外源鉛在土壤中的形態(tài)分布

1、外源鉛在土壤中的形態(tài)分布摘要: 通過對加入外源鉛的砂姜黑土、黃褐土、紅壤進行培養(yǎng)處理, 測定土壤中各形態(tài)鉛及水溶態(tài) NH K和速效態(tài)磷的含量, 研究外源鉛在各類土壤中的形態(tài)分布特點及對土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明: 交換態(tài)和殘渣態(tài)的鉛為紅壤 黃褐土 砂姜黑土, 碳酸鹽態(tài)鉛為砂姜黑土 黃褐土 紅壤, 鐵錳氧化態(tài)鉛為紅壤 砂姜黑土 黃褐土, 有機結(jié)合態(tài)鉛為黃褐土 砂姜黑土 紅壤; 交換態(tài)和殘渣態(tài)所占比例隨著外源鉛的濃度增大而提高, 有機結(jié)合態(tài)的比例隨著外源鉛濃度增大降低, 碳酸鹽結(jié)合態(tài)鉛在砂姜黑土、鐵錳氧化態(tài)鉛在紅壤上則呈現(xiàn)外源鉛小于500 m g/kg 時比例增高, 大于 500 m g/kg 時比

2、例開始下降的狀況; 加入外源鉛的土壤中, 水溶態(tài)的 NH和 K的濃度增大, 使其流失的風險性增加; 水溶態(tài)磷和鉛離子生成難溶性磷酸鉛鹽被固結(jié), 使速效磷的濃度減少, 降低了水溶性磷肥的功效。關鍵詞: 外源鉛; 土壤; 形態(tài)與分布; 交換與固結(jié)中圖分類號: S153 文獻標識碼: A 文章編號: 100922242 (2008) 0120074204我國是一個水資源短缺的國家, 由此很多農(nóng)地的灌溉采用工業(yè)和生活污水, 這雖然緩解了我國緊張的水資源供需矛盾, 但同時對環(huán)境也帶來一定的影響, 尤其是污水中普遍存在著的重金屬元素鉛對土壤的影響。一方面, 在土壤中通過植物吸收和食物鏈進入人體而危害人類健

3、康; 另一方面是對土壤的理化性能的改變, 造成土壤質(zhì)地下降。而污水中鉛對于對土壤養(yǎng)分的作用, 目前雖尚無見報道, 但其影響一定存在。而這些都與鉛進入土壤后的形態(tài)特點及含量有關, 已有研究證明鉛在土壤中的遷移、富集和積累及對環(huán)境和生物效應與鉛在土壤中的存在形態(tài)有關。而不同類型的土壤, 因其組成成分、土壤 pH、溫度、濕度、陽離子交換量、有機質(zhì)含量、粘粒含量、氧化物含量及氧化還原電位 (Eh) 等因素各不相同, 又影響著外源鉛進入土壤后的存在形態(tài), 所以對不同類型土壤中鉛形態(tài)及分布特點的研究可以揭示鉛進入不同類型土壤中的化學行為, 為其污染預警和治理提供合理依據(jù)。本研究以安徽地區(qū)內(nèi)由北向南的 3

4、種主要代表土壤為研究對象, 用T essier法在土壤中重金屬的分級方法, 研究外源鉛進入土壤后鉛的各形態(tài)含量及特點, 同時研究其對土壤養(yǎng)分的影響。以 T essier 分級法測定 3 種土壤樣品中各形態(tài)鉛的含量, 根據(jù)其測定結(jié)果, 分析研究外源鉛進入 3 種土壤后各形態(tài)鉛的含量及分布特點; 同時測定各土壤樣中水溶態(tài)NH, K和土壤中的速效態(tài)磷的含量, 以分析外源鉛進入土壤后對土壤速效養(yǎng)分的影響。根據(jù) T essier 分級測定方法, 對土壤中鉛的交換態(tài)用 1m o l/L M gC l2 的溶液提取; 碳酸鹽結(jié)合態(tài)用 pH = 5 的 1 m o l/L N aOA c 的溶液提取; 鐵錳氧

