閆雙堆，史小凱，劉利軍

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山西太谷030801）

Hg是一種植物非必需元素，自工業(yè)化以來，大規(guī)模的汞被排放到了環(huán)境中[1-2]。Reimann等[3]通過實地監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)歐美各國垃圾中汞含量高達(dá)2～5mg/kg。蕭蘊(yùn)英等[4]研究發(fā)現(xiàn)，西安郊區(qū)的污灌區(qū)土壤汞含量均處于0.52～0.90mg/kg之間。另外，一些化學(xué)肥料的汞含量也很高，如磷肥的平均汞含量為0.25mg/kg[5]。這些汞隨著土壤進(jìn)入植物體內(nèi)，伴隨著汞在植物體內(nèi)的積累，將會對植物造成毒害作用[6-11]、破壞微生物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性[12-13]。同時，進(jìn)入人體會對人體健康造成危害。因此，重金屬汞污染研究成為土壤污染研究的重點。

本試驗通過在外源汞添加的土壤中施入不同量的氮肥，研究氮肥對土壤中不同形態(tài)汞之間的轉(zhuǎn)化狀況的影響，同時對土壤中不同形態(tài)的汞進(jìn)行了生物有效性分析，旨在研究氮肥水平與各種形態(tài)汞轉(zhuǎn)化之間的內(nèi)在聯(lián)系，為汞污染土壤的修復(fù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試作物為油菜，品種為四月蔓，生育期為40 d。供試肥料為尿素，含氮量46%。供試土壤為石灰性褐土，其理化性狀如表1所示。

表1 供試土壤基本理化性狀

1.2 試驗設(shè)計與實施方案

本研究采用二因素完全隨機(jī)設(shè)計，采用盆栽試驗，因素A為氮肥水平，4種施肥處理分別為：T1.不施肥（CK）；T2.施尿素 0.2 g/kg；T3.施尿素0.4 g/kg；T4.施尿素0.6 g/kg。因素B為重金屬汞的含量，設(shè)每千克土壤施入氯化汞0，1，10，20mg 4個水平，共16個處理（表2），4次重復(fù)，共64盆。

表2 施肥與重金屬汞的組合

1.3 試驗實施及管理

盆栽試驗在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院試驗站進(jìn)行。2010年3月1日，選取大小均一的種子于溫室內(nèi)播種、育苗，育苗當(dāng)天澆足水，以后每2 d澆1次水。同時取過2mm篩風(fēng)干土5 kg裝入已準(zhǔn)備好的塑料盆中（盆中鋪好石子、紗布及注水管），按照表2各處理添加重金屬汞及不同量氮肥，在室內(nèi)放置穩(wěn)定1周，保持一定的含水量。3月20日，取長勢大小一致的幼苗移植到塑料盆中，每盆移植15株，定期澆水。在此期間，測定基礎(chǔ)土樣中有機(jī)質(zhì)、全磷、全氮、速效磷、速效鉀含量及pH值等基本理化性狀。4月初，期待幼苗生長穩(wěn)定后間苗，每盆留苗10株。油菜生長期間定期澆水并及時去除雜草和防治害蟲。

1.4 測定項目及方法

全Hg采用氫氟酸-高氯酸-硝酸消解原子熒光法測定。形態(tài)分級采用Tessier對重金屬的分級方法進(jìn)行，即采用連續(xù)提取程序分析可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)汞。

試驗數(shù)據(jù)采用Excel2003和DPS 7.05軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同氮肥水平與外源汞對土壤中全汞含量的影響

由圖1可知，在各種施肥條件下，土壤全汞含量隨著外源汞濃度的升高出現(xiàn)了逐漸升高的趨勢。T1水平下土壤全汞含量最大，T3水平下土壤全汞含量最低；T2水平下土壤全汞含量平均比T1水平下減少了21.6%，T3水平下土壤全汞含量平均比T1水平下減少了33.7%，T4水平下土壤全汞含量平均比T1水平下減少了30.1%；汞含量為1mg/kg處理下土壤全汞含量平均比0處理下增加了57.8%，汞含量為10mg/kg處理下土壤全汞含量平均比0處理下增加了622.9%，汞含量為20mg/kg處理下土壤全汞含量平均比0處理下增加了1 030.6%。

