富硒土壤鎘的賦存狀態(tài)

王佳麗，張躍春，段英楠，袁偉哲，王 兢

吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所，吉林 長春 130012

富硒土壤鎘的賦存狀態(tài)

王佳麗，張躍春，段英楠，袁偉哲，王 兢

吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所，吉林 長春 130012

采用7步提取法對某地富硒土壤樣品進行鎘的形態(tài)分析，發(fā)現(xiàn)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，鎘平均為0.374 mg/kg，最高為0.943 mg/kg。各形態(tài)含量差異較大，基本是殘渣態(tài)＞離子交換態(tài)＞鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)＞腐殖酸結(jié)合態(tài)＞強有機結(jié)合態(tài)＞碳酸鹽態(tài)＞水溶態(tài)，在7種形態(tài)中以殘渣態(tài)、離子交換態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)3種形態(tài)占主導(dǎo)。

富硒土壤；鎘；賦存狀態(tài)

0　引言

富硒土壤是特定地質(zhì)條件下形成的特殊資源，富硒土壤資源十分稀缺，開發(fā)富硒土壤具有很高的經(jīng)濟價值。然而，在開發(fā)和利用富硒土壤同時注意重金屬的污染，各種環(huán)境中因人類活動造成的痕量元素污染是工業(yè)社會的痼疾。這些污染元素通過大氣、肥料、廢渣和水沉降于土壤，因不可降解而在土壤的上層積累，其化學(xué)形態(tài)通常比土壤中原生的更具活性。這樣，土壤和沉積物就成為生物可得痕量元素的“庫”，導(dǎo)致毒性元素在食物鏈中的積累，由此造成生態(tài)系統(tǒng)的惡化并危及人類健康。

在實驗分析中發(fā)現(xiàn)某地富硒區(qū)土壤中鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，鎘平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.374 mg/kg，最高為0.943 mg/kg。就抽取5個代表性樣品進行鎘的形態(tài)分析，鑒別鎘元素在土壤中的賦存狀態(tài)，了解其毒性及地球化學(xué)過程，進而評估其潛在的遷移性及可能造成的危害。

1　樣品采集

土壤基本采樣密度4個點/km2，按采樣小格均勻分置采樣點，盡可能使每個采樣單元都有采樣點。分布區(qū)以1個點/km2密度控制。采樣點布置在農(nóng)田、草地、林地，采樣點要離開主干公路、鐵路100 m以外。

土壤在采樣點周圍上下20～30 m間隔采集3個樣等重量組合，以提高樣品代表性。去掉地表枯枝落葉，采集自地表向下采集20 cm深土柱。

2　樣品加工

將采集的樣品吊掛在樣架上自然涼曬或低溫（60 ℃以下）烘干，經(jīng)常用木棒敲打或揉搓，以防固結(jié)成塊。干燥后的樣品在加工（過篩）前用木槌輕輕敲打（切忌用鐵錘或其它金屬工具敲打），使土壤樣品保持自然粒級狀態(tài)。

將干燥原始樣品過20目不銹鋼篩，按照樣品加工流程進行加工。不得簡化流程，要充分振蕩，使小于20目（-0.84 mm）的顆粒全部篩下，然后四分法縮分，留取土壤200 g。采用瑪瑙無污染樣品制備機將樣品粉碎至100目（＜0.25 mm）裝袋備用。

樣品加工過程中嚴(yán)防各種污染，樣品加工場地要干凈、通風(fēng)、無污染；每次加工樣品前清掃加工用具。樣品標(biāo)簽要準(zhǔn)確清晰，認(rèn)真核對樣品編號和原樣品布袋號。樣品標(biāo)簽上填寫承擔(dān)單位、圖幅號、樣品編號、采樣日期。背面加注布袋號，以防加工過程中發(fā)生混樣現(xiàn)象。送樣過程中防止樣瓶磨損漏樣，遇雨受潮。

3　土壤Cd形態(tài)分析

采用順序提取法分析鎘元素7種形態(tài)：以水為提取劑提取水溶態(tài)；以氯化鎂溶液為提取劑提取離子交換態(tài)；以醋酸-醋酸鈉溶液為提取劑提取碳酸鹽結(jié)合態(tài)；以焦磷酸鈉溶液為提取劑提取弱有機結(jié)合態(tài)；以鹽酸羥胺溶液為提取劑提取鐵錳結(jié)合態(tài)；以過氧化氫溶液為提取劑提取強有機結(jié)合態(tài)；以氫氟酸溶液提取殘渣態(tài)。

