Cd>Pb。關(guān)鍵詞:礦區(qū)土壤;重金屬;遷移;富集中圖分類號 X53文獻標識碼 A文章編號 1007-7731(2020)05-009"/>

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        鋁土礦區(qū)土壤中Cd、Pb、Ni的遷移與富集研究

        2020-04-09 08:18:03顧俐俐滕崢袁輝梁玉祥楊翠鳳
        安徽農(nóng)學(xué)通報 2020年5期
        關(guān)鍵詞:富集遷移重金屬

        顧俐俐 滕崢 袁輝 梁玉祥 楊翠鳳

        摘 要:以靖西鋁土礦區(qū)為中心,采集不同水平方向和不同深度的土壤,測定土壤中Cd、Pb、Ni的含量,探討土壤中Cd、Pb、Ni的富集特征和遷移規(guī)律。結(jié)果表明:Cd、Pb、Ni在水平和垂直方向均有不同程度的遷移和富集,水平方向表現(xiàn)為距離礦區(qū)中心越遠,重金屬含量逐漸降低;垂直方向均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,遷移難易程度表現(xiàn)為Ni>Cd>Pb。

        關(guān)鍵詞:礦區(qū)土壤;重金屬;遷移;富集

        中圖分類號 X53文獻標識碼 A文章編號 1007-7731(2020)05-0095-02

        在礦產(chǎn)資源的開采、篩選及精煉過程中,所產(chǎn)生的帶有重金屬的物質(zhì)會通過各種途徑進入到土壤環(huán)境中,造成不同程度的環(huán)境污染。Niu等[1]研究表明,重金屬在土壤中的遷移模式可分為物理遷移、物理化學(xué)遷移和生物遷移3種。Jones等[2]研究表明,游離重金屬離子可能會使得本來難溶的重金屬鹽生成絡(luò)合物和鰲合物,增大其在水中的溶解度,從而加強難溶解重金屬在土壤環(huán)境中的遷移能力,使其污染范圍增大。Wichard等[3]研究表明,植物根部的結(jié)構(gòu)裂縫可以形成主要的循環(huán)通道,而這些通道會加速重金屬的遷移行為。一直以來,重金屬的空間分布特征和遷移富集規(guī)律是學(xué)者們關(guān)注的研究問題[4-6],例如,熊霜等[7]以淮北煤田臨渙礦區(qū)為研究對象,分析了重金屬垂向方向的遷移難易程度,發(fā)現(xiàn)鎳遷移難度大于銅,鋅大于鉻,鎘大于鉛;鄧冰超等[8]研究表明,礦區(qū)水田鉛、銅、鎘和鋅在土層20~180cm,各重金屬含量先升高后降低,向下遷移到60~120cm出現(xiàn)最高濃度。為此,筆者以靖西鋁土礦區(qū)土壤為研究對象,分析了重金屬Cd、Pb、Ni在土壤中富集特征和遷移規(guī)律,以期為礦區(qū)生態(tài)經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展提供理論參考。

        1 材料與方法

        1.1 樣品采集 以礦區(qū)為中心點C向東南北3個方向各延伸2km,每隔1km為1個采樣點(表1),每個采樣點縱向采集4個土壤樣品(0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm)。采樣方法參考邢立騰[9]方法。

        1.2 實驗藥品與儀器設(shè)備 藥品主要有65%濃硝酸、38%濃鹽酸、70%高氯酸、2%硝酸溶液,主要儀器設(shè)備有AAS-5000型原子吸收分光光度計、DS-360石墨消煮儀、YP1002電子分析天平。

        1.3 土壤樣品消煮 所有樣品土壤均自然風(fēng)干,10目篩后裝袋置于干燥器中保存?zhèn)溆?。參考陳澤智[10]的方法對樣品進行消煮:稱取0.5g樣品放入消煮管中,去離子水潤濕,加入5mL王水、2~4mL高氯酸,置于已預(yù)熱的石墨消煮儀上,再將溫度設(shè)置為260℃、時間設(shè)置3h進行消煮,消煮至冒白煙、土壤變成灰白色后停止加熱。待其冷卻后,將多余的高氯酸趕出,加入2%硝酸5mL,溫度設(shè)置在140℃加熱3min,待其冷卻后進行過濾至澄清,轉(zhuǎn)入容量瓶中加入2%硝酸定容至50mL,裝至消煮瓶中保存待測。