2.2 不同氮肥水平與外源汞對土壤汞形態(tài)分布的影響

從圖2可以看出，施入外源汞用量為0～1 mg/kg時，汞形態(tài)以殘渣態(tài)為主；汞用量為10～20mg/kg時，汞形態(tài)雖仍以殘渣態(tài)為主，但可交換態(tài)與碳酸鹽結(jié)合態(tài)比汞用量為0～1 mg/kg時顯著增加，且汞可交換態(tài)含量比碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量高，說明施入低用量外源汞對土壤汞形態(tài)影響不顯著，但施入高用量外源汞后，可交換態(tài)汞含量與碳酸鹽結(jié)合態(tài)含量顯著增加。

氮肥施入后，鐵錳氧化態(tài)汞與有機(jī)結(jié)合態(tài)汞含量變化不大，可交換態(tài)汞含量和碳酸鹽結(jié)合態(tài)汞含量顯著增加，殘渣態(tài)含量與T1水平相比有所降低，說明氮肥有助于汞的活化。

2.3 不同氮肥水平與外源汞處理下土壤中汞的生物有效性

根據(jù)相關(guān)性分析，確定本試驗中土壤汞的生物有效性系數(shù)為（可交換態(tài)汞含量+碳酸鹽結(jié)合態(tài)汞含量+鐵錳氧化態(tài)汞含量）/（可交換態(tài)汞含量+碳酸鹽結(jié)合態(tài)汞含量+鐵錳氧化態(tài)汞含量+有機(jī)結(jié)合態(tài)汞含量+殘渣態(tài)汞含量）。

施氮肥后土壤汞的生物有效性系數(shù)均比不施肥的大（圖3），T3水平下生物有效性最高，平均比T1水平提高了79.8%；T4水平次之，平均比T1水平下提高了59.0%；T2水平下生物有效性平均比T1水平提高了33.5%。汞的用量為1mg/kg時，土壤汞生物有效性系數(shù)平均比0處理提高了22.0%；汞用量為10mg/kg時，土壤汞生物有效性系數(shù)平均比0處理提高了42.8%，汞用量為20mg/kg時，土壤汞生物有效性系數(shù)平均比0處理提高了57.3%。

施氮肥處理與不同汞用量對土壤汞生物有效性系數(shù)的影響差異均達(dá)到了顯著水平。T3與T2，T3與T1，T2與T4之間對土壤汞生物有效性系數(shù)的影響差異達(dá)到了顯著水平；20mg/kg汞處理與0處理之間對土壤汞生物有效性系數(shù)的影響差異達(dá)到了顯著水平，10mg/kg汞處理與0處理之間對土壤汞生物有效性系數(shù)的影響差異也達(dá)到了顯著水平，其余的汞用量處理兩兩之間對土壤汞生物有效性系數(shù)的影響差異未達(dá)到顯著水平。

3 結(jié)論

施氮肥后能夠降低土壤中總汞的含量，同時隨著外源汞用量的升高，殘渣態(tài)汞、鐵錳氧化態(tài)汞含量顯著增加，施入高用量汞（10～20mg/kg）后，土壤中可交換態(tài)汞含量有所增加，但增加不顯著。施入后的外源汞大部分會轉(zhuǎn)化為殘渣態(tài)，少部分轉(zhuǎn)化為鐵錳氧化態(tài)。此外，施入氮肥后殘渣態(tài)汞的含量顯著減少，鐵錳氧化態(tài)汞含量顯著增加，在施入汞用量為10～20mg/kg時，可交換態(tài)汞含量亦顯著增加。不同施肥水平對土壤汞形態(tài)活化程度不同，各處理對汞的有效態(tài)轉(zhuǎn)化程度的大小順序為：T3＞T4＞T2＞T1。

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