土壤重金属采样仪

近日抽检数据&ldquo 镉米再现&rdquo 消息不胫而走，公众哗然。土生万物，清除&ldquo 镉米&rdquo 背后的土壤污染，最重要任务之一就是全面会诊土壤重金属污染现状，绘制土壤重金属&ldquo 人类污染图&rdquo 。 　　土壤污染，或千百年难除 进入人体，能代代相传。为土壤重金属污染&ldquo 透视&rdquo ，是地质调查工作的重要任务。记者近日从国土资源部、中国地质调查局获悉，我国正建立涵盖81个化学指标(含78种元素)的地球化学基准网：以1∶20万图幅为基准网格单元，每一个网格都布设采样点位，每个点位都采集一个深层土壤样品和一个表层土壤样品。深层样品来自1米以下，基本代表未受人类污染的自然界地球化学背景 表层样品来自地表25厘米以浅，是自然地质背景与人类活动污染的叠加。用表层含量减去深层含量，即得出重金属元素&ldquo 人类污染图&rdquo 。 　　作为国土资源大调查重要成果及全国土壤污染状况调查专项，全国多目标区域地球化学调查项目也已发现局部地区土壤污染严重。如长江中下游某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。城市及其周边普遍存在汞铅异常，部分城市明显存在放射性异常。湖泊有害元素富集，土壤酸化严重。研究证实，镉、汞等重金属元素与人类污染存在密切关系。重金属元素在土壤表层明显富集并与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。与1994～1995年采样相比，土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散。 　　据介绍，从1994年开始，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所等机构就对全国土壤51个化学元素进行监测，1999年开始对中国东部农田区54个化学元素进行填图，2008年又开始建立覆盖全国的地球化学基准网，对含78种元素的土壤81个化学指标进行探测。数据显示，重金属等污染物指标在大的流域及局部工矿业和农业区上升较快。 　　地质学家指出，研究表明，我国土壤正出现越来越多本来没有或微不足道的危险元素。土壤一旦被污染，通过自净能力完全复原周期长达千年。为人类健康，必须持续加大对污染行为监管和惩治力度。对已被污染土地，要把污染源搞清楚并加以切断。土壤污染物不仅有重金属，还有大量有机污染物。国土、地质、环境、水利等部门要通力合作为大地&ldquo 排毒&rdquo 。

p 　　土壤重金属污染风险不仅与重金属全量有关，更与其存在形态密切关联。重金属的生物有效性一般是指环境中重金属元素在生物体内的吸收、积累或毒性程度，从某种角度上讲,形态分析是生物有效性的基础,而生物有效性是形态分析的延伸。目前大多数生物有效性的研究方法都是通过确定污染物在环境中的形态和分布,再将这些形态分布与生物体中污染物的富集量通过单元回归或多元回归等进行统计分析。 /p p 　　根据IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)的定义,形态分析是指表征与测定一个元素在环境中存在的各种不同化学形态与物理形态的过程。广义上讲，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。狭义上的重金属形态是指用不同的化学提取剂对土壤中重金属进行连续的浸提，并根据所使用的浸提剂对重金属的形态进行分组。一般分为水溶及可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机物结合态以及残渣态。因浸提剂系列和浸提方法的不同，上述分组方法也有变化。 /p p 　　 strong 水溶及可交换态 /strong ：是指交换吸附在土壤粘土矿物及其它成分，如氢氧化铁、氢氧化锰和腐殖质上的重金属。该形态对土壤环境变化最敏感，最易被作物所吸收，对作物危害最大。 /p p 　　 strong 碳酸盐结合态 /strong ：是指与碳酸盐沉淀结合的重金属，该形态对土壤环境条件敏感，特别是对pH最敏感，随着土壤pH值的降低，离子态重金属可大幅度重新释放而被作物所吸收。 /p p 　　 strong 铁锰氧化物结合态 /strong ：是指与Fe2O3和MnO2等生成土壤结核的部分。土壤环境条件变化可使其中部分重金属重新释放，对农作物存在潜在危害。