生物炭改性薄膜扩散梯度技术(B―DGT)对场地土壤中重金属生物有效态的提取方法-编制说明

《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场地⼟壤中重⾦

属⽣物有效态的提取⽅法》

编制说明

⼀、标准制定的必要性

我国是受重⾦属污染危害较严重的国家，其中，⼟壤重⾦属污染的

潜在危害已引起⼴泛关注。重⾦属⽣物有效性是衡量重⾦属元素的迁移

性和⽣态⻛险的重要指标，⽬前针对⼟壤重⾦属⽣物有效态的评价⽅法

主要有薄膜扩散梯度法（DiffusiveGradientsinThin-films，DGT）。DGT

装置由固定层（即固定膜）和扩散层（扩散膜和滤膜）叠加组成，⽬标

离⼦以扩散⽅式穿过扩散层，被固定膜捕获，并在扩散层形成线性梯度

分布。DGT技术⽐较成熟，具有所需设备⼩、操作简单、结果可靠性⾼、

实⽤性强、易于⼤⾯积推⼴应⽤等优点。然⽽，传统DGT技术多⽤于⽔

体污染物⽣物有效性预测，因此忽略了⼟壤溶解性有机质、pH、阴阳离

--2-+2+

⼦（Cl/NO3/SO4和Na/Mg）强度等⽔化条件的影响，导致其区域适⽤

性不强，急需开发⽤于场地污染⼟壤重⾦属⽣物有效态提取的技术及相

关⽅法。本标准参考我国环境⾏业标准的相关内容，制定《⽣物炭改性

薄膜扩散梯度技术（B-DGT）对场地⼟壤中重⾦属⽣物有效态的提取⽅

法》标准，提⾼场地⼟壤重⾦属污染物⽣有效性表征技术及准确性，为

评估重⾦属污染物⻛险提供技术⽀撑，为科学合理制定场地污染⼟壤的

修复⽬标提供依据，减少场地重⾦属对环境⽣态毒害作⽤。

⼆、标准编制原则及依据

1.按照GB/T1.1－2020《标准化⼯作导则第1部分：标准化⽂件的结构

和起草规则》要求进⾏编写。

2

2.本标准参考DB52/T1465-2019《农产品产地⼟壤重⾦属镉有效态提取

梯度扩散薄膜（DGT）法》等相关内容起草。

3.参照相关法律、法规和规定，在编制过程中着重考虑了科学性、适⽤

性和可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

1.不同类型⼟壤pH对B-DGT提取重⾦属⽣物有效态的影响

从11个省份取0～20cm表层⽆污染的⼟壤进⾏染毒处理，采⽤传统

BCR法、HCl法、CaCl2法、DTPA法及传统DGT（C-DGT）和B-DGT⽅法

对⼟壤中的有效态Cd浓度提取或预测。相同⼟壤条件下，B-DGT提取⼟

壤中有效态Cd的能⼒普遍⾼于传统DGT。且B-DGT同C-DGT有较好的相

关性（r=0.775,p<0.01）。因此，B-DGT可以代替C-DGT⽤于不同pH⼟壤

中重⾦属有效性的预测。

不同⼟壤pH（a）、传统⽅法提取（b）、B-DGT和C-DGT（c）

提取⼟壤中有效态Cd⽐较

2.不同类型⼟壤DOM浓度对B-DGT提取重⾦属有效态的影响

⼟壤溶解性有机质（DOM）是⼟壤固相部分的重要组成成分，可以

与重⾦属元素形成络合物，进⽽改变⼟壤中重⾦属的⽣物有效性。B-

DGT提取⽅法受⼟壤DOM影响较⼩。且B-DGT和C-DGT同⼟壤中DOM

浓度之间不具有相关性，即B-DGT提取⼟壤中重⾦属有效态时不受⼟壤

3

中DOM浓度的影响，可以适⽤于具有不同特效DOM特征的⼟壤中重⾦

属⽣物有效性的预测，结果符合标准⽂件的规定。

不同⼟壤中DOM和有效态Cd浓度（a）及与B-DGT和C-DGT对有效态Cd

预测⽐较（b）

3.⼟壤中不同类型阴、阳离⼦的浓度对B-DGT提取重⾦属有效态的影响

B-DGT提取⽅法⼏乎不受⼟壤中阴离⼦类型和浓度的影响。考察了

11种⼟壤中的阴离⼦总量及组成分析，对C-DGT和B-DGT提取⼟壤中有

效态Cd的浓度同⼟壤中阴离⼦浓度变化进⾏相关性分析，使⽤SPSS统计

软件进⾏成对样本T检验（95%置信区间），结果表明C-DGT预测⼟壤中

重⾦属有效性时在⼀定程度上受⼟壤中阴离⼦浓度的影响，⽽B-DGT则

⼏乎不受⼟壤中阴离⼦浓度的影响，保证了其在不同阴离⼦浓度⼟壤中

预测结果的稳定性。

不同⼟壤中阴离⼦组成浓度（a）及其与B-DGT和C-DGT对Cd有效性预

测⽐较

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此外，对11种⼟壤中的阳离⼦总量及组成分析，结果表明C-DGT和

