土壤重金屬有效態(tài)生物有效性及風險評估研究：基于DTPA提取-ICP-MS聯(lián)用的耕地安全與污染修復應用

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;

有機結(jié)合態(tài)：與腐殖質(zhì)絡合，生物有效性低;

殘渣態(tài)：晶格中，無生物活性1。

（二）提取劑作用機制

DTPA（二乙基三胺五乙酸）：

螯合劑，與Cd2?、Pb2?等形成穩(wěn)定絡合物(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、標準方法與提取流程

（一）主流提取方法對比

（二）DTPA法操作規(guī)范（HJ 804-2016）

樣品前處理：

過2 mm篩的風干土樣，稱取10.00 g于150 mL三角瓶;

加入20.0 mL DTPA提取劑，塞緊瓶塞。

振蕩與過濾：

25℃±1℃恒溫振蕩2小時(180±20 rpm);

干過濾(棄去初濾液5 mL)，收集續(xù)濾液1。

測定：

ICP-MS測定，同位素選擇：Cd111、Pb2??、Cu??、Zn??;

校準曲線濃度范圍0.01-1.0 mg/L，R2≥0.9992。

三、質(zhì)量控制與方法驗證

（一）關鍵質(zhì)控指標

（二）標準物質(zhì)驗證

使用GBW07405(GSS-5)酸性土壤標準物質(zhì)：

標準值(Cd有效態(tài))：0.08±0.02 mg/kg;

測定值：0.078 mg/kg(在證書范圍內(nèi))1。

四、生物有效性評價與應用

（一）植物吸收相關性

相關性模型：有效態(tài)濃度(C)與植物吸收量(U)的線性關系：

臨界值：Cd有效態(tài)>0.5 mg/kg時，作物超標風險>90%3。

（二）應用場景

耕地安全利用：

劃分安全利用區(qū)(有效態(tài)<臨界值)與嚴格管控區(qū);

污染修復評估：

修復后有效態(tài)降低率>70%為合格2。

關鍵詞：土壤重金屬有效態(tài);DTPA提取;ICP-MS;生物有效性;風險評估

參考文獻

[1] HJ 804-2016 土壤 8種有效態(tài)元素的測定 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定[S].

[3] 土壤重金屬有效態(tài)提取方法研究進展[J]. 土壤學報, 2025. 62(1): 1-10.