不同耕作制度对土壤中锰赋存形态及其有效性的影响

以花岗岩母质发育的旱地红壤和水稻土为研究对象，探讨了不同耕作制度下土壤中锰的赋存形态及其生物有效性。结果表明：在水旱轮作条件下，土壤中的锰更多地以代换态和晶形铁结合态存在；旱作土壤中的锰则较多地以有机态和无定形铁结合态存在．然而，单位有机质络合的锰量却是水稻土大于红壤。水旱轮作措施具有活化锰的作用，使得土壤中锰有效性更大并且主要以代换态存在。旱作土壤则不同，土壤活性锰除来自代换衣外，尚有大约４５％以有机态或无定形铁结合态存在。     

小麦根际土壤汞的分布和形态变化

采用根际箱试验和连续化学萃取法,结合氢化物原子吸收光谱法,研究了非根际和根际土壤汞形态分布特征及小麦(Triticum aestivum)生长期土壤汞形态变化.结果表明.非根际汞形态分布顺序为:残渣态>强有机质结合态>碳酸盐铁锰氧化物结合态>腐殖酸络合态>水溶态>交换态,根际汞形态分布为:残渣态>碳酸盐铁锰氧化态>强有机质结合态>交换态>腐殖酸络合态>水溶态.当外源汞进入土壤后,在小麦生长60 d内,植物吸收使残渣态汞和水溶态汞含量明显降低,交换态汞和碳酸盐铁锰氧化态汞含量增加.土壤汞污染程度越大,在小麦中积累的汞就越多.其生物毒性增强,环境危害加大.     

粤东凤凰山茶区土壤锰、锌赋存形态特征及对茶叶的有效性

采用连续化学提取法对粤东凤凰山茶区12个茶园土壤Mn和Zn的5种赋存形态特征及对茶叶的有效性进行了研究。结果发现,茶区土壤Mn平均含量为337 mg.kg-1,Zn平均含量为166.0 mg.kg-1,Mn和Zn的形态分布规律均表现为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机束缚态>可交换态>碳酸盐结合态。土壤铁锰氧化物结合态和碳酸盐结合态Mn含量以及碳酸盐结合态、有机束缚态和铁锰氧化物结合态Zn含量分别与土壤pH值呈显著正相关,可交换态Mn含量与土壤pH值呈显著负相关;有机束缚态Mn、Zn含量以及铁锰氧化物结合态Zn含量分别与土壤有机质含量呈显著正相关,而铁锰氧化物结合态Mn含量与土壤有机质含量呈显著负相关。茶区茶叶Mn平均含量为1 046.3 mg.kg-1,Zn平均含量为42.0 mg.kg-1。茶叶Zn含量分别与土壤可交换态、有机束缚态、碳酸盐结合态Zn含量以及有机质含量呈显著正相关;茶叶Mn含量分别与土壤可交换态、碳酸盐结合态、有机束缚态Mn含量呈显著正相关,而与土壤pH值呈显著负相关。土壤pH值和有机质含量对茶区土壤Mn和Zn的化学形态分布及茶叶中Mn和Zn的累积有重要影响。     

pH对宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属吸附-解吸过程的影响

高pH值是宁夏引黄灌区盐碱化土壤的显著特征,研究盐碱化土壤的高pH值对不同重金属元素的富集和释放规律,可为宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属污染的控制及治理提供科学依据。通过调节pH值,采用土柱淋溶的方法,模拟盐碱化土壤的Cd和Pb的吸附-解吸过程,研究pH对盐碱化土壤重金属Cd、Pb吸附-解吸特征、形态和生物活性的影响。结果表明:在试验设定的pH范围内,盐碱化土壤对Cd的吸附量随着pH值的升高而呈升高趋势,在pH值为8时达到峰值,对Pb的吸附量随pH的升高呈波动状变化状态,在pH值为10时达到峰值;同时,Cd的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量随吸附量变化而变化的幅度随pH值的升高而减小,Pb的解吸量随吸附量增加而呈选择性增加。随着pH的升高,Cd可交换态和碳酸盐结合态的含量变化趋势相反,生物活性基本不变,其Fe/Mn氧化物结合态、有机结合态和残渣态的含量不变;Pb可交换态和碳酸盐结合态的含量随着pH的升高而升高,生物活性增强,有机结合态的含量减少,Fe/Mn氧化物结合态和残渣态的含量不变。宁夏引黄灌区盐碱化土壤的高pH值可以降低土壤对重金属Cd、Pb的吸附,缓解重金属污染引起的生态、粮食及其食品安全压力。     