此形态的最大特点是在氧化还原条件下稳定性差。 /p p 　　 strong 有机物结合态 /strong ：是指以不同形态进入或包裹于有机质中，同有机质发生鳌合作用而形成鳌合态盐类或硫化物。该形态较为稳定，一般不易被生物所吸收利用 但当土壤氧化电位发生变化时，可使少量重金属溶出而对作物产生危害。 /p p 　　 strong 残渣态 /strong ：在连续提取法中，上述各形态重金属被提取后，剩余部分的重金属均可称为残渣态重金属。对这部分重金属的结合方式很难给出明确的概念。大部分学者认为，稳定存在于石英和粘土矿物等晶格里的重金属即为残渣态重金属。残渣态的重金属很稳定，对土壤重金属迁移和生物可利用性影响不大。 /p p 　　就提取剂而言，有多种类型，美国、欧洲和日本等国家标准中的提取剂包括：王水、NH4NO3、HCl、HNO3、NaNO3、HCl-HNO3-HF和水等。我国当前土壤重金属有效态的标准方法主要有：《土壤有效态锌、锰、铁、铜的测定》(NY/T 890-2004)、《土壤质量有效态铅和镉的测定》(GB/T 23739-2009)、《土壤检测 第9部分 土壤有效钼的测定》(NY/T 1121.9-2012)、《森林土壤有效锌的测定》(LY/T 1261-1999)、《森林土壤有效钼的测定》(LY/T 1259-1999)、《森林土壤有效铜的测定》(LY/t 1260-1999)和《土壤 8种有效态元素的测定 二乙烯三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法》(HJ 804-2016)等，基本都采用二乙基三胺五乙酸(DTPA)或0.1M盐酸浸提剂，也有部分采用硝酸-高氯酸-硫酸、草酸-草酸铵或EDTA浸提剂。 /p p 　　DTPA分子结构为： /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201704/insimg/e7a061cf-0596-44cc-85b9-9fc8ae5c57b3.jpg" title=" 8be6fee55d73b8c347db15cdec21b8a5.jpg" / 　　 /p p 　　DTPA能迅速与钙、镁、铁、铅、铜和锰等离子生成水溶性配合物，尤其对高价态显色金属配合能力强，因此能浸提出土壤中水溶及可交换态、碳酸盐结合态和部分铁锰氧化物结合态的重金属，相对于其全量而言，这些被认为是高度生物有效的形态。 /p p 　　表征农田重金属生物有效性的方法包括： /p p 　　(1 strong )实验模拟法 /strong ：根据重金属在土壤—水相互作用过程中的释放速率和释放机理，预测自然风化条件下土壤中重金属的潜在环境效应。 /p p 　　(2) strong 植物指示法 /strong ：生活在重金属污染土壤中的植物都能够不同程度地吸收一些重金属。通过分析这些植物体内重金属的含量，可以判断污染土壤中重金属的生物可利用性，从而判断土壤受重金属污染的程度。 /p p 　　(3) strong 化学浸提法 /strong ：即采用一种适当组成与组成量度的试验溶液(一种或几种试剂) 按照一定的土液比与浸提方法进行浸提, 然后测定浸提液中重金属的含量。如前所述的DTPA，虽然能在一定程度上表征重金属的生物有效性，但由于多种因素(土壤类型、酸度、多金属间的作用、金属在不同植物不同部分的迁移)对生物提取剂的影响，使其很难对多种金属的生物有效性准确表征。 /p p 　　影响重金属生物有效性的因素包括： /p p 　　(1) strong 土壤pH值 /strong ：土壤pH值对土壤中的重金属的形态有很大的影响，其发生变化时，土壤重金属的形态也会动态波动。 /p p 　　(2) strong 重金属之间综合作用 /strong ：土壤中重金属之间及与其他大量元素之间的复合污染也会影响其生物有效性,即重金属元素间的拮抗作用和协同作用影响重金属形态分布。 /p p 　　(3) strong 植物根际环境 /strong ：植物根的生长改变了土壤的某些物理、化学和生物性质 根际( rhizosphere) 是距离根毛大约0.22 mm 厚的土壤层，根际环境是一个复杂的、动态的微型生态系统。土壤中的微生物能够改变重金属生物有效性,从而影响他们在土壤-植物系统中的迁移和转化。 /p

