]；具有毒性大、难以被生物降解、易通过食物链急剧富集放大的特点，危害人体健康[3]。重金属在土壤中的迁移转化与重金属的赋存形态密切相关[4]，不同的形态表现出不同的生物毒性[5]，因此研究重金属赋存形态特征具有重要的意义[6]。

2土壤重金属形态及其影响因素

2.1土壤重金属形态

重金属形态由价态、化合态、结构态和结合态四个方面组成，其体现了重金属在土壤中的存在状态[4]。目前针对土壤重金属形态有很多分类标准。Tessier[7]将其分为可交换态、铁-锰氧化物结合态、碳酸盐结合态、有机物结合态和残渣态5种形态；Clark[8]等将碳酸盐结合态归为酸溶解态，氧化物结合态分为无定型氧化物结合态与晶型氧化物结合态；欧共体参比司(The Community Bureau of Reference,1987)用BCR提取法提取重金属，该法将重金属形态分为四种：碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态[9]。

2.2检测方法

目前国内外学术界存在的重金属形态提取检测方法有很多，按照主流的分类方法可以将其分为单级提取法和多级顺序提取法两大类。

单级提取法即针对重金属元素的某一种形态进行单独提取，从而方便快捷地得出研究土壤的受污染程度。由于单级提取法是采用一种浸提剂进行提取，因此浸提剂的选取需要视情况而定，不同的浸提剂会对重金属产生不同的浸提效果[10]。

多级顺序提取法则是连续提取重金属的多种形态，目前主要的多级顺序提取法有Tessier五步连续提取法和BCR三步连续提取法，其分别是依照各自的分类方法进行提取的。BCR法由于其对提取剂的选择等多方面均衡考虑和对土壤标准样的制备，更加适于广泛使用[11]。其优点为：操作简单，步骤较少，形态之间不易串相[12]，再现性好[13]，适应ICP分析[14]。

3土壤重金属形态影响因素

土壤重金属总量以及理化性质(如质地、pH、氧化还原电位、有机质等)均对重金属形态具有重要影响[15]。

3.1土壤重金属总量对重金属形态的影响

重金属的形态分布与土壤重金属含量有关。一般情况下，除残渣态外，其余三种重金属形态(按照欧共体参比司分类方法)都随重金属总量的增加而增加[15]。不同重金属形态随重金属总量变化规律不同，有学者通过实验指出，Cd、Cr、Hg的多数形态与其对应的重金属总量相关性较差，其中Cd的水溶态含量与其重金属总量不相关[16]。

3.2土壤理化性质对重金属形态的影响

土壤质地、pH、有机质等对重金属形态有重要影响。

土壤质地指土壤不同粒径矿物颗粒的组合状况，其对土壤的通透性、透水性有重要影响；土壤质地对不同的重金属元素影响不同；王祖伟[17]等在研究了天津市污灌区不同潮土土壤质地下的小麦籽实重金属含量后发现，Cd在砂质和壤质潮土中相对容易富集，在粘质潮土中则不易，Cu与之类似，不同之处是其在壤质土中富集程度一般；前人[18]通过研究发现，随着粘粒含量的增加，土壤对重金属的吸附量也相应增加。这主要与粘粒以及有机质含量有关。

土壤pH是土壤重要的理化性质之一，其对土壤中微生物的活性以及有机质的合成均有重要作用。土壤pH通过影响土壤电荷环境、改变吸附解吸[19]以及沉淀溶解平衡点[20]来影响重金属形态[21]。杨秀敏等[22]研究发现，土壤中Cd、Zn和Pb的可交换态浓度随着土壤pH值升高而降低，Cd和Pb的另外几种重金属形态随土壤的pH值升高而升高。张志敏[23]等通过研究发现：随着pH 值得升高，Cd、Pb、Zn的离子交换态、Hg、Pb的残渣态所占比例随之会降低；而Cd的铁锰氧化物结合态、Pb、Zn的强有机结合态所占比例会随之升高；但又有学者研究发现[24]Pb和Cd的残渣态均与pH无显著相关性。土壤类型不同，pH值对于重金属形态的影响不尽相同。杨梦丽[25]等研究发现：黄褐土中，pH与有效态Cd和有效态Pb的相关性并不明显；而潮土中，有效态Pb与pH值相关。

土壤有机质对土壤重金属不同形态之间的转换有重要影响。前人[26]研究发现：一定条件下，随着富里酸含量的增加，Cu、Pb 可交换态、有机硫化物结合态和残渣态含量增加，碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态的含量则减少；Zn可交换态变化幅度很小；Cd的残渣态变化不大。胡敏酸亦是有机质的重要组成部分，有研究发现其也对重金属形态有很大影响[27]。有学者[28]研究了水溶性有机物对土壤中Cu形态的影响，发现DOM进入土壤后会引起重金属形态的变化，特别是交换态Cu离子会显著增加。

4展望

目前我国的土壤重金属污染形势极其严峻，研究重金属在土壤中的分布以及迁移规律对于开发耕地污染的治理方法和技术极为重要[29]。目前存在的问题主要有两点：一是重金属形态分类、提取方法众多，很多将已有研究成果相互对比，且具体研究需要先选择适合的方法，这增加了研究的步骤。二是重金属形态的影响因素机理有些还不太清晰[30]，未来需进一步加大影响因素作用机理的研究。

[收稿日期]2019-05-30

[基金项目]2018年广东大学生科技创新培育专项资金项目(pdjhb0594)；2018年大学生创新创业训练计划项目(201813177032) [作者简介]杨礼恒(1996-)，男，郑州人，本科，主要研究方向为土壤污染修复。