土壤根系土壤重金屬形態(tài)特征研究

1、    土壤根系土壤重金屬形態(tài)特征研究    項(xiàng)萌+闞嘯林摘 要：對冶煉區(qū)中重金屬sb、as、pb、zn、cu、cd進(jìn)行了賦存形態(tài)分析。為進(jìn)一步分析sb、as等重金屬從土壤進(jìn)入到農(nóng)作物體系的遷移機(jī)理提供基礎(chǔ)依據(jù)。關(guān)鍵詞：根際土壤；重金屬形態(tài)；生物有效性：tf81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a ：2095-2945（2017）23-0191-02近年來，越來越多的土壤受到重金屬污染。就世界范圍來看，全世界每年平均排放汞115萬t，錳1500萬t，銅340萬t，鉛500萬t，鎳100萬t。據(jù)估計(jì)，我國受重金屬污染的耕地面積已達(dá)到2000萬hm2，約占耕地面積的1/5，每年

2、因?yàn)橥寥牢廴径鴾p產(chǎn)糧食1000多萬t，另外還有1200萬t糧食重金屬超標(biāo)，二者的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)200多億元1。冶煉廠是土壤重金屬的一個(gè)重要來源，其生產(chǎn)過程中排放的大量有毒有害物質(zhì)通過大氣沉降、廢渣滲濾和污水灌溉進(jìn)入土壤，致使周邊土壤受到不同程度的污染2，3。土壤重金屬含量污染不但影響種植作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，還通過食物鏈對動(dòng)物和人體產(chǎn)生危害4。而且也是影響大氣和水環(huán)境質(zhì)量的重要污染源。因此，其成為當(dāng)今環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)5。1 研究區(qū)域及冶煉廠概況本文所研究的冶煉廠位于廣西西北部河池市金城江區(qū)，北緯108°02，東經(jīng)24°42，海拔180210m，附近有江遼、江葉、上屯、下屯

3、4個(gè)村落。冶煉廠三面環(huán)山，背靠將軍山，南臨乾獨(dú)大山，西南方向?yàn)橐粺o名山。由于銻冶煉廠位于山間谷地，地形閉塞，廢氣煙塵往往難以擴(kuò)散，易在局部富集、沉降，造成冶煉廠周圍環(huán)境污染更加嚴(yán)重，引起樹木枯死，農(nóng)作物欠收，對人體健康也有很大危害。冶煉廠的冶煉礦石主要是輝銻礦（sb2s3）、輝銻鐵礦（fesb2s4）、斜硫銻鉛礦（pb5sb8s17）等，主要產(chǎn)品為銻銅合金、鉛鉍合金、鉛銻有價(jià)金屬、銻白焦銻酸鈉。冶煉區(qū)土壤中水溶態(tài)的金屬元素，除了因淋濾作用發(fā)生遷移擴(kuò)散外，還有一部分則主要被生長的農(nóng)作物根系所吸收，進(jìn)而傳輸?shù)睫r(nóng)作物地上部分。通過對冶煉區(qū)農(nóng)作物中sb、as等重金屬含量的研究，可分析sb、as等重金屬

4、在農(nóng)作物體中的分布特征，亦可為進(jìn)一步分析sb、as等重金屬從土壤進(jìn)入到農(nóng)作物體系的遷移機(jī)理提供基礎(chǔ)依據(jù)，同時(shí)有助于探尋銻冶煉區(qū)環(huán)境中的適生農(nóng)作物。2 試驗(yàn)方法植物體內(nèi)重金屬形態(tài)連續(xù)提取所用的提取劑依次為：80%乙醇、去離子水、1mol/l氯化鈉溶液、2%醋酸、0.6mol/l鹽酸。其中80%乙醇提取以硝酸鹽、氯化物為主的無機(jī)鹽和氨基酸鹽；去離子水提取水溶性有機(jī)酸鹽，磷酸二氫鹽等；1mol/l氯化鈉提取果膠酸鹽，與蛋白質(zhì)呈結(jié)合態(tài)或吸著態(tài)的金屬；2%醋酸提取難溶于水的磷酸鹽、0.6mol/l鹽酸提取草酸鹽。具體方法如下：準(zhǔn)確稱取2.500g鮮樣，置于燒杯中，加入50ml提取劑，在30恒溫箱內(nèi)放置1