清除&ldquo 镉米&rdquo 背后的土壤污染，最重要任务之一就是全面会诊土壤重金属污染现状。记者近日从国土资源部、中国地质调查局获悉，我国正在绘制土壤重金属&ldquo 人类污染图&rdquo 。 　　正在绘制人类污染图 　　据悉，我国正建立涵盖81个化学指标(含78种元素)的地球化学基准网：以1：20万图幅为基准网格单元，每一个网格都布设采样点位，每个点位各采集一个深层土壤样品和一个表层土壤样品。深层样品来自1米以下，代表未受人类污染的自然界地球化学背景 表层样品来自地表25厘米以浅，是自然地质背景与人类活动污染的叠加。用表层含量减去深层含量，即得出重金属元素&ldquo 人类污染图&rdquo 。 　　据介绍，从1994年起，中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所等机构就对全国土壤51种化学元素进行监测，1999年起对东部农田区54种化学元素进行填图，2008年起建立全国地球化学基准网，对含78种元素的土壤81个化学指标进行探测。数据显示，重金属等污染物指标在大的流域及局部工矿业和农业区上升较快。 　　重金属污染显著扩大 　　全国多目标区域地球化学调查项目已发现局部地区土壤污染严重。如长江中下游某些区域普遍存在镉、汞、铅、砷等异常。城市及其周边普遍存在汞铅异常，部分城市明显存在放射性异常。湖泊有害元素富集，土壤酸化严重。研究证实，镉、汞等重金属元素与人类污染存在密切关系。重金属元素在土壤表层明显富集并与人口密集区、工矿业区存在密切相关性。与1994～1995年采样相比，土壤重金属污染分布面积显著扩大并向东部人口密集区扩散。 　　土壤危险元素在增多 　　地质学家指出，研究表明，我国土壤正出现越来越多本来没有或微不足道的危险元素。土壤一旦被污染，通过自净能力完全复原周期长达千年。为人类健康，必须持续加大对污染行为监管和惩治力度。对已被污染土地，要把污染源搞清楚并加以切断。土壤污染物不仅有重金属，还有大量有机污染物。国土、地质、环境、水利等部门要通力合作为大地&ldquo 排毒&rdquo 。 　　■链接 　　湖南&ldquo 镉米&rdquo 背后2/3耕地酸化 　　加剧重金属污染的危害 　　近期，湖南大米不时被检出镉超标，&ldquo 鱼米之乡&rdquo 光环被罩上一层阴影。事实上，土壤污染已成我国众多地方的&ldquo 公害&rdquo 。很多业内专家认为，湖南的&ldquo 镉米&rdquo 危机是一场迟早要来的危机。全国1/5耕地重金属污染 　　湖南省地质研究所专家童潜明认为，我国土壤污染形势已十分严峻。中国水稻研究所与农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2010年发布的《我国稻米质量安全现状及发展对策研究》称，我国1/5的耕地受重金属污染，其中镉污染耕地涉及11省25个地区。在湖南、江西等长江以南地带，这一问题更加突出。 　　童潜明认为，土壤重金属污染的成因，既有工业造成的点源污染，也有农业投入品滥用造成的面源污染。重金属对土壤的污染首先来自于工业&ldquo 三废&rdquo 。湖南是全国闻名的有色金属之乡，有色金属采选开发已有数百年，历史包袱沉重。在衡阳常宁水口山、株洲清水塘、湘潭竹埠港等涉重金属企业密集地区，许多耕地早已不适合继续耕种。来自农业的污染也是土壤重金属污染的重要来源。目前全球每年进入土壤的镉总量为66万公斤左右，其中经施用化肥进入的比例高达55%左右。 　　30年酸化相当于300年 　　对土地的&ldquo 掠夺式&rdquo 开发更加剧了重金属进入土壤的步伐。近年来，出于对产量和经济效益的追求，农民大量施用氮肥和磷肥，土壤酸性急速飙升。湖南省权威部门统计显示，由于不合理耕作、过度种植、农用化学品的大量投入，与上世纪80年代第二次土壤普查时比较，目前湖南省耕地土壤pH值已由6.5降至6.0，30年土壤酸化程度相当于自然状态下300年的酸化程度。&ldquo 研究表明，土壤pH值每下降一个单位值，土壤中重金属流活性值就会增加10倍。&rdquo 　　湖南省一位农业专家说，湖南是目前全国土壤酸化面积最大的一个省，全省耕地中有2/3存在不同程度的酸化现象。土壤酸化带来的直接影响，是增加重金属在土壤中的活性使其更容易被作物吸收，从一定程度上加剧了重金属污染的危害。 　　湖南将严控污染增量 　　&ldquo 在经历了镉米危机之后，治理土壤污染的重要性与紧迫性已更加凸显。&rdquo 湖南省环保厅副厅长谢立说，针对全省土壤重金属污染现状，目前环保、国土、农业等部门已在联合开展抽样调查。对重金属造成的土壤污染，湖南省的治理思路是严控增量，逐步消化存量。