        1.4 數(shù)據(jù)處理 利用Excel表格進行圖表繪制,使用SPSS17.0統(tǒng)計分析軟件進行差異顯著性分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 重金屬在水平方向的含量和遷移規(guī)律 由表2可知,各采樣點土壤中的Cd、Pb、Ni富集量以礦區(qū)中心點最大,CBA(東,上游)、CDE(南,下游)、CEF(北)方向均呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢,即距離礦區(qū)中心越遠,重金屬含量越低。這表明,Cd、Pb、Ni往不同的水平方向均存在不同程度的富集和遷移,遷移的難易程度從大到小依次為Ni>Cd>Pb。

        2.2 重金屬在垂直方向的含量和遷移規(guī)律 由表3可知,垂直方向土壤中Cd、Pb、Ni含量均表現(xiàn)為先上升后下降趨勢,最大值均出現(xiàn)在10~20cm土層,其中Ni含量變化幅度最大,各土層之間差異達到顯著性水平,而Pb含量變化幅度最小,各土層間含量差不顯著,垂直方向遷移難易程度表現(xiàn)為Ni>Cd>Pb。

        3 討論與結(jié)論

        重金屬污染主要影響地表土壤,而對下層土壤的影響較小[11]。研究表明,在農(nóng)業(yè)活動和浸出的雙重影響下,重金屬可持續(xù)地向下移動,從而導(dǎo)致土壤環(huán)境的持續(xù)污染[12]。重金屬的分布除受土壤自身數(shù)理性質(zhì)的影響外,還會受到了其他外界條件的影響[13-16]。因此,掌握不同重金屬在土壤中的富集和遷移規(guī)律,對于礦區(qū)的生態(tài)保護具有重要的意義。本研究中,Cd、Pb、Ni往水平和垂直方向均存在不同程度的富集和遷移,遷移難易程度均表現(xiàn)為Ni>Cd>Pb。重金屬的遷移是一個長期的過程,隨著時間推移,其遷移速度、遷移范圍也將不斷發(fā)生變化,后續(xù)仍需定期跟蹤調(diào)查。

        參考文獻

        [1]Niu L L,Yang F X,Xu C,et al.Status of metal accumulation in farmland soils across China:From distribution to risk assessment[J].Environmental Pollution,2013,176:55-62.

        [2]Jung M C.Heavy metal contamination of soils and waters in and around the Imcheon Au-Ag mine,Korea[J].Applied Geochemistry,2001,16(11):1369-1375.

        [3]Wichard T,Mishra B,Kraepiel A M L,et al.Molybdenum speciation and bioavailability in soils[J].Geochimica Et Cosmochimica Acta,2008,72(12):A1019.

        [4]蘇耀明,陳志良,雷國建,等.多金屬礦區(qū)土壤重金屬垂向污染特征及風(fēng)險評估[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2016(01):130-134.

        [5]胡海文.煤礦區(qū)土壤重金屬的遷移分布及污染溯源研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2015.

        [6]溫?zé)ň?重金屬Cd在層狀土壤中的運移特征及數(shù)值模擬[D].青島:青島大學(xué),2018.

        [7]熊霜.臨渙礦區(qū)土壤重金屬元素含量和遷移[D].淮南:安徽理工大學(xué),2017.

        [8]鄧超冰,李麗和,王雙飛,等.典型鉛鋒礦區(qū)水田止壤重金屬污染特特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2009,28(11):2297-2301.

        [9]邢立騰.城鄉(xiāng)交錯區(qū)農(nóng)田土壤中重金屬垂直遷移特征及潛在生態(tài)風(fēng)險評價[D].鄭州:河南大學(xué),2016.

        [10]陳澤智.王水消解ICP-OES測定土壤/沉積物中9種重金屬元素研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理,2018,43(01):132-135.

        [11]張乃明,關(guān)銳.山西主要農(nóng)業(yè)土壤中重金屬含量分布遷移特征及其生態(tài)效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護,1994(05):217-220.

        [12]Sterckeman T,Douay F,Proix N,et al.Vertical Distribution of Cd,Pb and Zn in Soils near Smelters in the North of France[J].Environmental Pollution,2000,107(3):377-389.

        [13]龍家寰,劉鴻雁,劉方,等.貴州省典型污染區(qū)土壤中Cd的空間分布及影響機理[J].土壤通報,2014,45(5):1252-1259.

        [14]李昌朕.重金屬離子鉛在土壤中的縱向遷移規(guī)律研究[D].淄博:山東理工大學(xué),2014.

        [15]萬紅友,周生路,趙其國.蘇南經(jīng)濟快速發(fā)展區(qū)土壤有效態(tài)鉛、鎳含量影響因素及分布特征[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2008,27(4):1566-1573.

        [16]趙志鵬.重金屬鎘的土壤分布機制及遷移轉(zhuǎn)化過程研究[D].貴陽:貴州大學(xué),2012.

        (責(zé)編:張宏民)

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