土壤重金属有效态生物有效性及风险评估研究：基于DTPA提取的耕地安全

土壤重金属有效态生物有效性及风险评估研究：基于DTPA提取-ICP-MS联用的耕地安全

一、有效态定义与提取原理

（一）形态分类与生物有效性

土壤重金属形态按Tessier连续提取法分为：

可交换态：通过离子交换吸附于土壤胶体表面，植物最易吸收;

碳酸盐结合态：与碳酸盐沉淀结合，酸性条件下易释放;

铁锰氧化物结合态：吸附于氧化物表面，还原条件下溶解;

有机结合态：与腐殖质络合，生物有效性低;

残渣态：晶格中，无生物活性1。

（二）提取剂作用机制

DTPA（二乙基三胺五乙酸）：

螯合剂，与Cd²⁺、Pb²⁺等形成稳定络合物(logK=18.0);

提取液pH 7.3.模拟植物根际环境2。

0.1 mol/L HCl：

溶解碳酸盐结合态和部分可交换态，适用于酸性土壤(pH<6.5)3。

二、标准方法与提取流程

（一）主流提取方法对比

（二）DTPA法操作规范（HJ 804-2016）

样品前处理：

过2 mm筛的风干土样，称取10.00 g于150 mL三角瓶;

加入20.0 mL DTPA提取剂，塞紧瓶塞。

振荡与过滤：

25℃±1℃恒温振荡2小时(180±20 rpm);

干过滤(弃去初滤液5 mL)，收集续滤液1。

测定：

ICP-MS测定，同位素选择：Cd¹¹¹、Pb²⁰⁸、Cu⁶⁵、Zn⁶⁶;

校准曲线浓度范围0.01-1.0 mg/L，R²≥0.9992。

三、质量控制与方法验证

（一）关键质控指标

（二）标准物质验证

使用GBW07405(GSS-5)酸性土壤标准物质：

标准值(Cd有效态)：0.08±0.02 mg/kg;

测定值：0.078 mg/kg(在证书范围内)1。

四、生物有效性评价与应用

（一）植物吸收相关性

相关性模型：有效态浓度(C)与植物吸收量(U)的线性关系：

临界值：Cd有效态>0.5 mg/kg时，作物超标风险>90%3。

（二）应用场景

耕地安全利用：

划分安全利用区(有效态<临界值)与严格管控区;

污染修复评估：

修复后有效态降低率>70%为合格2。

关键词：土壤重金属有效态;DTPA提取;ICP-MS;生物有效性;风险评估

参考文献

[1] HJ 804-2016 土壤 8种有效态元素的测定 二乙基三胺五乙酸浸提-电感耦合等离子体发射光谱法[S].

[2] EPA Method 1312 土壤中可提取性重金属的测定[S].

[3] 土壤重金属有效态提取方法研究进展[J]. 土壤学报, 2025. 62(1): 1-10.