砷在土壤中的存在形态

２００８年６月　Ｊｕｎｅ　２００８　岩矿测试　ＲＯＣＫ　ＡＮＤ　ＭＩＮＥＲＡＬ　ＡＮＡＬＹＳＩＳ　Ｖｏ】．２７．Ｎｏ．３　１７９—１８３　

文章编号：０２５４—５３５７（２００８）０３—０１７９—０５　

土壤中不同形态砷的分析方法　

张静，刘晓端　，江林　

（国家地质实验测试中心，北京１０００３７）　

摘要：选取磷酸作为提取剂，比较了超声和水浴两种方法辅助提取土壤中不同形态的砷，离子　

色谱一氢化物发生原子荧光光谱联用法（ＩＣ—ＨＧＡＦＳ）测定砷的４种形态，即Ａｓ（１ｌＩ）、Ａｓ（Ｖ）、ＭＭＡ　（甲基胂酸）和ＤＭＡ（二甲基胂酸）。从测定结果可以看出，水浴的提取效果明显高于超声的提取效　

果。土壤中砷以无机态为主，而无机态砷又以Ａｓ（Ｖ）为主，没有检测到有机砷。测定土壤中各种　形态砷的加标回收率为７２．Ｏ％～１０５．４％，相对标准偏差（ＲＳＤ，ｎ：５）为２．６１％～８．１９％。　

关键词：超声提取；水浴提取；离子色谱一氢化物发生原子荧光光谱法；砷形态；土壤　

中图分类号：０６５２．６；０６５５．６；０６１３．６３　文献标识码：Ａ　

Ｓｐｅｃｉａｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ａｒｓｅｎｉｃ　ｉｎ　Ｓｏｉｌ　Ｓａｍｐｌｅｓ　

ＺＨＡＮＧ　Ｊｉｎｇ，ＬＩＵ　Ｘｉａｏ—ｄｕａｎ　，ＪＩＡＮＧ　Ｌｉｎ　

（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｆｏｒ　Ｇｅｏａｎａｌｙｓｉｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００３７，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｆｏｕｒ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｏｆ　Ａｓ（Ⅲ），Ａｓ（Ｖ），ｍｅｔｈａｎｅａｒｓｏｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＭＡＡ）ａｎｄ　ｄｉｍｅｔｈｙｌ　ａｒｓｅｎｉｃ　ａｃｉｄ（ＤＭＡ）ｉｎ　ｓｏｉｌ　ｓａｍｐｌｅｓ　ｗａｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ　ａｃｉｄ　ｗａｓ　ｃｈｏｓｅｎ　ａｓ　ｔｈｅ　ｅｘｔｒａｃｔａｎｔ　ａｎｄ　ｔｗｏ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃ　ｗａｖｅ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ　ｂａｔｈ　ｗｅｒｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｓｐｅｃｉｅｓ　ｆｒｏｍ　ｓｏｉｌ　ｓａｍｐｌｅｓ．Ｉｏｎ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ－－ｈｙｄｒｉｄｅ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ－－ａｔｏｍｉｃ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｒｓｅｎｉｃ　ｓｐｅｃｉｅｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　７２．Ｏ％～１０５．４％ｗｉｔｈ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｏｆ　２．６ｌ％～８．１９％ＲＳＤ（ｎ：５）．Ｔｈｅ　

中国农业科学院

硕士学位论文

砷在土壤中的形态转化及植物有效性研究

姓名：胡留杰

申请学位级别：硕士

专业：土壤学

指导教师：曾希柏

20080601摘要

砷是世界卫生组织确定的高毒致癌物质，从上世纪初就开始受到科学家们的广泛关注。在农

业生产中，砷主要是通过工业‘‘三废”、农业利用等方式进入土壤，施用含砷的农药、化肥、有机

肥等是十壤中砷的重要来源之一。砷进入－十壤后，可被土壤胶体吸附固定，使其有效性降低。有

机态砷进入土壤后，不仅被土壤吸附吲定，也可在土壤微生物的作用下，并通过一系列的土壤过

程，发生形态和价态的转化。农业生产与入类生活息息相关，研究不同形态砷在土壤中的转化及

对植物砷有效性的影响，对提高农产品质最，预防设施十壤中砷含量超标等具有很重要的意义。

本文通过对山东寿光设施菜地土壤调查、数据分析等，揭示高集约化耕作方式下土壤中砷的形态分布特征；通过盆栽试验，研究外源无机态和有机态砷进入土壤后，在土壤中的形态和价态

转化及其对植物有效性的影响，通过本研究获得以下主要结果：

１．设旖土壤全砷和有效态砷含每均明显高于对照土壤（小麦地）。表层（０．２０ｃｍ）和Ⅱ表层

（２０－４０ｃｍ）土壤全砷含量分别是对照的１．１９和１．２３倍。有效态砷含量分别是对照的１．６０和３．３

倍。２．对设施土壤砷的形态分析结果表明，在四种形态砷中，有效态砷（ＡＥ—Ａｓ）含量最低，在

表层土壤（０．２０ｃｍ）占全砷含量的１．６５％，亚表层土壤（２０－４０ｃｍ）中占总砷的０．７０％。设施ｒ十壤中四种形态砷含量均高于对照土壤，且随着设施年限的延长，土壤四种形态砷含量都有所增加。

