土壤重金属的形态分布特征及其影响因素

广西壮族自治区地质调查院 岳国辉

随着经济发展，重金属已经成为重要污染源，且其进入到植物、动物体内，已经成为对人体、动植物健康的重要威胁。土壤重金属形态组成特征，决定了重金属在土壤残留活跃度以及向水圈和生物圈迁移的难易程度，故重金属元素的形态特征是决定其化学活性、生物可利用性及潜在毒性的重要因素。因此，想要进一步实现预防重金属污染，不仅需要针对土壤重金属本身的特性以及活性展开分析工作，同时对于重金属全量及各类形态也需做好对应的实验研究工作。鉴于此，想要进一步为环境保护提供帮助，针对土壤重金属的形态分布特征及其影响因素这一内容进行深入分析具有重要现实意义。

一、材料与方法

（一）土壤样本搜集

本次研究中，研究人员在广西靖西市地区进行样本采集时，主要依赖于GPS定位完成，并针对当地的土壤利用情况以及工业企业作业地点分布特征进行了样本选择点分析，共计选取120个样本点。过程中，不同的样本点周边均相对应地设置了4个辐射点，距离为30m左右，借此实现“梅花采样”[1]。采样时，技术人员在表层土壤约0-20cm的位置，选取共计5个点，制作成混合样本用作研究[2]。对所采集的样本进行处理时，首先需将样本中的植物根系以及掺混的石块剔除，随后将其置于室内实现自然风干[3]。

（二）样本分析

进行样本分析时，主要针对三方面展开，分别如下：

（1）土壤理化性质分析；

（2）重金属总量分析，包括砷、镉、铬、铅。

（3）重金属形态分析，分析方法主要以欧共体标准司所推行的BCR三步提取方法[4]。针对土壤重金属的残渣态、腐殖酸结合态、离子交换态、强有机结合态、水溶态、碳酸盐结合态以及铁锰结合态。

（三）数据处理

主要包括如下三种：（1）描述性统计分析；（2）相关性分析；（3）逐步回归分析；采用Spss13.0完成统计数据计算。

二、结果及其影响因素分析

（一）土壤重金属形态含量分布

本次研究中，主要采用的研究标准以欧共同体标准司BCR中所规定的条件为标准，其间将样本进行了不同形态的划分，包括残渣态、腐殖酸结合态、离子交换态、强有机结合态、水溶态、碳酸盐结合态以及铁锰结合态，随后针对不同形态进行了数据统计，结果如表1所示。

表1 土壤重金属四种形态下描述性统计分析结果表（n=120）（ng/g）

从统计结果可知，五类重金属形态均以残渣态为主，除镉元素的离子交换态含量相对较高外，其余元素的离子交换态和水溶态均相对较低。从变异系数来看，各元素形态含量空间差异性较大。

（二）重金属总量影响

当重金属的全量不同时，对于土壤重金属在形态变化上的影响也具有差异，据此进行重金属全量的形态影响分析时，统计出了如表2所示的内容。

表2 重金属全量与不同形态的相关性分析表

通过对表2中重金属全量与不同形态的相关性进行分析能够发现，镉的所有形态与全量之间均在0.01水平上具有显著正向相关性；砷的腐殖酸结合态和铁锰结合态与全量之间均在0.01水平上具有显著正向的相关性；四种重金属在呈现为残渣态时，其与全量的正相关性也均超出0.79。

（三）土壤理化性质影响

土壤重金属形态分析中能够发现，土壤理化性质的不同，对于重金属的形态也会产生一定的影响，下面针对有机质和pH值进行了与土壤重金属形态相关性的统计，得出了如表3中的内容：

表3 土壤理化性质对土壤重金属形态影响数据统计表

针对表3中内容进行分析能够发现，重金属元素的不同形态，均会受到理化性质的影响。

其中，残渣态下，pH值及有机质仅对镉影响较大大；腐殖酸结合态下，pH值与镉显著正相关，而与其他三种重金属显著负相关；离子交换态下，pH值的不断增加，对于砷、镉、铅的影响最大，砷、镉显著随着pH值的增加而开始增加，铅则降低。水溶态下，土壤理化性质与四种重金属均呈现负相关。此结果的统计显示出，除残渣态和强有机结合态以外，土壤理化性质对于土壤中重金属形态能产生较大的影响。

（四）重金属形态影响因素探析

进行重金属形态影响因素分析时可发现，无论何种程度的重金属污染问题，均属于长时间的累积和推移所形成[6-7].当重金属进入到土壤中后，会在配位、吸附-吸收以及沉淀-溶解等过程的推进下，逐步生成为化学形态不同的物质，由此可知不同的理化性质必然会对重金属的形态变化产生影响[8]。具体的影响因素分析，经统计主要集中在以下几方面：

（1）按照不同的次生相质量分数总和这一条件，针对土壤中重金属元素进行从小到大的排列顺序可得出：铬＜砷＜铅＜镉，据此可得出，在广西靖西市地区，土壤重金属类中的镉的生物有效性相对更高，且其所蕴含的生态风险度也更高。

（2）针对土壤重金属的不同形态含量以及全量进行对比分析能够发现，两者之间呈现正相关性，同时不同的重金属形态含量相对于全量的百分比也呈现出正相关性。

三、结束语

综上所述，当开展土壤重金属形态分布分析工作时，首先需要做好材料样本的采集工作，尤其需确认材料的可实验性，方能为实验结果的精准性提升起到促进作用。其次，针对研究结果进行分析时，也应重点从土壤中的重金属形态含量分布、重金属全量以及土壤理化性质等方面展开综合性的分析和探索，方能最终为土壤重金属形态含量的确认提供有效的数据支撑，最终为土壤重金属治理水平提升奠定坚实的基础。