1、聯(lián)合浸提法測(cè)定土壤有效態(tài)鎘隨著我國(guó)重金屬污染程度日益加深，重金屬污染已經(jīng)成為我國(guó)主要土壤環(huán)境污染問(wèn)題之一。我國(guó)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(dá)1000 多萬(wàn) t ， 造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200 余億元 1 。 重金屬不僅會(huì)引起土壤理化性質(zhì)改變，還會(huì)通過(guò)“土壤一植物一人體”或“土壤一水體一人體”等途徑進(jìn)入人體內(nèi)，對(duì)人體健康產(chǎn)生危害2 ,重金屬污染中以重金屬鎘污染最為嚴(yán)重。長(zhǎng)期攝入鎘污染食品會(huì)導(dǎo)致骨軟化癥發(fā)生，稱(chēng)為“痛痛病”3 。研究發(fā)現(xiàn)，土壤中全量重金屬不能反映植物吸收情況，而有效態(tài)重金屬含量能較好反映出土壤受重金屬污染程度。有效態(tài)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(duì)重金屬有效態(tài)的研究主要集中于對(duì)浸提劑的選擇。以往研究所用的傳統(tǒng)浸提劑均為單一浸提劑（1 次浸提只能測(cè)定1 種重金屬元素），不能實(shí)現(xiàn)多種重金屬的聯(lián)合浸提5 而導(dǎo)致分析速度慢且效率低下，不宜于土壤高效監(jiān)測(cè)。近年科研工作者開(kāi)始對(duì)聯(lián)合浸提法進(jìn)行研究。聯(lián)合浸提法可同時(shí)浸提測(cè)定土壤大量元素和微量元素6 ，包括土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法（ASI法）和M3浸提法。土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法是Hunter 于 1980年提出的一套分析土壤中養(yǎng)分狀況方法。我國(guó)引進(jìn)了這套研究方法，并在多種土壤中進(jìn)行了試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ASI 法適合在我國(guó)13 個(gè)省份 104 種土壤中進(jìn)行應(yīng)用7。Mehli

3、ch-3 （簡(jiǎn)稱(chēng) 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(lèi)型土壤元素的提取。目前我國(guó)主要將ASI法、M3法用于測(cè)定土壤養(yǎng)分 網(wǎng)。本研究用聯(lián)合浸提法對(duì)土壤中有效態(tài)鎘進(jìn)行提取測(cè)定，探討聯(lián)合浸提法測(cè)定土壤重金屬Cd的可行性，從而快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)農(nóng)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(nóng)耕土壤。根據(jù)地塊大小采用“ S”形取樣，深 度為020 cm,取樣點(diǎn)控制1015個(gè)，將各取樣點(diǎn)土混合制成 1 個(gè)土壤樣本。在各省不同地區(qū)采集10 個(gè)樣本并均勻混合而得該省土樣，風(fēng)干，過(guò)

4、5 mm尼龍篩備用，基本理化性質(zhì)見(jiàn)表 1。1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于 2015 年 2 月 4 日至 5 月 29 日在山西師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。本研究采用人工模擬天然Cd污染土壤。根據(jù)GB15618-1995土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)9的標(biāo)準(zhǔn)分別向3種土樣添加 Cd,設(shè)為5個(gè)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(huán)境馴化土壤45 d , 土樣風(fēng)干后過(guò)1 mm尼龍篩備用。馴化后土壤進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，營(yíng)養(yǎng)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(zhǎng)勢(shì)一致的苗，定苗10 株，生長(zhǎng)45 d后收獲，將小麥烘干，磨碎后備用。1.3 儀器與設(shè)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(jī)、普通搖床。1.4 試驗(yàn)方法1.4.1 土樣中有效態(tài)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(jìn)行消解。1.4.3 重金屬測(cè)定方法重金屬經(jīng)提取后，用德國(guó) nov AA400原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定吸光值。1.5 數(shù)據(jù)處理方法測(cè)定所得數(shù)據(jù)用Excel 和 SPSS 17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2 結(jié)果與分析2.1 4種方法有效態(tài)Cd測(cè)定值與浸出率分析圖1-a顯示，Cd添加量為0 mg/kg時(shí)ASI-Cd值為0;其他 Cd添加量的ASI-Cd值均表

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

9、時(shí)HCl-Cd值為0;其他Cd添加量時(shí)HCl-Cd值均表 現(xiàn)為棕壤>黑土>褐土。綜上所述，同種方法有效態(tài)Cd 測(cè)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(lián)合浸提法和 DTPM Cd測(cè)定值在3種土壤間差異較小。圖2顯示，同種類(lèi)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(jiàn)同種土壤類(lèi)型不同方法有效態(tài)Cd浸出率存在差異，其中聯(lián)合浸提法Cd浸出率高于傳統(tǒng)方法。2.2 聯(lián)合浸提法與常規(guī)方法測(cè)定值比較2.2.1 聯(lián)合浸提法與常規(guī)方法測(cè)

10、定值差異性分析圖 3顯示，同種方法有效態(tài)Cd測(cè)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(xiàn)性相關(guān)（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(shù)均值為4.2；棕壤中小麥重金屬鎘富集系數(shù)均值為4.72 ；黑土中小麥重金屬鎘富集系數(shù)均值為3.94。2.3.2聯(lián)合浸提法測(cè)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(guān)性均達(dá)到極顯著水平（ n=5， P 使用不同浸提劑對(duì)同一土壤進(jìn)行浸提時(shí)，有效態(tài)鎘測(cè)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?？赡苁怯捎谧厝篮秃谕翞樗嵝?，增強(qiáng)了H+S換重金屬陽(yáng)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(lián)合浸提劑有效態(tài)Cd測(cè)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(lái)，增大了測(cè)定值；這與顧國(guó)平等19 的研究吻合。因此M3、 ASI 法對(duì)有效態(tài)重金屬Cd的浸提效率高。不同方法對(duì)同一土壤有效態(tài) 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(duì)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(shì)，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(duì) Cd提取能力差異較大，且取決于土壤類(lèi)型，紅壤和黃棕壤0.1 mol/L HCl 浸提率最高，在石灰