1、聯合浸提法測定土壤有效態鎘隨著我國重金屬污染程度日益加深，重金屬污染已經成為我國主要土壤環境污染問題之一。我國受鎘、砷、汞、銅、鋅等重金屬污染的耕地約有 0.1億hm2,每年因重金屬?染的糧食達1000 多萬 t ， 造成直接經濟損失達200 余億元 1 。 重金屬不僅會引起土壤理化性質改變，還會通過“土壤一植物一人體”或“土壤一水體一人體”等途徑進入人體內，對人體健康產生危害2 ,重金屬污染中以重金屬鎘污染最為嚴重。長期攝入鎘污染食品會導致骨軟化癥發生，稱為“痛痛病”3 。研究發現，土壤中全量重金屬不能反映植物吸收情況，而有效態重金屬含量能較好反映出土壤受重金屬污染程度。有效態重金屬指在土壤

2、中易遷移、易被植物吸收的重金屬4 。目前對重金屬有效態的研究主要集中于對浸提劑的選擇。以往研究所用的傳統浸提劑均為單一浸提劑（1 次浸提只能測定1 種重金屬元素），不能實現多種重金屬的聯合浸提5 而導致分析速度慢且效率低下，不宜于土壤高效監測。近年科研工作者開始對聯合浸提法進行研究。聯合浸提法可同時浸提測定土壤大量元素和微量元素6 ，包括土壤養分狀況系統研究法（ASI法）和M3浸提法。土壤養分狀況系統研究法是Hunter 于 1980年提出的一套分析土壤中養分狀況方法。我國引進了這套研究方法，并在多種土壤中進行了試驗，發現ASI 法適合在我國13 個省份 104 種土壤中進行應用7。Mehli

3、ch-3 （簡稱 M3法）是1982年由Mehlich提出，方法使用的浸提劑廣泛適用于各種類型土壤元素的提取。目前我國主要將ASI法、M3法用于測定土壤養分 網。本研究用聯合浸提法對土壤中有效態鎘進行提取測定，探討聯合浸提法測定土壤重金屬Cd的可行性，從而快速、準確地監測農耕土壤中重金屬 Cd污 染。1 材料與方法1.1 供試材料供試土壤樣品于2008 年采自黑龍江（黑土） 、 遼寧 （棕壤） 、山西（褐土）的農耕土壤。根據地塊大小采用“ S”形取樣，深 度為020 cm,取樣點控制1015個，將各取樣點土混合制成 1 個土壤樣本。在各省不同地區采集10 個樣本并均勻混合而得該省土樣，風干，過

4、5 mm尼龍篩備用，基本理化性質見表 1。1.2 試驗設計試驗于 2015 年 2 月 4 日至 5 月 29 日在山西師范大學生命科學學院實驗室內進行。本研究采用人工模擬天然Cd污染土壤。根據GB15618-1995土壤環境質量標準9的標準分別向3種土樣添加 Cd,設為5個水平：0、2.5、5、10、20 mg/kg。以CdCl2?2.5H2O鹽溶液形式添加到土壤中，仿照田間環境馴化土壤45 d , 土樣風干后過1 mm尼龍篩備用。馴化后土壤進行盆栽試驗，營養元素以N : P2O5 :K2O=1 ： 0.67: 1 加入，100 mg/kg NCa （NO3 2?4H2O卜87 mg/kg

5、P （ KH2PO）、4249 mg/kg K （ K2SO4）。1 kg 土中加入微量元素0.5 mg B 、 0.5 mg Mn 、 0.5 mg Zn 、 0.02 mg Cu 、0.01 mg Mo、5.6 mg Fe、0.5 mg Mg。每盆裝 400 g 土，播種小 麥種子 20 粒，出苗后選取長勢一致的苗，定苗10 株，生長45 d后收獲，將小麥烘干，磨碎后備用。1.3 儀器與設備AAS nov A 400 原子吸收光譜儀、石墨高溫消解儀、電子天平、SIGMA 3K15冷凍離心機、普通搖床。1.4 試驗方法1.4.1 土樣中有效態鎘的提取 （1）M3法0.2 mol/L CH3C

6、OOH -0.25 mol/L NH4NO3 -0.015 mol/L NH4F-0.013 mol/LHNO3-0.001 mol/L EDTA , pH值=2.5 ± 01 , 土液比 1 ： 10 , 溫度 25 ，振蕩 5 min；（2） ASI 法 0.25 mol/L NaHCO3-0.01mol/L EDTA-0.01 mol/L NH4F , 土液比 1 ： 10 ,溫度 25 C, 振蕩 5 min ; （ 3） DTPA& 0.005 mol/L DTPA -0.01 mol/L CaCl2-0.1 mol/L TEA pH值=7.3 , 土液比 1 :

