土壤中不同形态的镍、铜、锌在玉米作物中转移情况的研究

谷周雷

（天津华北地质勘查局，河北承德 067000）

土壤是由风化作用使岩石破碎，理化性质改变，形成结构疏松的风化壳，成为土壤母质。成土母质是土壤形成的物质基础和植物矿质养分元素的最初来源。母质代表土壤的初始状态，它在气候与生物的作用下，经过上千年的时间，才逐渐转变成可生长植物的土壤。土壤是作物生长的基础，必须要改变土地不良性状，防止土地退化，恢复和提高土地生产力，玉米具有产量高、品质好、适应性强等特点，营养成分比较全面，含蛋白质、脂肪、糖类、维生素、赖氨酸等，被广泛食用，本文对于重金属等元素在土壤和玉米作物中转移情况做了进一步研究。

Ni 是最常见的致敏性金属，约有20%左右的人对镍离子过敏，其临床表现为瘙痒、丘疹性或丘疹水泡性皮炎和湿疹，伴有苔藓化，更为严重的是因镍摄入过多会导致皮肤炎、呼吸器官障碍及呼吸道癌症。

Cu 是人体健康必不可少的微量营养元素，研究表明，缺铜会导致血浆胆固醇升高，增加动脉粥样硬化的危险，因而是引发冠状动脉心脏病的重要因素。

Zn能够提高免疫功能，增强对疾病的抵抗力。锌是对免疫力影响最明显的微量元素，除直接促进胸腺、淋巴结等免疫器官发育、行使功能外，还有直接抗击某些细菌、病毒的能力，从而减少患病的机会。

1 样品采集

第一次取样：在试验区于2020 年3 月中旬开展，该地区农作物尚未耕作，植被尚未生长，选取10个地块，按照《土壤检测第1 部分：土壤样品的采集、处理和贮存》的标准执行，采样时，在采样点地块内用棋盘法或者梅花点法进行多点取样，然后进行混匀，组成一份混合样品。在每个地块取样为5份混合样品，取样类型为表层土(晒去草根、石块等杂物)，取样深度为20-30cm，每份样重约300g，共计50 个样品；带回实验室经60℃自然风干后，用无污染球磨机进行粉碎，样品全部通过200 目筛，保证粒径小于0.074mm，以备分析使用。

第二次取样：在2020 年9 月进行，该季节植物量生长旺盛，在第一次取样地块取样，选取长势较好的玉米样本，参照《粮油作物植物样品田间采集及制备技术规范》执行，采集样品后立即将样品快速用密封袋封好；每个地块分别5-10 份，破碎混匀，确保样品具有代表性，共取10 个地块样品混合样品10 份。并在玉米作物完成收割后，参照第一次取样进行原点位复采，进行耕种后土壤测量。

2 样品测试

2.1 主要仪器及试剂

（1）电感耦合等离子体质谱仪（型号：Series2）；

（2）电子天平（型号：WTC5002）；

（3）盐酸，优级纯（型号：科密欧）；

（4）硝酸，优级纯（型号：科密欧）；

（5）高氯酸，优级纯（型号：科密欧）；

（6）氢氟酸，优级纯（型号：科密欧）；

（7）过氧化氢，分析纯（型号：科密欧）；

（8）国家一级标准物质，廊坊物化探研究所；

（9）微波消解仪（型号：MARS6）；

（10）恒温加热板

2.2 检测方法

玉米的测定：称取均匀样品0.2-1.0g,置于微波消解罐中，用浓硝酸与过氧化氢混合溶液消解，反应结束后，定容，上机测定Ni、Cu、Zn。

土壤形态分析测定：分别用去离子水、氯化镁、醋酸钠、焦磷酸钠、盐酸羟胺-盐酸混合溶液、过氧化氢、盐酸-硝酸-高氯酸混合酸作为浸提剂，依次提取土壤样品并测试，用作水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、弱有机（腐殖酸）结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态、残渣态的分析，结果见表1和表2。

表1 耕种前土壤形态分析一览表

3 结果分析

从表1 和表2 可以看出土壤中Ni、Cu、Zn 主要以残渣态存在（56%～68%），腐殖酸结合态、铁锰氧化态、强有机结合态各占（8%～15%），水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态约占（0.07%～5.21%），其中碳酸盐结合态Ni元素为0.61%，Cu元素为3.04%，Zn元素为5.21%，各元素差异性较大，各地块碳酸结合态相对其他元素形态差异性也比较大。

表2 耕种后土壤形态分析一览表

4 结论

根据测试结果分析，土壤在玉米耕种前后Ni、Cu、Zn 变化为（85%～100%），说明部分元素被作物所吸收，转移至植物中，土壤耕种前后，水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态的元素含量明显下降，其他各形态元素含量下降较少，推测可能是重金属Ni、Cu、Zn前三种形态属于弱酸有效态，容易被玉米作物吸收，同时，碳酸盐结合态重金属丰度又较其他两态明显高出很多，可作为进一步工作的重点研究对象。