B-DGT预测⼟壤中重⾦属有效性时不受⼟壤中阳离⼦浓度的影响。因此，

B-DGT提取⽅法可以适⽤于不同阳离⼦浓度⼟壤中重⾦属⽣物有效性的

预测。

不同⼟壤中阳离⼦组成浓度对B-DGT和C-DGT预测Cd有效性预测⽐较

4.B-DGT对场地⼟壤重⾦属⽣物有效性预测验证

除上⽂中的实验室染毒模拟污染⼟壤验证试验外，还进⾏了场地实

际重⾦属污染⼟壤验证试验。相⽐实验室染毒模拟污染⼟壤，场地⼟壤

含有重⾦属浓度⾼，⻛险⼤，且污染物种类多，容易形成复合污染，其

重⾦属有效态预测更难。针对实际场地⼟壤中重⾦属Cd和As的⽣物有效

性，采⽤B-DGT和C-DGT提取⽅法分别进⾏了测定，同时采⽤BCR⽅法

测定⼟壤中的重⾦属，以弱酸提取态的重⾦属含量作为⼟壤中重⾦属的

有效态组分。

采集重⾦属污染场地不同区域4处⼟壤，其中1号点⼟壤呈酸性

（pH=5.47），2、3、4号点⼟壤均为碱性（pH:8.25～8.52）。然后测定B-

DGT和C-DGT提取有效态Cd和As的含量与BCR⽅法表征的实际场地⼟壤

中重⾦属有效态含量，并分析了三者之间的相关性。结果显示B-DGT和

C-DGT提取的Cd有效态含量同实际场地⼟壤中Cd有效态含量的变化具有

相同的趋势，呈显著的正相关。对三者的相关性分析结果表明，BCR法

5

测量的场地⼟壤中Cd有效态含量同B-DGT提取的Cd有效态含量的相关性

略⾼于C-DGT（r1=0.916，r2=0.902，p<0.01），且两种DGT提取技术之间

也呈现出较好的相关性（r3=0.965，p<0.01）。

两种DGT提取Cd有效态含量同⼟壤中Cd有效态含量的相关性分析

此外，B-DGT和C-DGT提取的As有效态含量同实际场地⼟壤中As有

效态含量的变化具有相似的趋势，呈显著的正相关。对三者的相关性分

析结果表明，BCR法测量的场地⼟壤中As有效态含量同B-DGT提取的As

有效态含量略低于C-DGT提取的Cd有效态含量（r1=0.769，r2=0.826，

p<0.01），且两种DGT提取技术之间的相关性不显著（r3=0.396，p>0.05）。

因此，B-DGT能较好地提取不同类型⼟壤中重⾦属，也能预测场地⼟壤

中Cd和⾮⾦属离⼦As的⽣物有效性。

两种DGT提取As有效态含量同⼟壤中As有效态含量的相关性分析

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四、项⽬背景及⼯作情况

（⼀）任务来源

根据《中国国际科技促进会标准化⼯作委员会团体标准管理办法》

的有关规定，经中国国际科技促进会标准化⼯作委员会及相关专家技术

审核，批准《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场地⼟壤中重⾦

属⽣物有效态的提取⽅法》团体标准制定计划，计划编号为：CI2022163。

本标准由南开⼤学提出，中国国际科技促进会归⼝。

根据计划要求，本标准完成时限为6个⽉。

（⼆）标准起草单位

本标准的主要起草单位是南开⼤学，负责标准⽂档起草及相关⽂件

的编制等。南京⼤学、中国科学院南京⼟壤研究所、中国科学院⽣态环

境研究中⼼、专⼀(天津)环保科技有限公司为主要参与单位，负责标准中

重要技术点的研究和建议，并参与标准内容的讨论。

（三）标准研制过程及相关⼯作计划

1)前期准备⼯作

项⽬⽴项前，标准编制⼩组查阅、研读相关⼟壤重⾦属有效态测定

⽂献，⼴泛搜集与薄膜扩散梯度技术相关的材料。同时，标准编制⼩组

安排相关⼈员，多次与DGT装置设计、环境监测等⾏业⼈员进⾏调研、

交流，⼴泛征求标准制订⽅⾯的意⻅和建议。

2)标准起草过程

团体标准⽴项通知公示后，编写⼈员根据⼯作计划分⼯和编写要求

开展了相关⼯作。在标准起草期间，编制⼩组主编单位及参编单位组织

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了数次内部研讨会，经过多次修改，于2022年6⽉下旬完成了标准初稿

