连续提取法分析土壤中重金属全解
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BCR连续提取法分析土壤中重 金属的形态
胥思勤 中科院地球化学研究所
李勤奋.环境科学研究实验教程.中国农业 大学出版社,2006
1、重金属形态 2、重金属形态研究方法及发展历程 3、本实验的目的 4、实验原理 5、实验步骤 6、数据处理
1.重金属形态
重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合 态、和结构态四个方面，即某一重金属元素在 环境中以某种离子或分子存在的实际形式。 重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、 络合吸附等各种作用，形成不同的化学形态， 并表现出不同的活性。 元素活动性、迁移路径、生物有效性及毒性等 主要取决于其形态,而不是总量。故形态分析是 上述研究及污染防治等的关键。
铁锰氧化物结合态重金属：一般是以矿 物的外囊物和细分散颗粒存在，活性的 铁锰氧化物比表面积大，吸附或共沉淀 阴离子而成。当pH值和氧化还原电位较 高时，有利于铁锰氧化物的形成，铁锰 氧化物的结合态反应了人文活动对环境 的污染。
有机结合态重金属:使土壤中各种有机物 与土壤中的金属螯合而成的，反应水生 生物活动及人类排放富含有机物的污水 结果。
BCR 为欧洲共同体参考物机构( European Community Bureau of Reference) 的简称,是现在欧盟标准测量和测试机构(Standards Measurements and Testing Programme ,缩写为SM &T) 的前身。
Rauret et al. (1999) 等对该流程作了改 进,形成了改进的BCR 流程,成为欧洲新标 准,并产生了相应的参照物(CRM 701) 。 同时,Hall et al. (1996 ,1999) 在Chao (1984) 和Kersten et al. (1989) 研究的基 础上,提出了GSC标准流程。
土壤重金属形态分析方法中共有的或是ຫໍສະໝຸດ Baidu较重要 的形态的定义如下：
可交换态重金属：是指吸附在土、腐殖 质及其他成分上的金属，对环境变化敏 感，易于迁移转化，能被植物吸收。反 映了人类近期排污影响即对生物毒性作 用。
碳酸盐结合态重金属：指土壤中的重金 属元素在碳酸盐矿物上形成的共沉淀结 合态，对环境条件特别是pH值最敏感： 当pH下降时，易重新释放出来而进入环 境；当pH升高时，有利于碳酸盐的形成。
2、重金属形态研究方法及发 展历程
自Chester 等(1967)和Tessier 等(1979)的开 创性研究以来,元素形态一直是地球和环境 科学研究的一大热点。 在研究过程中,建立了矿物相分析、数理统 计、物理分级和化学物相分析等形态分析方 法。
由于自然体系的复杂性,目前对元素形态 进行精确研究是很困难,甚至是不可能的。 在诸多方法中,化学物相分析中的连续提 取(或逐级提取）(Sequential extraction) 技术具操作简便、适用性强、蕴涵信息 丰富等优点，得到了广泛应用。
连续提取通常依次采用中性、弱酸性、 中酸性、强酸性提取剂对土壤重金属进 行提取，同时随着提取步骤的深入，提 取条件也不断加强。
顺序提取模拟各种可能的自然的及人为 的环境条件变化，合理使用一系列选择 性试剂，按照由弱到强的原则，连续溶 解不同吸收痕量元素的矿物相。把原来 单一分析元素全量的评价指标变成为元 素各形态的分析量，从而提高了评价质 量。
GSC 为加拿大地质调查局( The Geological Survey of Canada) 的简称。
2000 年以后（完善期） 在《Trends in Analytical Chemistry》 (2000 年) 上总结了90 年代元素形态分 析结果,系统探讨了元素形态分析在分析 化学中的作用、分析方法可靠性等一些 关键问题,并倡导了欧洲微量元素形态主 题网———“形态21”工程。之后,一些研 究者还探讨了土壤样品采集和预处理方 法的标准化和参照物制备等问题。
