生态地球化学评价样品中镉的形态分析研究进展环境中镉的迁移性主要取决于其化学形态

面对环境污染日趋严重、生态系统日益退化的严峻形势，中国地质调查局自2002年起在全国组织实施了系统的生态地球化学调查，查明地球化学元素在生态系统各生态因子中及其之间的分布、分配、迁移、转化规律及其生态效应。

我国农业行业标准中规定了绿色食品产地各种不同土壤中的镉限量为0.40mg/kg，生态地球化学评价样品是全方位的，只测定镉总量不能满足要求，还要说明镉对环境的活动性及其迁移转化规律，以及分析镉的各种形态。镉在生态地球化学样品中含量相对较低，各形态分量就更低，但镉量的分析数据是评价其在岩石圈、土壤圈、水圈与生物圈中的迁移转化及其生态效应的重要依据，对指导土壤的重金属修复将起到积极作用。这就对镉的测定在灵敏度、准确度和方法选择性方面提出了更高的要求。

继昨天了解了国内外生态地球化学评价样品中镉的测定方法之后，今天，我们来关注一下镉的顺序提取分析技术的研究成果。

镉的顺序提取分析

环境中镉的迁移性主要取决于其化学形态或结合形态，土壤酸度的改变、氧化物还原电位（Eh）的变化以及其他化合物种类的影响，会引起土壤中镉各种形态的再分配。

TESSIER等

早在1979年研究开发了土壤、沉积物样品中重金属元素循序提取法（Tessier法），详细划分了金属元素各种不同结合形态的分布，该法将重金属分为5种结合形态：

金属可交换态（可交换态）

碳酸盐结合态（碳酸盐态）

铁（锰）氧化物结合态（铁／锰态）

有机质及硫化物结合态（有机态）

残渣晶格结合态（残渣态）

李媛等

采用Tessier法研究了成都市公共绿地土壤层，结果表明各个绿化带都受到不同程度镉的污染；形态分析结果表明，残渣态含量最高，达到62.1%，即镉的迁移性较小，对环境威胁性较小；但离子交换态占比较大，为11.7%，说明所研究的绿化带中镉的生物活性不容忽视。

李晓阁等

运用Tessier法研究了某印染污泥样品，表明镉的离子交换态含量最高，达47.6%，即镉的迁移性最强，对环境产生直接影响；同时，通过黑麦草盆栽试验表明根际作用不利于碳酸盐态存在，使得镉向其他形态转变，但镉却不易被植物所吸收。

Tessier法中各形态分析结果可比性较差，且分析数据无法进行验证和比对。

杨亚鸽等采用BCR逐级提取法研究了江苏省南部试验稻田

镉的总含量达到了21.8mg/kg，该试验田显著地受到了镉的污染，酸溶态和还原态含量接近，占比最大，镉极易被水稻根际所吸收，进一步污染所食用的大米。

王其枫等研究了广东韶关主要矿区周边农田土壤中镉

结果表明镉的平均含量达到了3.21mg/kg，超标率为92.3%，污染特别严重，用改进的BCR法分析表明，镉以酸提取态和可还原态为主，占比达到近89%，可通过农产品进入食物链，存在极大的污染风险，而该地区土壤以酸性土为主，这将可能进一步加剧土壤中酸提取态和可还原态镉的释放，需采取有效措施进行镉污染控制。

传统的形态分析方法尽管取得了很大进展，但铁锰氧化态或可还原态可能将有机态或可氧化态中的活性部分也提取出来，导致其形态含量偏高，另外随着现代仪器设备的发展，其分析质量难以满足生态地球化学评价样品的需要。

因此，安徽省地质实验研究所开展了“生态地球化学土壤样品形态分析方法研究”工作，建立了合适的形态分析方法，其选择性和稳定性能满足实际样品的需要。课题组采用七步法对武汉不同地区的土壤样品进行了镉的形态分析，结果表明离子交换态（包括水溶态）为主要存在形式，占比为15.2%～41.8%，说明镉较活泼，易于迁移转化，对植物的可给性大，是环境中的重要污染元素。

生态地球化学评价样品中镉的各形态提取方法

展望

纵观生态地球化学评价样品中镉的测定方法及其形态分析研究的发展，需要建立快速、有效、完整的样品消解体系。因镉的部分形态尤其是残渣态含量往往很低，甚至低于目前绝大部分仪器的检出限，因此需要在分离富集和检测两个方面进行更为深入的研究，实现对各种形态痕量镉的直接、快速、高选择性的分离和分析，需要进一步提高仪器的灵敏度，同时加强仪器联用技术水平。

陈建国等提出在建立高效灵敏联用方法的基础上辅以快速和环境友好的分离富集技术将是今后的主要研究方向，如液相色谱（LC）是用于形态分析的最有效的分离技术，提供了将被测物与基体元素分离的可能，弥补了ICP-MS检测中由基体引起的质谱干扰和物理干扰等缺陷，使得各种形态镉在得到较好分离的基础上满足超痕量分析的要求。

本文作者：凤海元，工程师，硕士，在安徽省地质实验研究所主要从事地质实验测试和环境分析化学研究工作。

来源：《理化检验-化学分册》2017年第53卷第9期