北方常见农作物根际土壤中铅、锌的形态转化及其植物有效性

采用盆栽试验结合形态分析技术研究了北方地区常见农作物对污染土壤中铅(Pb)、锌(Zn)的形态转化及其植物有效性的影响。土壤Pb、Zn形态分析结果显示,与非根际土壤相比,多数作物根际可交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态Pb比例降低,而铁锰氧化物结合态、残渣态Pb则显著增加;Zn则表现为可交换态比例略呈降低趋势,碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态与有机质结合态升高,残渣态Zn则大幅下降。这提示,作物根际土壤Pb存在由松结合态向紧结合态转化的现象,从而植物有效性降低;而根际土壤Zn的形态变化则与Pb相反,即由紧结合态向松结合态转化,相应地提高了Zn的植物有效性。     

连续浸提技术测定土壤和沉积物中硒的形态

本文建立了土壤和沉积物中硒的形态分析方法，应用连续化学浸提技术将土壤和沉积物进行连续五次抽提，根据不同形态硒的溶解度，将土壤和沉积中的硒分为可溶态（水溶态）、可交换态及碳酸盐结合态、铁－锰氧化物结合态、有机物－硫化物结合态及元素态、残渣态五种结合形态。种形态硒分级浸提的相对标准偏差均小于４．０％，总回收率（即：五种形态和与总硒的比值）为９３．２－９４．４％。     

福建丰产荔枝园土壤微量元素含量的研究

与我国红壤平均水平相比，福建丰产荔枝园土壤有效态锌、钼及水溶态硼含量较高，而活性锰及有效铜含量较低；土壤全锌、锰、钢量亦较低。在土壤ｐＨ４．５４—８．７６时，ｐＨ值与有效态钼含量呈较显著正相关，而与代换态锰、水溶态硼、有效态铁含量呈显著或极显著负相关。本文初步提出福建荔枝园土壤微量元素含量的适宜指标，可供土壤营养诊断及平衡施肥之参考。     

炼金区土壤中汞形态分布及其生物有效性

采用修正的Tessier方法和回归、偏相关等分析技术,研究了某金矿附近土壤中汞的赋存状态及其相互转化关系和生物可利用性.结果显示该区土壤中各形态汞的含量趋势为:有机结合态残渣态可交换态铁锰氧化态碳酸盐结合态,其中有机结合态汞所占比重最大在60%以上,是最重要的赋存形态;土壤中各形态汞不是独立存在的,内部存在一定的转化关系,如碳酸盐结合态汞可以转化成铁锰氧化态、残渣态的汞,而铁锰氧化态的汞与残渣态的汞之间却存在着一定的竞争关系,这种转化关系在外界条件的影响下处于一种动态平衡状态;土壤中的可交换态和有机结合态是较容易被植物吸收利用有效态的汞,其他形态汞被植物吸收较少.     

腐殖酸对土壤铅赋存形态的影响

通过室内培养试验,深入探讨了不同用量腐殖酸,对铅污染土壤中铅各形态的影响.结果表明,腐殖酸各处理均能显著降低土壤中铅的交换态(EX-),碳酸盐结合态(Cob-)和铁锰氧化物结合态(FeMn-)的含量,而有机结合态(Ob-)铅和残渣态(Res-)铅的含量则显著提高.施用腐殖酸有效地降低了铅的活性,且影响程度随腐殖酸用量的增加而显著增加.腐殖酸对土壤中铅离子的各形态含量随时间的变化的影响表现为,在培养040 d期间,随培养时间的延长交换态铅含量无明显变化,残渣态铅含量显著降低,其它三种形态均呈增加趋势;培养40 d后,随培养时间的延长各形态的含量均无显著变化.综合考虑认为施入10%质量比的腐殖酸即可显著降低铅的活性,从而可达到较好的修复效果.     