7、2,溫度 20 C, 振蕩 30 min； （4） 0.1 mol/L HCl 法，土液比 1 : 5,溫度 20 C, 振蕩 1 h 。1.4.2 小麥中全量鎘浸提將植物磨碎后放入消解管中，加入10 mL濃硝酸和4 mL高氯酸，在石墨高溫消解儀上進行消解。1.4.3 重金屬測定方法重金屬經提取后，用德國 nov AA400原子吸收分光光度計測定吸光值。1.5 數據處理方法測定所得數據用Excel 和 SPSS 17.0 軟件進行統計分析。2 結果與分析2.1 4種方法有效態Cd測定值與浸出率分析圖1-a顯示，Cd添加量為0 mg/kg時ASI-Cd值為0;其他 Cd添加量的ASI-Cd值均表

8、現為棕壤 >黑土>褐土。圖1-b顯示， Cd添加量為0 mg/kg時M3-Cd值為0;在Cd低添加量（2.5、5 mg/kg）時M3-Cd值表現為棕壤 > 褐土>黑土；在Cd高添加量（10、 20 mg/kg ）時M3-Cd值表現為褐土 >棕壤 > 黑土。圖1-c顯示， Cd添加量為 0 mg/kg 時 DTPA-Cdg為 0; Cd添加量為 2.5、10 mg/kg 時DTPA-Cd直表現為黑土 >棕壤>褐土； Cd添加量為5、20 mg/kg 時DTPA-Cd直表現為棕壤 > 黑土>褐土。圖1-d顯示，Cd添加量 為0 mg/kg

9、時HCl-Cd值為0;其他Cd添加量時HCl-Cd值均表 現為棕壤>黑土>褐土。綜上所述，同種方法有效態Cd 測定值在不同土壤間存在差異。圖1 顯示， HCl-Cd 值在 3 種土壤間差異較大，聯合浸提法和 DTPM Cd測定值在3種土壤間差異較小。圖2顯示，同種類型土壤4種方法Cd浸出率大小排序，褐 士為 M3>ASI>DTPA>HCl 棕壤和黑土均為 ASI>DTPA>M3>HCl 可 見同種土壤類型不同方法有效態Cd浸出率存在差異，其中聯合浸提法Cd浸出率高于傳統方法。2.2 聯合浸提法與常規方法測定值比較2.2.1 聯合浸提法與常規方法測

10、定值差異性分析圖 3顯示，同種方法有效態Cd測定值隨土壤Cd添加量增加而增加，其 中褐土、黑土的HCl-Cd值與土壤Cd添加量呈顯著線性相關（n=5, P棕壤>黑土；其余處理小麥吸收Cd含量均為：棕壤 >褐土>黑土。小麥在不同土壤上 Cd積累量存在差異：褐土中小麥重金屬鎘富集系數均值為4.2；棕壤中小麥重金屬鎘富集系數均值為4.72 ；黑土中小麥重金屬鎘富集系數均值為3.94。2.3.2聯合浸提法測定值與植物吸收的 Cd含量的回歸分析由表4可知，3種土壤M3-Cd值與植物吸收Cd量的相關性均達到極顯著水平（ n=5， P 使用不同浸提劑對同一土壤進行浸提時，有效態鎘測定值有差

11、異，褐土中HCl-Cd 值較低，棕壤和黑土中 HCl-Cd 值較高。可能是由于棕壤和黑土為酸性，增強了H+S換重金屬陽離子的能力，因此HCl浸提劑適合于酸性土壤的浸提，這與李亮亮等17 、易磊等18 的研究吻合。而聯合浸提劑有效態Cd測定值較大，可能是由于ASI、M3浸提劑中EDTA-Na2 和F-可螯合重金屬將更多不易遷移的重金屬提取出來，增大了測定值；這與顧國平等19 的研究吻合。因此M3、 ASI 法對有效態重金屬Cd的浸提效率高。不同方法對同一土壤有效態 Cd浸出率不同（褐土：M3>ASI>DTPA>HCl 棕壤：ASI>M3>HCl>DTP A 黑土：ASI>M3>HCl>DTPA。肖振林等20研究表明，不同提取劑對同一酸性土壤中鎘的提取率明顯不同，但都存在提取率隨全鎘含量升高而降低的趨勢，使用 HCl 浸提的提取率最大。熊禮明等21研究表明，各種浸提劑對 Cd提取能力差異較大，且取決于土壤類型，紅壤和黃棕壤0.1 mol/L HCl 浸提率最高，在石灰