改良剂对中国两种典型土壤铜锌有效性的影响及机理

研究了改良剂对土壤铜锌有效性的影响,以期对重金属复合污染土壤的修复有一定的指导意义。在红壤与黄泥土中施用石灰、重钙和沸石,观测土壤有效态铜锌含量及pH,并测定了不同pH值下土壤有效态铜锌含量,以阐明改良剂影响土壤重金属有效性的机理。向供试土壤中外源加入一定量的铜锌溶液,制成铜、锌污染土壤,稳定平衡30d,采用CaCl2浸提法测定土壤有效态铜锌的含量。结果表明,施用改良剂能显著降低土壤铜锌的有效性,其中石灰的效果最佳,沸石次之,重钙最差。两种土壤中,复合污染下铜锌有效态含量均高于单一污染,其中铜单一污染有效态含量与复合污染差异显著(P<0.05),而锌单一污染与复合污染差异不显著(P>0.05)。可能是因为锌比铜竞争力更强,更易于被土壤吸附固定。随着土壤pH升高,两种土壤的有效态铜锌含量均显著下降,且复合污染高于单一污染;而在相同pH值下,两种土壤中有效态铜锌含量的差异不显著。可见,pH值是影响土壤重金属有效性的关键因素。改良剂影响土壤重金属有效性的主要机理在于其能显著提高土壤pH值,致使有效态重金属含量明显下降。     

作物种类对中国2种典型土壤中铜锌有效性的影响

为阐明不同作物对土壤铜锌有效性的影响,采集2种典型土壤--红壤和黄泥土,人工制成铜锌单一与复合污染的土壤(铜为50 mg/kg、锌为200 mg/kg),进行盆栽试验,观察了小麦、油菜、番茄和小白菜4种作物的生物量、铜锌浓度及土壤有效态铜锌浓度.结果表明:(1)在2种土壤上,4种作物的生物量均小于没有污染的对照,且铜锌复合污染的作物生物量总体上比铜锌单一污染的低;(2)4种作物在红壤和黄泥土上种植对土壤有效态铜、锌浓度影响的趋势一致,均为种植番茄后铜锌污染土壤的有效态铜、锌浓度最高,油菜和小白菜次之,小麦最低,即番茄>油菜和小白菜>小麦,与作物中铜、锌浓度以及富集系数的高低顺序完全相反;(3)对照、铜锌单一与复合污染土壤pH变化均不甚明显;(4)作物对土壤铜锌有效性的影响并不只是通过提高土壤pH来降低有效态铜、锌浓度,对铜锌的吸收富集作用是降低其有效性的主要机制之一.     

外源铜锌在我国典型土壤中的老化特征

采用室内培养的方法,研究了我国3种典型土壤——红壤、水稻土和褐土,在铜、锌单一污染和复合污染下的老化过程. 结果表明,有效态铜、锌（0.01 mol·L^-1 CaCl₂提取的金属）随时间先是快速下降,然后缓慢降低,大约90 d是转折点. 无论是在单一污染还是在复合污染土壤中,铜和锌的老化都没有显著差异,预示着这2个金属有相似的化学行为. 铜、锌在红壤、水稻土和褐土中的老化最适合二级动力学方程（R²为0.994 0～0.999 9, p<0.000 1）,而抛物线扩散方程拟合程度较差,说明金属有效形态向无效形态的转化过程（老化）并不完全取决于扩散作用,它是表面聚合/沉淀作用、有机质包裹作用、扩散作用等交互的结果. 铜锌在土壤中的老化显著受pH影响,在低pH土壤（红壤）,金属有效形态比例高,老化速率慢,速率常数k₂为4.36×10^-3～7.05×10^-3 kg·(mg·d)^-1;高pH土壤（褐土）中,金属有效形态比例低,老化速率快,k₂为1.095×10^-2～1.377×10^-2 kg·(mg·d)^-1. 也就是说,随土壤pH升高,金属的老化速率加快.