土壤重金属化学形态的生物可利用性评价

《土壤重金属化学形态的生物可利用性评价》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、雷鸣等：土壤重金属化学形态的生物可利用性评价1555土壤重金属化学形态的生物可利用性评价雷鸣1，廖柏寒2*，秦普丰11.湖南农业大学资源环境学院，湖南长沙410128；2.中南林业科技大学国际学院，湖南长沙410004摘要：重金属化学形态是近年来土壤化学、植物营养和环境科学研究领域的一个热点和难点，利用重金属的化学形态分布和含量变化来评价重金属的生物可利用性，有利于全面研究重金属的危害性和治理重金属污染土壤。结果表明，水溶态和交换态的重金属易被生物吸收利用，而残留态重金属一般不被生物利用，其它形态如碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态的

2、生物可利用性主要取决于外界环境的变化。关键词：生物可利用性；化学形态；污染土壤；重金属中图分类号：X13文献标识码：A文章编号：1672-2175（2007）05-1551-06雷鸣等：土壤重金属化学形态的生物可利用性评价1555由于工业“三废”的排放、城市生活污水和垃圾、农业活动、及矿产开发和金属冶炼，造成大量的重金属元素在土壤中积累。重金属进入土壤后，与土壤中的矿物质(主要是粘土矿物和硅酸盐矿物)、有机物(主要是植物生理代谢的产物，如腐植酸等)及微生物发生吸附、络合和矿化作用，伴随着能量的变化，导致重金属元素的赋存形式的改变以及时空迁移变化

3、。从土壤物理化学角度来看，土壤中不同形态的重金属处于各自不同的能量状态，它们在适当的环境条件下是可以相互转化的，重金属的形态是决定其对生物有效性的基础[1]。研究表明，某一重金属在土壤中的总量并不能真实评价其环境行为和生态效应，而重金属在土壤中的形态含量及其比例才是决定其对环境及周围生态系统造成影响的关键因素[2-4]。目前，土壤中重金属形态研究方法主要有化学形态分析法和生物有效性分析法。化学形态分析法是指利用反应性不断增强的化学试剂将土壤重金属分为不同活性的结合态，从而评估重金属的移动性和生物有效性；生物有效性分析法是通过分析被生长在污染土壤

4、的生物所吸收的重金属的浓度，研究不同形态重金属被生物吸收或在生物体内积累的过程[5]。化学形态分析法是生物有效性分析法的基础，生物有效性分析是化学形态分析法在研究领域的具体延伸；化学形态分析法的发展制约着生物有效性研究的发展[6]，但重金属对生物的实际危害最终由生物有效性来体现。由于各种影响因素复杂多变，直接分析土壤重金属的生物有效性的难度很大。从化学形态角度来研究土壤重金属生物可利用性，不仅可以了解土壤重金属的转化和迁移，而且还可以预测土壤重金属的活动性和生物可利用性，间接地评价重金属的环境效应，有助于建立重金属不同化学形态与生物可利用性之间

5、的相关关系。1化学形态的分类及其分析方法所谓化学形态，Stumm认为是某一元素在环境中以某种离子或分子存在的实际形式[7]。我国学者汤鸿霄认为：形态实际上包括价态、化合态、结合态和结构态4个方面，分别表现出不同的生物毒性和环境行为[8]。由于土壤中重金属的存在形态比较复杂，自二十世纪的七八十年代以来，许多学者对土壤重金属的各个形态的分级和提取剂的选择两个方面进行了大量的研究[9]，由于不同的研究从不同的研究目的和研究对象出发，采用的形态分析方法也有所不同。当前主要采用连续提取法（Sequentialextractionprocedures）来研

6、究土壤重金属存在的化学形态，这种方法是用不同化学性质的提取剂逐步提取环境样品中不同相态的重金属元素的方法。该方法最大特点是用几种典型的提取剂替代自然界中数目繁多的化合物，模拟自然条件下重金属与周围环境发生的各种反应，将非常复杂的问题得以简化。虽然按操作定义的分级提取方式存在两个根本性的问题，即所用提取剂缺乏选择性与提取过程中痕量元素的再吸收及再分配[6]，但是各种模拟实验结果表明，连续提取法能够以较高的准确度和精密度将土壤中各形态的重金属进行逐级提取出来[10-12]。1.1化学形态的分类Tessier等[13]将沉积物或土壤中重金属的形态分为

7、：可交换态、碳酸盐结合态、无定形铁锰氧化物结合态、有机物结合态和残渣态5种形态。雷鸣等：土壤重金属化学形态的生物可利用性评价1555Cambrell认为土壤和沉积物中的重金属存在7种形态，即水溶态、易交换态、无机化合物沉淀态、大分子腐殖质结合态、氢氧化物沉淀吸收态或吸附态、硫化物沉淀态和残渣态[14]。Shuman将其分为交换态、水溶态、碳酸盐结合态、松结合有机态、氧化锰结合态、紧结合有机态、无定形氧化铁结合态和硅酸盐矿物态8种形态[15]。欧洲参考交流局（TheCommissionofEuropeanCommunities）将重金属的形态分为

8、：酸溶态(如碳酸盐结合态)、可还原态(如铁锰氧化物态)、可氧化态(如有机态)和残渣态，即BCR连续提取法[16]。Leleyter等将重金属形态分为8