易蕾(四川省资阳市环境监测站 641300)

随着近几年来，土壤重金属的有效性发展的研究，在土壤中金属形态的分布和分析越来越受到人们的重视和关注，相应的对重金属形态研究报告也呈现上升的趋势。在国外，已经有部分关于重金属形态的专刊出版，主要研究介质环境中的重金属分配，也称之为化学地球相分配。现阶段的研究工作主要集中于沉积物、土壤等方向的科学研究。

一、关于提取重金属形态方法分析

形态分析指的是在环境中表征与测定元素存在的各种化学形态和物理形态的过程，进行土壤的形态分析，最重要的目的就是确定重金属中含生物毒性的金属元素的含量。如果测定的土壤成分与重金属的毒性或生物效应一致时，就可以实现形态分析的目的。现阶段，测定环境中重金属含量的方法有许多种，比如说，修饰电极法，选择离子电极法，伏安溶出法，化学分离法，分布形态规律计算法、含量测定法等等。通常情况下，土壤中的影响因素是多变而复杂的，大多采用提取的方式分析重金属的形态，包括单机提取法以及连续多级提取法这两种提取方式。

1、单级提取法

这种方法的分析评估方式是介质颗粒中的重金属元素，被动物、微生物、植物所利用吸收的那一部分，或是说能够影响产生生活活性的那一部分，一般情况下，这部分的重金属元素被称之为“有效态”。由于样品的性质、组成以及重金属萃取的目的、重金属萃取种类不同，所需要的试剂也是不一样的。通常情况下，经常使用的试剂分为：酸试剂，缓冲剂，中性盐和螫合剂四种。

2、连续多级提取法

续多级提取法指的就是通过反应性逐渐提高的萃取剂对重金属的不同化学性质、物理性质的专一性和选择性，一层一层的提取样品颗粒中重金属元素的不同有效性的方法，这种方法最大的优点就是通过典型的集中萃取剂代替种类繁多的自然界中的多种化合物，从而可以真实的模拟各种人为的、自然的、可能的条件环境变化，再依据“由弱到强”逐级上升的原则，将不同形态、不同方式的重金属污染物连续溶解，把复杂、多变的问题单一化、简单化，大大提升了评价的质量。

现阶段，研究人员经常用到的连续多级提取方法：在1979年Tessier等人提出了连续五步提取法，也称之为Tessier法，这种方法把重金属的存在形态划分为可交换形态，铁锰氧化物相结合形态，碳酸盐相结合形态，硫化物相结合形态，有机物结合形态以及残渣形态，目前来说这种方法是使用最广泛的一种方法。1986年Forstner等人提出了连续六步提取法，也称之为Forstner法，这种方式把重金属元素的形态划分为六种形式：可交换形态，易还原形态，碳酸盐形态，可氧化形态，中等还原形态以及残渣形态。1992年the Standards，Measurements and Testing-Programme提出了四步三级提取法，也称之为BCR法，这种方法是将重金属元素形态划分成四种形式，可还原形态，乙酸可提取形态，可氧化形态，残渣态。现阶段来说，BCR这种方法在欧洲等国家被广泛应用，这种方法具有较好的重现性，比较适合河流底部沉积成分的重金属元素分析。

3、提取法的不足之处

单级提取法是一次性的提取方式，这种方法比较适合分析土壤中中经书元素的生物有效态，但是，不适合研究土壤中重金属形态的转化、迁移。一般来说，多级连续提取法，所需要的时间非常长、步骤非常繁多复杂，而且，结果的重现性也不是很好，每个实验室所的出来的数据没有可比性。而且只是表征的实验室状态下的重金属元素的提取形态，无法真正的表征真实状态下的重金属元素的提取形态。

二、分析重金属元素的原位形态的方法

随着科学技术的不断进步以及显微技术的不断发展，很多形态和结构分析技术被广泛的应用到土壤分析重金属元素的形态中去。比如说，电子探针技术的发展，被比较早的应用到电子显微镜技术中（高分辨投射），去鉴定 Pb、Au、Cu、Zn、 等金属尾矿的沉积物的重金属元素形态，并且通过这种新技术，能够表征部分的固态重金属，比如说ZnAl2O4锌尖晶石，Zn2Mn4O8·H2O水锌锰矿，Pb0.5Fe3(SO4)2(OH)6含铅黄钾铁矾，磷氯铅矿，ZnS闪锌矿等等。通过研究发现，上述这种结晶形态的矿物质，大部分都是“纳米级”形式的克里存在，而且不均匀的分布在团聚颗粒中。另外，通过微区x线衍射技术和能量应用弥散X线等技术，相关研究人员发现页硅酸盐和铁氧化物与重金属元素的分布形态有着非常密切的联系。虽然上述几种方法为研究土壤中的重金属元素形态提供了非常重要的依据，但是，一般情况下土壤中的页硅酸盐会被铁锰氧化物质所紧紧包裹，单纯的通过分布重金属相关性分布的研究，是很难确定出各种不同的矿物体与土壤重金属相互结合的结构分子信息。另外，在具体的使用过程中电子探针技术还会受到其他元素以及检测限的干扰和影响，近几年来，XAFS技术（X射线同步辐射吸收光谱）在研究重金属元素在土壤中的分布以及分子结构，并且表征其整个形态转化的过程已经有相关报道。SXRFS技术（X射线同步辐射荧光光谱），是一种新型的分析元素技术，是在同步广元辐射的基础上发展起来的，其特有的高分辨率和高灵敏性，可以为研究XAFS、XRD、微尺度元素等提供便捷，这种技术的“负反差”成像方式，目标元素分布比较集中的地方在图中呈现黑色，而且分布越集中，颜色就会越深，通过这样的方式可以非常容易的分辨处铁锰结核表面的Fe和Ni、As、Mn其空间分布位置有着良好的相关性。

一般情况下，同步辐射技术是根据SRXRF确定好矿物颗粒或土壤表面的元素目标，从而获得不同元素的分布情况。然后，通过XAFS技术获取这些元素的配位环境和价态等信息。由于土壤的构成非常复杂，一般会受到其他组成元素的干扰，进行谱图分析的话比较困难，所以说，还需要展开更深层的研究精确的分析土壤中的重金属。

结语：

综上所述，本文针对形态分析的重要性和重要意义开始入手分析，从两个大的方面：关于提取重金属形态方法分析和分析重金属元素的原位形态的方法，详细论述了土壤中重金属形态的化学分析。

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