不同设施年限之间，土壤中四种形态砷含量均存在显著性差异，这说明随农药、化肥和有机肥等进入土壤中的砷，在土壤中有一定的累积，对土壤存在一定的安全隐患。

３．在土壤中加入外源砷进行室内培养试验表明，随着外源砷浓度的增加，各形态含量都显著

增加。各形态砷与土壤外源砷浓度间的相关系数均高达Ｏ．９９以上。当外源砷为五价砷（Ａｓ（ｖ））

土壤砷基本原理

什么是土壤砷？

土壤砷指的是土壤中存在的砷元素。砷是一种常见的地壳元素，存在于土壤中。它的存在形式可以是无机砷或有机砷。

无机砷和有机砷的区别

1. 无机砷：无机砷是指砷以无机形式存在于土壤中，如砷酸盐和砷化物等。无机砷通常与土壤颗粒结合，并以离子形式存在。

2. 有机砷：有机砷是指砷以有机形式存在于土壤中，如有机砷酸盐和有机砷化合物等。有机砷通常与有机质颗粒结合。

土壤砷的来源

土壤砷的来源多种多样，主要包括以下几个方面： 1. 天然来源：地壳中存在着一定量的砷元素，地球内部的地壳活动、火山喷发、地下水溶解矿物等都会使天然砷释放到土壤中。 2. 人为来源：人类活动也是土壤砷的重要来源，如农药、燃煤、工业废料排放等都会导致土壤中砷元素的增加。

土壤砷对环境和生物的影响

土壤砷对环境和生物有着重要的影响： 1. 环境影响：土壤砷的存在会对土壤的物理、化学和生物性质产生影响，砷元素的富集会导致土壤毒性的增加，影响土壤的生态功能。 2. 生物影响：土壤砷的富集会对土壤中的微生物、植物和动物产生毒害作用，对生物多样性和生态平衡产生不良影响。

土壤砷的迁移和转化过程

土壤砷的迁移和转化过程包括以下几个方面： 1. 吸附和解吸：砷元素在土壤颗粒表面具有较强的吸附性，但同时也可通过解吸作用释放到土壤溶液中。 2. 迁移：土壤中的砷元素可以通过水分的迁移向下逐渐淋洗至地下水中，从而影响地下水水质。 3. 转化：土壤中的砷元素还会通过微生物的作用而发生转化，如还原、氧化、甲基化等反应。 土壤砷的分析方法

为了准确检测土壤中的砷含量，科学家们发展了一系列的分析方法： 1. 原子吸收光谱法：原子吸收光谱法是最常用的砷分析方法之一，它能够准确测定土壤中砷的含量。 2. X射线荧光光谱法：X射线荧光光谱法利用砷元素的荧光发射特性进行分析，具有快速、无损伤等特点。 3. 等离子体质谱法：等离子体质谱法是一种高灵敏度的分析方法，可以对砷及其同位素进行定量分析。

1 土壤中锑及其存在形态的研究进展

摘要 随着锑和它的化合物被广泛的用于各种产品的生产，环境中锑的污染在不断加重。锑已被证明对生物体及人类具有毒性和致癌性。但是目前国内对锑污染的研究还较少。本文主要综述了国内外的一些研究成果，就土壤中锑的存在形态及其生物有效性做了总结。土壤中锑主要以五价化合物存在，且移动性较低，生物可利用性较低。生物体内的锑含量与土壤中的可移动性锑含量有关。

关键词 土壤 锑 形态 生物有效性

锑是土壤中广泛分布的一种有毒重金属，在周期表中与砷同族，所以在化学和毒物学性质上存在许多相同之处(Lintschinger et al.，1998a；Gebel，1997)。世界锑储量大约4.5—6百万吨，中国大约占3.0—3.5百万吨(何孟常，2004)。中国、玻利维亚、俄罗斯、南非和塔吉克斯坦是主要的锑生产国，2005年和2006年世界锑矿产量分别为1.37和1.31百万吨，而中国就分别占1.2和1.1吨(U.S. Geological Survey，2007)。世界主要国家的锑用量均较大，美国是最大的消费国，其次是中国。美国在2006年消费的锑中，70%的金属锑和46%的氧化态锑是从中国进口的(U.S. Geological Survey，2007)。锑被广泛的用于刹车垫、防寄生虫药、子弹、阻燃剂以及作为轮胎硫化过程的添加剂等的生产。

许多研究已经证明锑对人体及生物具有毒性及致癌性，其毒性与存在形态有关(Lintschinger et al., 1998a; Gebel, 1997)。锑被很多国家都列为优先污染物。中国的锑矿储量和锑的生产量为世界之最，而对环境中锑污染的报道却很少。锑在土壤中的存在形态决定了锑的毒性效应、迁移转化能力和生物有效性，从而关系到向人体的转移。本文综述了国内外有关锑的研究文献，对锑在土壤中的含量、存在形态及转化和生物有效性进行了总结，为我国土壤锑污染的研究和防治提供参考。