及编制说明的撰写⼯作。

3)征求意⻅情况

2022年8⽉初，标准编制⼩组先后通过现场会议、电话、微信等多

种形式征集⾏业专家相关意⻅和建议。针对征集的意⻅，标准编制⼩组

召开了研讨会，将收集到的意⻅进⾏汇总处理分析，在充分吸纳合理意

⻅的基础上，先后修改和完成标准内容。

五、标准制定的基本原则

标准编制过程中，遵循了以下基本原则：

1)标准需要具有⾏业特点，指标及其对应的分析⽅法要积极参照

采⽤国家标准和⾏业标准。

2)标准能够体现出《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场

地⼟壤中重⾦属⽣物有效态的提取⽅法》的技术要素。

3)标准能够为场地⼟壤重⾦属污染物⽣有效性表征发挥较⼤的指导

性作⽤。

4)标准需要具有科学性、先进性和可操作性。

5)要能够结合⾏业实际情况和薄膜扩散梯度技术特点。

6)与相关标准法规协调⼀致。

7)促进⾏业健康发展与技术进步。

六、标准主要内容

本标准规定了⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场地⼟壤

中重⾦属⽣物有效态的提取⽅法，正⽂部分共分七章，内容包括项⽬

任务的⽬的和意义、标准的适⽤范围、术语和定义、B-DGT装置制定

流程、提取过程参数的选择和优化实验、规范性引⽤⽂件等。

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七、与有关法律法规和强制性标准的关系

遵守和符合相关法律法规和强制性标准要求。规范性引⽤⽂件包

括：

DB52/T1465-2019《农产品产地⼟壤重⾦属镉有效态提取梯度扩散薄膜

（DGT）法》

ISO11074⼟壤质量词汇（Soilquality-Vocabulary）

GB36600-2018《⼟壤环境质量建设⽤地⼟壤污染⻛险管控标准（试

⾏）》

GB15618-2018《⼟壤环境质量农⽤地⼟壤污染⻛险管控标准（试⾏）》

HJ25.1-2019建设⽤地⼟壤污染状况调查技术导则

HJ25.2-2019建设⽤地⼟壤污染⻛险管控和修复监测技术导则

HJ25.3-2019建设⽤地⼟壤污染⻛险评估技术导则

HJ25.4-2019建设⽤地⼟壤修复技术导则

⼋、重⼤意⻅分歧的处理依据和结果

本标准起草过程中没有重⼤分歧意⻅。

九、采标程度，国内外同类标准⽔平的对⽐情况

国内外尚没有《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场地⼟壤

中重⾦属⽣物有效态的提取⽅法》这⽅⾯的标准。⼯业场地重⾦属污染

⼤多为历史遗留问题，这些污染场地的存在⼀⽅⾯带来了环境和⽣态康

⻛险，另⼀⽅⾯阻碍了城市建设和经济发展。针对⼟壤重⾦属污染物⽣

物有效性的评价仅迫性，虽然国内外在实验室进⾏⼀系列预测技术的研

究，但⽬前对场地⼟壤重⾦属⽣物有效性预测缺乏标准与规范。起草组

借鉴了各单位发布的⼟壤重⾦属有效态测定标准，根据可⾏性、显著性

进⾏了改进。

9

⼗、后续贯彻措施

做好宣传培训，建议由各⾏业主管部⻔组织、主要起草单位配合开

展标准宣贯培训⼯作，使相关检测⼈员了解标准、熟悉标准，掌握标准

的各项技术要求，加强示范效应，让标准在⾏业内得到⼴泛推⼴和应⽤，