3、本实验的目的
了解土壤中重金属形态分析方法的种类、 历史沿革、优缺点。 掌握土壤样品的采集与保存方法 掌握土壤重金属形态BCR连续提取法的原 理，实验步骤，并能进行正确操作。
4、实验原理
土壤重金属的形态分析是指用各种提取 剂对土壤重金属的各个形态进行连续提 取，进而采用一定的方法测量其各形态 含量。
80 年代(发展期) 不同学者在对Tessier 流程改进的基础上, 先后提出了20 多种逐级提取流程。其中, 影响较大的逐级提取流程有Salomons 流 程(1984) 、Forstner 流程(1985) 、 Rauret et al流程(1989) 等。
90 年代(成熟期)
为获得通用的标准流程及其参照物,由BCR 等 主办的以“沉积物和土壤中的逐级提 取”(1992) 、“环境风险性评价中淋滤/ 提取 测试的协和化”(1994) 和“敏感生态系统保护 中的环境分析化学”(1998) 等为主题的欧洲系 列研讨会先后召开,并分别出版了研究专刊。 Ure et al. (1993) 在Forstner (1985) 等流程的 基础上,提出了Ure 流程,后经Quevauviller et al. (1997 ,1998) 修改,成为BCR 标准流程,并产生 了相应的参照物(CRM 601) 。
残渣态重金属：一般存在硅酸盐、原生 和次生矿物等土壤的晶格中，是自然地 质风化的结果，在自然条件下不易释放， 能长期稳定在沉积物中，不易为植物吸 收。主要受矿物成分及岩石风化和土壤 侵蚀影响。
逐级提取(SEE) 技术的发展历程
60～70年代（酝酿期） 以Chester 和Hughes(1967) 为代表的一 些海洋化学家尝试用一种或几种化学试 剂溶蚀海洋沉积物,将其分成可溶态和残 留态两部分,进而达到研究微量元素存在 形态的目的。
70 年代末（形成期） 在前人研究的基础上,Tessier et al. (1979) 用不同溶蚀能力的化学试剂,对海 洋沉积物进行连续溶蚀和分离操作,将其 分成若干个“操作上”定义的地球化学 相,建立了Tessier 流程。
胥思勤 中科院地球化学研究所
李勤奋.环境科学研究实验教程.中国农业 大学出版社,2006
1、重金属形态 2、重金属形态研究方法及发展历程 3、本实验的目的 4、实验原理 5、实验步骤 6、数据处理
1.重金属形态
重金属形态是指重金属的价态、化合态、结合 态、和结构态四个方面，即某一重金属元素在 环境中以某种离子或分子存在的实际形式。 重金属进入土壤后，通过溶解、沉淀、凝聚、 络合吸附等各种作用，形成不同的化学形态， 并表现出不同的活性。 元素活动性、迁移路径、生物有效性及毒性等 主要取决于其形态,而不是总量。故形态分析是 上述研究及污染防治等的关键。
铁锰氧化物结合态重金属：一般是以矿 物的外囊物和细分散颗粒存在，活性的 铁锰氧化物比表面积大，吸附或共沉淀 阴离子而成。当pH值和氧化还原电位较 高时，有利于铁锰氧化物的形成，铁锰 氧化物的结合态反应了人文活动对环境 的污染。
有机结合态重金属:使土壤中各种有机物 与土壤中的金属螯合而成的，反应水生 生物活动及人类排放富含有机物的污水 结果。
BCR 为欧洲共同体参考物机构( European Community Bureau of Reference) 的简称,是现在欧盟标准测量和测试机构(Standards Measurements and Testing Programme ,缩写为SM &T) 的前身。
Rauret et al. (1999) 等对该流程作了改 进,形成了改进的BCR 流程,成为欧洲新标 准,并产生了相应的参照物(CRM 701) 。 同时,Hall et al. (1996 ,1999) 在Chao (1984) 和Kersten et al. (1989) 研究的基 础上,提出了GSC标准流程。
土壤重金属形态分析方法中共有的或是ຫໍສະໝຸດ Baidu较重要 的形态的定义如下：