稀土工业区土壤中钍形态的植物可利用性评价

土壤中钍的生物可利用性与其对生态环境的危害密切相关.分别采用小麦盆栽培养实验和连续萃取方法研究(Triticum aestivum L.)对土壤中钍的吸收及根际土壤和原质土壤中钍形态差别.结果表明,根际土壤中钍的质量分数较原质土壤低,根际土壤和原质土壤中钍的形态分布存在一定差别,根际土壤中非残留态量较原质土壤中高.利用吸附了钍的高岭土、蒙脱土、碳酸钙、无定形氧化铁、无定形氧化锰和腐殖酸等作为小麦水培实验基质材料,并采用连续萃取方法对钍各形态的植物可利用性进行了考察.吸附材料中钍对小麦吸收的贡献指数由大到小的顺序为:高岭土、碳酸钙、腐殖酸、无定形氧化铁、无定形氧化锰、蒙脱土.由各模拟材料结合的优势钍形态,钍各形态的小麦可利用性由大到小的顺序为:离子交换态、碳酸盐结合态、有机质吸附态、无定形铁锰氢氧化物共沉淀态、晶形铁锰氢氧化物结合态.     

Soil remediation using in situ immobilisation techniques

The main objective of this study was to investigate the efficiency of different substrates to reduce the extraction of heavy metals concentration in a heavily contaminated soil. Two contaminated soils by Cu and Zn were used to evaluate the effectiveness of eight substrates (calcium carbonate, bentonite, kaolinite, charcoal, manganese oxide, iron oxide, zeolite, phosphate) to reduce metal availability and to study the change of metals speciation in different forms using sequential extraction technique (single step). Sequential extraction technique (single step, 0.11 M acetic acid, HONH₃Cl, H₂O₂+NH₄OAc, Aqua regia) was applied on contaminated soils after and before treatment to evaluate metals speciation. Results indicate that the most effective treatments in decreasing available metal concentrations were calcium carbonate, zeolite and manganese or iron oxide. Metal sequential fractionations indicate that the exchangeable fraction of Cu and Zn in contaminated soils can be transformed into unavailable forms after chemical remediation.     

石灰性土壤环境中缺锌机理的探讨

作者认为石灰性土壤中锌活性较低的原因,是由于碳酸盐导致土壤pH上升,在较高pH条件下氧化铁对锌的强烈固定,造成了大量专性吸附状态的氧化铁结合态锌及部份碳酸盐结合态锌,使交换态的有效锌含量很低,同时还证明:自然的石灰性土壤中,松结有机态锌与碳酸盐结合态是活性锌的直接给源,外源加入的锌仅为松结右机态锌。此外,石灰性土壤中各主要土壤的化学组份对外源锌的固定量高伛顺序为:氧化铁>有机质>粘土矿物>碳酸盐>氧化锰:对土壤中原有锌的固定作用大小依次为:粘土矿物>氧化铁>有机质>氧化锰>碳酸盐。     

土壤重金属化学形态的生物可利用性评价

重金属化学形态是近年来土壤化学、植物营养和环境科学研究领域的一个热点和难点,利用重金属的化学形态分布和含量变化来评价重金属的生物可利用性,有利于全面研究重金属的危害性和治理重金属污染土壤。结果表明,水溶态和交换态的重金属易被生物吸收利用,而残留态重金属一般不被生物利用,其它形态如碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态的生物可利用性主要取决于外界环境的变化。     

中南地区几种地带性土壤中的氧化铁类型与钼吸附特性

应用X射线衍射和化学分析等手段研究了中南地区几种地带性土壤中的氧化铁类型与钼吸附的关系，结果表明：供试土壤粘粒的氧化铁以晶质氧化铁为主，非晶质氧化铁含量低；砖红壤和赤红壤中的晶质氧化铁以赤铁矿为主．其次为针铁矿；红壤、棕红壤中针铁矿含量比赤铁矿含量稍高，黄棕壤中的晶质氧化铁全为针铁矿；针铁矿的平均晶粒大小（MCD）一般比赤铁矿的小，而比表面积却比赤铁矿的大；针铁矿型氧化铁的钼吸附量比针－赤混合型氧化铁的高，从砖红壤到黄棕壤．单位重量的晶质氧化铁的钼吸附量随G／（G＋H）比值的升高而增大．     