5、化物結(jié)合態(tài)用 pH = 2, 加熱的 0104m o l/L NH 2OH(HC l) + HOA c(25% )的溶液提取; 有機結(jié)合態(tài)用 30%H 2O 2(pH = 2) + 0102 m o l/L HNO 3+ 312m o l/L NH 4OA c 的溶液提取; 殘留態(tài)用 x 射線熒光法測定的全量值差減其它相態(tài)后計算其結(jié)果。加入外源鉛的 3 種土壤經(jīng)培養(yǎng)后, 土壤中各形態(tài)的鉛含量都有所增加, 但其含量和增量在 3 種土壤中卻各有差異: 鉛的交換態(tài)含量在3 種土壤中都呈現(xiàn)隨著外源鉛濃度的增加而增加, 按 3 種土壤中的可交換態(tài)鉛的含量高低比較則是紅壤大于黃褐土大于砂姜黑土, 若以外源

6、鉛為 1 000 m g/kg 的處理水平與對照相比, 則增幅分別為原土壤鉛的 141159,134144, 103197 倍; 碳酸鹽態(tài)鉛的含量, 砂姜黑土含量最高其次為黃褐土、紅壤, 以處理中測定的最大濃度與對照濃度相比, 砂姜黑土增加 53131 倍, 其次為黃褐土 39129 倍, 最后是紅壤 12199 倍; 鉛鐵錳氧化態(tài)的含量: 紅壤高于砂姜黑土和黃褐土, 與本土鉛相比增加了 32167, 30169, 15154 倍; 有機結(jié)合態(tài)的鉛, 含量高低的順序為黃褐土、砂姜和紅壤, 與本土相比分別為 21107, 33169, 20121 倍, 因?qū)φ罩械狞S褐土有機態(tài)鉛含量較高, 所以在

7、處理 5 中的含量雖然高于砂姜因土, 但其增幅低于砂姜黑土; 和有機態(tài)含量的變化相近似的是殘渣態(tài), 因為砂姜黑土中殘渣態(tài)鉛含量比紅壤低, 所以雖然處理 5 中殘渣態(tài)的含量是紅壤大于黃褐土大于砂姜黑土, 但與原土鉛對比, 鉛的殘渣態(tài)中增幅最高的卻是砂姜黑土達 56199 倍, 次之為黃褐土的 45138 倍, 最后是紅壤39135倍。外源鉛進入土壤后, 各形態(tài)鉛的含量與土壤本身的性質(zhì)密切相關, 石灰性土壤中游離態(tài)的碳酸鹽含量高,使得碳酸鹽結(jié)合態(tài)鉛的含量隨著外源鉛的量的增多而增大, 如砂姜黑土中的碳酸鹽的含量; 紅壤中鐵錳氧化態(tài)的含量高于砂姜黑土和黃褐土, 源于組成紅壤的土壤中有較高的鐵、錳、鋁等

8、氧化物, 易與鉛形成閉蓄態(tài)的物質(zhì); 鉛在土壤中有機結(jié)合態(tài)含量的高低決定于土壤有機質(zhì)的含量的多少, 通常情況下, 土壤有機質(zhì)含量高則有機結(jié)合態(tài)的鉛的含量相對要高; 殘渣態(tài)與土壤的酸堿度和土壤水溶液中的陰離子種類有關, 通常情況下, 土壤的 pH 值高, 土壤鹽溶液量高, 有利于鉛的難溶物質(zhì)形成, 殘渣態(tài)的鉛含量增加的比較多,這也是砂姜黑土中殘渣態(tài)增幅高的原因; 可交換態(tài)的量包括二部分, 一是被土壤膠體所吸附的, 另一部分是存在于土壤水溶液中。土壤呈酸性, 鉛可以以離子形式存在于土壤水溶液中, 水溶態(tài)的鉛含量相對高于土壤偏堿性的土壤, 這是紅壤中可交換態(tài)含量高的因素之一。在鉛的各形態(tài)中可交換態(tài)是給