可交换态重金属：是指吸附在土、腐殖 质及其他成分上的金属，对环境变化敏 感，易于迁移转化，能被植物吸收。反 映了人类近期排污影响即对生物毒性作 用。
碳酸盐结合态重金属：指土壤中的重金 属元素在碳酸盐矿物上形成的共沉淀结 合态，对环境条件特别是pH值最敏感： 当pH下降时，易重新释放出来而进入环 境；当pH升高时，有利于碳酸盐的形成。
2、重金属形态研究方法及发 展历程
自Chester 等(1967)和Tessier 等(1979)的开 创性研究以来,元素形态一直是地球和环境 科学研究的一大热点。 在研究过程中,建立了矿物相分析、数理统 计、物理分级和化学物相分析等形态分析方 法。
由于自然体系的复杂性,目前对元素形态 进行精确研究是很困难,甚至是不可能的。 在诸多方法中,化学物相分析中的连续提 取(或逐级提取）(Sequential extraction) 技术具操作简便、适用性强、蕴涵信息 丰富等优点，得到了广泛应用。
连续提取通常依次采用中性、弱酸性、 中酸性、强酸性提取剂对土壤重金属进 行提取，同时随着提取步骤的深入，提 取条件也不断加强。
顺序提取模拟各种可能的自然的及人为 的环境条件变化，合理使用一系列选择 性试剂，按照由弱到强的原则，连续溶 解不同吸收痕量元素的矿物相。把原来 单一分析元素全量的评价指标变成为元 素各形态的分析量，从而提高了评价质 量。
GSC 为加拿大地质调查局( The Geological Survey of Canada) 的简称。
2000 年以后（完善期） 在《Trends in Analytical Chemistry》 (2000 年) 上总结了90 年代元素形态分 析结果,系统探讨了元素形态分析在分析 化学中的作用、分析方法可靠性等一些 关键问题,并倡导了欧洲微量元素形态主 题网———“形态21”工程。之后,一些研 究者还探讨了土壤样品采集和预处理方 法的标准化和参照物制备等问题。
3、本实验的目的
了解土壤中重金属形态分析方法的种类、 历史沿革、优缺点。 掌握土壤样品的采集与保存方法 掌握土壤重金属形态BCR连续提取法的原 理，实验步骤，并能进行正确操作。
4、实验原理
土壤重金属的形态分析是指用各种提取 剂对土壤重金属的各个形态进行连续提 取，进而采用一定的方法测量其各形态 含量。
80 年代(发展期) 不同学者在对Tessier 流程改进的基础上, 先后提出了20 多种逐级提取流程。其中, 影响较大的逐级提取流程有Salomons 流 程(1984) 、Forstner 流程(1985) 、 Rauret et al流程(1989) 等。
90 年代(成熟期)
为获得通用的标准流程及其参照物,由BCR 等 主办的以“沉积物和土壤中的逐级提 取”(1992) 、“环境风险性评价中淋滤/ 提取 测试的协和化”(1994) 和“敏感生态系统保护 中的环境分析化学”(1998) 等为主题的欧洲系 列研讨会先后召开,并分别出版了研究专刊。 Ure et al. (1993) 在Forstner (1985) 等流程的 基础上,提出了Ure 流程,后经Quevauviller et al. (1997 ,1998) 修改,成为BCR 标准流程,并产生 了相应的参照物(CRM 601) 。
残渣态重金属：一般存在硅酸盐、原生 和次生矿物等土壤的晶格中，是自然地 质风化的结果，在自然条件下不易释放， 能长期稳定在沉积物中，不易为植物吸 收。主要受矿物成分及岩石风化和土壤 侵蚀影响。
逐级提取(SEE) 技术的发展历程
60～70年代（酝酿期） 以Chester 和Hughes(1967) 为代表的一 些海洋化学家尝试用一种或几种化学试 剂溶蚀海洋沉积物,将其分成可溶态和残 留态两部分,进而达到研究微量元素存在 形态的目的。
70 年代末（形成期） 在前人研究的基础上,Tessier et al. (1979) 用不同溶蚀能力的化学试剂,对海 洋沉积物进行连续溶蚀和分离操作,将其 分成若干个“操作上”定义的地球化学 相,建立了Tessier 流程。