各態(tài)提取完后，進行相應(yīng)的處理，用ICP-MS測鎘。結(jié)果如下表1。

可以看出，各形態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大，基本是殘渣態(tài)＞離子交換態(tài)＞鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)＞腐殖酸結(jié)合態(tài)＞強有機結(jié)合態(tài)＞碳酸鹽態(tài)＞水溶態(tài)，在7種形態(tài)中以殘渣態(tài)、離子交換態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)3種形態(tài)占主導(dǎo)。

表1　鎘形態(tài)分析結(jié)果Table 1 The analysis results of the cadmium form ×10-6

殘渣態(tài)是鎘的主要載體，占38.81%；其次為離子交換態(tài)和鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)分別占23.88%和15.13%；腐殖酸結(jié)合相態(tài)占5.42%、強有機結(jié)合態(tài)占4.98%、碳酸鹽態(tài)占4.82%、質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對較低，水溶態(tài)質(zhì)量分?jǐn)?shù)百分比僅為0.73%。

4　結(jié)語

水溶態(tài)鎘易被植物吸收，因而對農(nóng)作物安全生長具有重要影響，水溶液中鎘質(zhì)量濃度大于0.1 mg/L時，對生態(tài)安全具有很大危害性。富硒區(qū)土壤水溶態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為0.005 0 mg/kg， 在目前土壤環(huán)境條件下土壤環(huán)境是安全的。離子交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)重金屬與土壤結(jié)合較弱，在酸性條件下易被釋放，與水溶態(tài)相互轉(zhuǎn)化，將水溶態(tài)、離子交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)被稱為活動態(tài)。富硒區(qū)土壤中活動態(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)占29.43%?？梢娀顒討B(tài)鎘質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，若土壤酸化可對生態(tài)造成危害。腐殖酸結(jié)合相、鐵錳氧化物結(jié)合相、強有機結(jié)合相的重金屬被土壤束縛較緊，危害生態(tài)概率很低，但是當(dāng)土壤的物理化學(xué)條件改變時，鎘可被釋放，亦具有潛在的危害。因此本區(qū)土壤鎘尚存在潛在危害性。在富硒土壤開發(fā)中需注意耕種方式對土壤環(huán)境的改變，抑制鎘的釋放，確保土壤質(zhì)量安全和富硒農(nóng)產(chǎn)品安全性。

［1］ 劉春華，岑 況，于揚.北京市街道灰塵中重金屬元素賦存狀態(tài)及環(huán)境效應(yīng)［J］.巖礦測試.2011，30（2）：205-209.

［2］ 李展強，張漢萍，李海萍，等.廣洲市黃埔區(qū)土壤中汞的形態(tài)分析及分部特征［J］.巖礦測試.2005，24（1）：31-35

［3］ 何紅蓼，李冰，楊紅霞等.環(huán)境樣品中痕量元素的化學(xué)形態(tài)分析I.分析技術(shù)在化學(xué)形態(tài)分析中的應(yīng)用［J］.巖礦測試2005，24（1）： 51-58

［4］ 中國地質(zhì)調(diào)查局.生態(tài)地球化學(xué)評價樣品分析技術(shù)要求（試行）［Z］.2005.

The occurrence of Cadmium in selenium-rich soil

WANG Jia-li， ZHANG Yue-chun， DUAN Ying-nan， YUAN Wei-zhe， WANG Jing
Institute of Geological Sciences of Jilin Province， Changchun 130012， Jilin， China

Using seven steps extraction， to carry on the cadmium morphological analysis in selenium-rich soil samples，found that cadmium content is higher； the average content of cadmium was 0.374 mg/kg， up to 0.943 mg/kg.Content of each form is different， residual ＞ ion exchange ＞ Fe-Mn oxide ＞ humic acid fraction ＞ strong organic fraction ＞ carbonate fraction ＞ water soluble， among them， residual fraction ， ion exchange and Fe-Mn oxide were dominant form.

selenium-rich soil； cadmium； occurrence

P618.81

B

1001—2427（2015）04 - 120 -2

2015-06-05；

2015-12-08

王佳麗（1981—），女，黑龍江牡丹江人，吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所工程師.