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        土壤根系土壤重金屬形態(tài)特征研究

        2017-09-01 05:12:35項(xiàng)萌闞嘯林
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年23期
        關(guān)鍵詞:根際土壤

        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

        中圖分類號:TF81 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號: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180~210m,附近有江遼、江葉、上屯、下屯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18h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.endprint

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