9、預環(huán)境和生物效應影響最大主要形態(tài)。因此外源鉛在土壤上的影響是酸性土壤大于中性土壤大于石灰性土壤。不同外源鉛水平下 3 種土壤中各形態(tài)鉛分布特點外源鉛進入土壤后各形態(tài)鉛的含量變化除受到土壤性質(zhì)的影響外, 外源鉛的濃度對其在土壤中的形態(tài)分布也有一定的影響。由圖 1 各形態(tài)鉛含量比例隨外源鉛處理水平在 3 種土壤中的下的變化情況可以看出: 和對照相比, 交換態(tài)和殘渣態(tài)鉛的比例在砂姜黑土、黃褐土和紅壤中皆是隨著外源鉛濃度的增加而增大, 有機結(jié)合態(tài)的所占比例則隨著外源鉛濃度的增加而下降。而砂姜黑土和黃褐土中碳酸鹽態(tài)鉛的比例則在外源鉛低于 500 m g/kg 時增加, 高于 500 m g/kg 時下降

10、。紅壤中的鐵錳氧化態(tài)鉛也是在外源鉛在低于 500 m g/kg 時隨著外源鉛量的增加而增加, 而高于 500 m g/kg 時, 所占比例開始下降。土壤中各形態(tài)鉛所占比例, 與形成相應相態(tài)的物質(zhì)的量有關: 土壤陽離子交換量和可溶鉛鹽在土壤水中的飽和度影響著土壤中可交換態(tài)鉛的含量, 鉛是二價陽離子且有相對較小的水合離子半徑, 因此具有相對較強的交換能力, 可以被土壤膠體吸附的量較多; 同時鉛的某些化合物溶度積很大, 能以很高的溶液濃度存在于土壤水中, 因此可交換態(tài)鉛的量, 在一定范圍可以一直增加, 三種土壤中可交換態(tài)比例含量隨外源鉛濃度增大而增高, 正是說明了這一點。因為土壤中很多陰離子可以和鉛

11、離子形成沉淀, 所以隨著外源鉛的增加, 鉛離子濃度的增加, 達到難溶物質(zhì)溶度積的鉛鹽增多, 殘渣態(tài)的比例增大。而與鉛形成碳酸鹽態(tài)和鐵錳氧化態(tài)及有機態(tài)的物質(zhì), 在土壤中的含量是有一定范圍的, 鉛與其作用達到飽和后, 在土壤中的含量將不再增加, 在其它形態(tài)不斷增加情況下, 所占比例就會出現(xiàn)下降。因此隨著外源鉛的濃度增高, 鉛離子在與土壤中的游離態(tài)碳酸鹽、鐵錳氧化物和有機質(zhì)形成其相應形態(tài)的鉛物質(zhì)達飽和后, 外源鉛在土壤中轉(zhuǎn)化的去向主要為二方面, 一方面是存在于土壤水溶液中, 增加可交換態(tài)的含量, 另一方面是當鉛離子的濃度達到和土壤水溶液中的某些陰離子形成難溶化合物時, 形成沉淀, 加大殘渣態(tài)的量。可

12、交換態(tài)鉛的增大, 使鉛遷移流動性增強, 對環(huán)境和生物影響加大。3結(jié)論與討論(1)可溶性外源鉛進入土壤后, 其形態(tài)分布和含量多少依土壤類型不同而發(fā)生改變: 可交換態(tài)和殘渣態(tài)在不同性質(zhì)的土壤中皆呈現(xiàn)隨著外源鉛濃度的增大, 其所占形態(tài)比例增高的趨勢。但增加的幅度依土壤的類型不同而不同。碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)和有機結(jié)合態(tài)其所占形態(tài)比例一般會呈現(xiàn)在一定濃度的外源鉛范圍內(nèi)所占形態(tài)比例增加, 但隨著外源鉛濃度的增加出現(xiàn)所占比例下降的現(xiàn)象, 這主要緣于不同類型的土壤中碳酸鹽物質(zhì)、鐵錳氧化物和有機質(zhì)的含量多少的關系。 5 鮑士旦 1 土壤農(nóng)化分析 (第三版) M 1 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1999: 31- 34, 99- 109, 202- 2051 9 包耀賢 1 黃土丘陵溝