5、8h后回收提取液，再在放置樣品的燒杯中加入等體積的同樣提取液，浸取2h后再回收提取液，以后再重復(fù)兩次。收集4次提取液（共200ml）于燒杯中，在140電熱板上蒸發(fā)近干后，用4：1的硝酸和高氯酸15ml消解定容6。3 結(jié)果與討論農(nóng)作物根際土壤sb等有害元素含量見表。通過表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：農(nóng)作物根際土壤中含量較高的元素是sb、as、pb、cu和zn。sb、as、pb是對植物生長有毒有害的元素，cu、zn是植物生長所需微量元素，但超過一定量也會(huì)對植物生長產(chǎn)生毒害作用。sb、as、pb、cu和zn均超過農(nóng)作物正常生長土壤的含量7。根據(jù)歐共體參比司對土壤重金屬形態(tài)進(jìn)行分級，可把土壤重金屬劃分為乙酸可提取

6、態(tài)（包括水溶態(tài)、交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)）、可還原態(tài)（即鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)）、可氧化態(tài)（即有機(jī)結(jié)合態(tài)和重金屬硫化物）和殘?jiān)鼞B(tài)，按照改進(jìn)的bcr四步提取法，依次提取四種形態(tài)，并把農(nóng)作物根系土壤各樣點(diǎn)、各種形態(tài)的實(shí)測數(shù)據(jù)加以平均，可得土壤中sb、as、pb、zn、cu、cd的形態(tài)分布特征，見圖1。總體來看，農(nóng)作物根系土壤中六種不同元素各種形態(tài)所占比例也各不相同。其中90.8%的sb、93.6%的as、65.4%的pb、63.1%的 zn、71.3%的cu、68.2%的cd在農(nóng)作物根系土壤中是殘?jiān)鼞B(tài)。殘?jiān)鼞B(tài)是指重金屬中與礦物晶體結(jié)構(gòu)緊密相連的部分，通常很難被植物利用。sb的形態(tài)分布趨勢為殘?jiān)鼞B(tài)>乙酸

7、可提取態(tài)>可還原態(tài)>可氧化態(tài)；as元素的形態(tài)分布為殘?jiān)鼞B(tài)>乙酸可提取態(tài)>可還原態(tài)>可氧化態(tài)；pb元素的形態(tài)分布為殘?jiān)鼞B(tài)>乙酸可提取態(tài)>可氧化態(tài)>可還原態(tài)；zn的形態(tài)分布為殘?jiān)鼞B(tài)>乙酸可提取態(tài)>可氧化態(tài)=可還原態(tài)；cu的形態(tài)分布為殘?jiān)鼞B(tài)>乙酸可提取態(tài)>可氧化態(tài)>可還原態(tài)；cd的形態(tài)分布為殘?jiān)鼞B(tài)>可氧化態(tài)>乙酸可提取態(tài)>可還原態(tài)。用乙酸可提取態(tài)值來表示重金屬的生物有效性大小，即在農(nóng)作物生長期間可以被它直接利用的量。由此可見土壤中重金屬的含量并不能完全說明其對農(nóng)作物危害性的大小，只通過含量高低來評價(jià)重金屬

8、污染水平存在一定的局限性。可見土壤中sb的生物有效性低，baroni et al.（2000）和hammel et al.（2000）也報(bào)道了銻礦區(qū)土壤中sb的生物有效性低8，9，當(dāng)土壤中sb已易遷移形式，即生物易利用態(tài)存在時(shí)，易被植物吸收（baroni et al.，2000； hammel et al.2000；he，2007）8，9，10。因此，盡管研究區(qū)內(nèi)土壤中生物易利用態(tài)含量百分比很低，但是由于土壤中總sb含量高，仍然有大量的sb被農(nóng)作物有效吸收，并積累于農(nóng)作物體內(nèi)。此外，在外界環(huán)境擾動(dòng)下，可氧化態(tài)和可還原態(tài)也可能釋放，被農(nóng)作物吸收，具有潛在威脅。參考文獻(xiàn)：1杜平.鉛鋅冶煉廠周邊土壤中重金屬污染的空間分布及其形態(tài)研究d.中國環(huán)境科學(xué)研究院，2007.endpri