使标准的应⽤落到实处。

对《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场地⼟壤中重⾦属⽣

物有效态的提取⽅法》团体标准执⾏情况进⾏跟踪调查，及时发现标准

中执⾏的问题，不断修改完善，提⾼标准⽔平，提⾼标准的科学性、合

理性、协调性和可操作性。

建议本标准发布之⽇起半年内实施。

标准编制⼩组

2022年8⽉

10

团体标准

《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术（B-DGT）对场地⼟壤中重

⾦属⽣物有效态的提取⽅法》

编制说明

2022年8⽉

《⽣物炭改性薄膜扩散梯度技术(B-DGT)对场地⼟壤中重⾦

属⽣物有效态的提取⽅法》

编制说明

⼀、标准制定的必要性

我国是受重⾦属污染危害较严重的国家，其中，⼟壤重⾦属污染的

潜在危害已引起⼴泛关注。重⾦属⽣物有效性是衡量重⾦属元素的迁移

性和⽣态⻛险的重要指标，⽬前针对⼟壤重⾦属⽣物有效态的评价⽅法

主要有薄膜扩散梯度法（DiffusiveGradientsinThin-films，DGT）。DGT

装置由固定层（即固定膜）和扩散层（扩散膜和滤膜）叠加组成，⽬标

离⼦以扩散⽅式穿过扩散层，被固定膜捕获，并在扩散层形成线性梯度

分布。DGT技术⽐较成熟，具有所需设备⼩、操作简单、结果可靠性⾼、

实⽤性强、易于⼤⾯积推⼴应⽤等优点。然⽽，传统DGT技术多⽤于⽔

体污染物⽣物有效性预测，因此忽略了⼟壤溶解性有机质、pH、阴阳离

--2-+2+

⼦（Cl/NO3/SO4和Na/Mg）强度等⽔化条件的影响，导致其区域适⽤

性不强，急需开发⽤于场地污染⼟壤重⾦属⽣物有效态提取的技术及相

关⽅法。本标准参考我国环境⾏业标准的相关内容，制定《⽣物炭改性

薄膜扩散梯度技术（B-DGT）对场地⼟壤中重⾦属⽣物有效态的提取⽅

法》标准，提⾼场地⼟壤重⾦属污染物⽣有效性表征技术及准确性，为

评估重⾦属污染物⻛险提供技术⽀撑，为科学合理制定场地污染⼟壤的

修复⽬标提供依据，减少场地重⾦属对环境⽣态毒害作⽤。

⼆、标准编制原则及依据

1.按照GB/T1.1－2020《标准化⼯作导则第1部分：标准化⽂件的结构

和起草规则》要求进⾏编写。

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2.本标准参考DB52/T1465-2019《农产品产地⼟壤重⾦属镉有效态提取

梯度扩散薄膜（DGT）法》等相关内容起草。

3.参照相关法律、法规和规定，在编制过程中着重考虑了科学性、适⽤

性和可操作性。

三、主要试验（或验证）情况分析

1.不同类型⼟壤pH对B-DGT提取重⾦属⽣物有效态的影响

从11个省份取0～20cm表层⽆污染的⼟壤进⾏染毒处理，采⽤传统

BCR法、HCl法、CaCl2法、DTPA法及传统DGT（C-DGT）和B-DGT⽅法

对⼟壤中的有效态Cd浓度提取或预测。相同⼟壤条件下，B-DGT提取⼟

壤中有效态Cd的能⼒普遍⾼于传统DGT。且B-DGT同C-DGT有较好的相

关性（r=0.775,p<0.01）。因此，B-DGT可以代替C-DGT⽤于不同pH⼟壤

中重⾦属有效性的预测。