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土壤重金屬有效態(tài)生物有效性及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究:基于DTPA提取-ICP-MS聯(lián)用的耕地安全與污染修復(fù)應(yīng)用
一、有效態(tài)定義與提取原理
(一)形態(tài)分類與生物有效性
土壤重金屬形態(tài)按Tessier連續(xù)提取法分為:
可交換態(tài):通過(guò)離子交換吸附于土壤膠體表面,植物最易吸收;
碳酸鹽結(jié)合態(tài):與碳酸鹽沉淀結(jié)合,酸性條件下易釋放;
鐵錳氧化物結(jié)合態(tài):吸附于氧化物表面,還原條件下溶解;
有機(jī)結(jié)合態(tài):與腐殖質(zhì)絡(luò)合,生物有效性低;
殘?jiān)鼞B(tài):晶格中,無(wú)生物活性1。
(二)提取劑作用機(jī)制
DTPA(二乙基三胺五乙酸):
螯合劑,與Cd2?、Pb2?等形成穩(wěn)定絡(luò)合物(logK=18.0);
提取液pH 7.3.模擬植物根際環(huán)境2。
0.1 mol/L HCl:
溶解碳酸鹽結(jié)合態(tài)和部分可交換態(tài),適用于酸性土壤(pH<6.5)3。
二、標(biāo)準(zhǔn)方法與提取流程
(一)主流提取方法對(duì)比
(二)DTPA法操作規(guī)范(HJ 804-2016)
樣品前處理:
過(guò)2 mm篩的風(fēng)干土樣,稱取10.00 g于150 mL三角瓶;
加入20.0 mL DTPA提取劑,塞緊瓶塞。
振蕩與過(guò)濾:
25℃±1℃恒溫振蕩2小時(shí)(180±20 rpm);
干過(guò)濾(棄去初濾液5 mL),收集續(xù)濾液1。
測(cè)定:
ICP-MS測(cè)定,同位素選擇:Cd111、Pb2??、Cu??、Zn??;
校準(zhǔn)曲線濃度范圍0.01-1.0 mg/L,R2≥0.9992。
三、質(zhì)量控制與方法驗(yàn)證
(一)關(guān)鍵質(zhì)控指標(biāo)
(二)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證
使用GBW07405(GSS-5)酸性土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì):
標(biāo)準(zhǔn)值(Cd有效態(tài)):0.08±0.02 mg/kg;
測(cè)定值:0.078 mg/kg(在證書范圍內(nèi))1。
四、生物有效性評(píng)價(jià)與應(yīng)用
(一)植物吸收相關(guān)性
相關(guān)性模型:有效態(tài)濃度(C)與植物吸收量(U)的線性關(guān)系:
臨界值:Cd有效態(tài)>0.5 mg/kg時(shí),作物超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)>90%3。
(二)應(yīng)用場(chǎng)景
耕地安全利用:
劃分安全利用區(qū)(有效態(tài)<臨界值)與嚴(yán)格管控區(qū);
污染修復(fù)評(píng)估:
修復(fù)后有效態(tài)降低率>70%為合格2。
關(guān)鍵詞:土壤重金屬有效態(tài);DTPA提取;ICP-MS;生物有效性;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
參考文獻(xiàn)
[1] HJ 804-2016 土壤 8種有效態(tài)元素的測(cè)定 二乙基三胺五乙酸浸提-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法[S].
[2] EPA Method 1312 土壤中可提取性重金屬的測(cè)定[S].
[3] 土壤重金屬有效態(tài)提取方法研究進(jìn)展[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2025. 62(1): 1-10.