不同提取剂提取土壤中重金属能力的对比研究

摘要：为比较不同浸提剂的提取能力，采用去离子水（DI）、硫酸－硝酸（AA）、二乙烯三胺五乙酸（DTPA）、醋酸缓冲 溶液（TCLP）、氯化钙溶液（CC）对 Cu、Ni、Pb、Cd 复合污染土壤中的有效态重金属进行提取，同时采用欧共体标准 物质局提出的 BCR 连续提取法（BCR）和 TESSIER 提出的 SEP 连续提取法（Sequential Extraction Procedures）对污染 土壤中的重金属进行形态分析，探究了不同多级提取法中重金属形态分布的关系以及浸提剂浸出的重金属质量分 数与多级提取法中重金属形态分布的关系.研究结果表明：各浸提剂的浸提能力从强到弱依次是：DTPA、TCLP、 CC、AA、DI；对于 Cu 和 Ni 元素，BCR 法提取的活跃形态的质量分数与 SEP 法提取的活跃形态的质量分数相近； TCLP 浸出重金属的质量分数与 BCR 连续提取法中重金属的形态存在紧密联系，TCLP 浸提剂能提取出弱酸可提 取态的重金属；DTPA 浸出重金属的质量分数与 SEP 连续提取法中重金属的形态也存在紧密联系，DTPA 浸提剂能 提取出可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态的重金属.本研究结果可为重金属污染土壤修复评估标准提供参考 依据.

关键词：浸提剂；提取能力；重金属；形态分布

重金属具有不可降解、易迁移、危害健康的特 性，随着工业的发展，土壤重金属污染问题已成为我 国较严重的环境问题之一［1］ .重金属在土壤中过度 积累会对人体健康造成影响［2］ ，据调查，珠江三角 洲地区的 Cd、Hg、Pb 等重金属污染已对居民健康和 农产品安全构成严重威胁［3］ ，使得重金属污染的研 究热度不断提高. 重金属在土壤中的形态决定着重金属的生物有 效性［4］ ，由于土壤中重金属的形态在适当的条件下 可以发生转变［5］ ，因此研究土壤中重金属的有效形 态才能客观地评价重金属的毒性.近年来，国内外 对土壤重金属有效态的研究不断增加，旨在为重金 属土壤修复效果提供评估标准.

目前，土壤重金属的提取方法分为单级提取法和多级提取法，单级提取法是利用单一或者混合提 取剂一次性将土壤有效态重金属提取出来，多级提 取法是利用提取能力不同的提取剂分几步从活跃到 稳定的顺序将土壤中的重金属全部提取出来，其中单 级提取法的特点是操作简单、用时较短，但参考性 弱，常用的提取方法有水平振荡法、硫酸－硝酸法、 TCLP 法（Toxicity Characteristic Leaching Procedure， TCLP ）、 DTPA 法 （Diethylenetriaminepentaacetic Acid，DTPA）、CaCl2浸提法［6］ .

多级提取法以欧共体 标准物质局提出的 BCR 连续提取和 SEP 连续提取 法（Sequential Extraction Procedures，SEP）最为权 威［7］ ，其特点是参考性强，但操作复杂、用时较长. MENZIES［8］ 、刘峰［9］ 和罗泽娇［10］等针对单级提取 剂比较了不同浸提剂对重金属的浸提能力，而刘丹丹［11］则主要 比 较 了 多 级 提 取 法 中 BCR 法 和 SEP 法提取重金属的形态分布.单一的浸提剂对不同重金属的浸提能力存在差异［12］ ，不同提取剂 的浸提能力的比较有待研究.同时，关于单级提取 与多级提取联系的研究尚未成熟，不同浸提剂浸 出重金属的质量分数与土壤中重金属形态之间的 关系也有待研究. 因此，本文选取 Cu、Ni、Pb、Cd 作为研究对象， 通过实验对标准方法中去离子水、硫酸－硝酸、二 乙烯三胺五乙酸、醋酸缓冲溶液、氯化钙溶液等浸 提剂的浸提能力进行对比，同时比较 BCR 法提取 的重金属形态分布和 SEP 法提取的重金属形态分 布的联系与差异，探究浸提剂浸出的 Cu、Ni、Pb、 Cd 的质量分数与 BCR、SEP 法提取的重金属形态 分布的关系，为重金属污染土壤修复评估标准提 供参考依据.

1 实验部分

1.1 供试土壤及试剂 以广 东 省 广 州 市 某 酸 性 稻 田 土 （113.38E， 23.06N）作为供试土壤，土壤采自表层土壤 0~20 cm 土层.为保证浸出液中重金属质量分数尽量保持在 标准曲线的中间部分，减少因重金属质量分数太低 或太高需稀释引入的误差，向土壤中外加已知质量 浓度 的 硝 酸 铜、硝 酸 镍、硝 酸 铅 和 硝 酸 镉 溶 液 （m（土）∶V（水）=1 ∶3），使模拟土壤中重金属总质 量分数控制在 100~300 mg／kg，电力搅拌 24 h 充分 混合均匀后，自然风干至恒质量，将制备的污染土磨 碎后过 0.30 mm 筛，贮于广口瓶中于干燥器内保存，