模拟降水对碱性盐化土壤中镉的淋滤及形态变化的影响

采用人工模拟方式,试验研究了不同pH值的降水对碱性盐化土壤中镉的连续淋滤效果,分析了淋洗后土壤中镉的形态变化特征。结果表明,在不同pH值降水对土壤中镉的淋滤过程中,12h内基本上达到高峰,12h后镉的淋滤量较低,随着时间的延续镉的淋洗量基本保持不变;降水有利于土壤中的镉释放,且pH值越低,镉的释放量越高。土壤盐化对降水淋洗镉的效果有一定影响,氯化物的存在,有利于镉的淋滤,淋滤量增加值在18%～94%之间,随着淋洗液pH值的增加,镉的淋滤量增加幅度减少;与对照组土壤样品相比,淋洗液pH降低利于增大硫酸盐型盐化土壤中镉的淋滤量,当pH值为中性时,镉的淋滤量减少;苏打型盐化土壤镉的淋洗效果与硫酸盐型土壤相似。模拟降水淋洗后,土壤中镉的形态发生明显变化,与淋洗前相比,土壤中镉的可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态的质量分数降低,随着淋洗液酸性的增加,降低幅度增大;镉的铁锰氧化态相对质量分数在淋洗后有所增加。     

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明：不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数（Kf值）分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数（Kf值）较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC（阳离子交换量）有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。     

土壤与酸的反应时间对土壤酸度及土壤溶液中铝离子形态分布的影响

用两种土壤研究土壤与酸的反应时间对土壤酸度及土壤溶液中铝离子形态分布的影响。结果表明，土壤溶液pH随反应时间增加而增加，安徽红壤pH的增幅大于江西红壤。在pH3.0的HNO3溶液中，土壤溶液中的总铝及Al3 均随反应时间增加而减少，而在pH3．5的HNO3溶液中，土壤溶液中总铝及Al－F络合物先随反应时间的增加而减小．然后又有所增加。     

Effect of acid rain on the fractionation of heavy metals and major elements in contaminated soils

Acid rain is a serious environmental problem worldwide. In the present study, we investigated the effect of acid rain (1:1 equivalent basis H₂SO₄:HNO₃) at pH values of 2.0, 4.0 and 7.0 on the fractionation of heavy metals (Cd, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb and Zn) and major elements (K, Na, Ca, and Mg) in contaminated calcareous soils over a 2084 h period. Heavy metals and major elements in soil samples were fractionated before and after 2084 h kinetic release using a sequential extraction procedure. Before kinetic studies the predominant fractions of K, Na, Ca, Mg, Cd and Ni were mainly associated with carbonate fraction (CARB), whereas Fe, Mn and Zn were associated with the Fe–Mn oxide fraction (Fe–Mn oxide). The highest percentage of Pb and Cu were found in the exchangeable (EXC) and organic matter (OM) fractions, respectively. After kinetic study using different simulated acid rain solutions, the major fractions of heavy metals (expect of Cu) and Na was the same as before release. Upon the application of different acid rain solutions, K and Mg were found dominantly in Fe–Mn oxide fraction, whereas Ca was in the EXC fraction. The results provide valuable information regarding metal mobility and indicated that speciation of metals (Cu and Zn) and major elements in contaminated calcareous soils can be affected by acid rain.     

豫西南环境变迁与土壤发生的研究

本文以豫西南的三个土壤剖面为对象，研究了土壤的形态、理化和矿物学特性，探索环境与土壤发生的关系．结果表明：发育在中更新世母质上的红粘土与毗邻区域的地带性土壤相比，具有较低的粘粒硅铝率、较小的风化淋溶系数和较高的游离氧化铁，既属于古环境景观影响下的产物，但又表现出有一定的复钙作用和较高的ＰＨ值．这些特性说明此种古土壤出露地表后，虽保留其残遗特征，却又进行着与现代生物气候条件相谐调的过程．