【摘要】：團(tuán)聚體顆粒組是土壤的最基本結(jié)構(gòu)單元,是礦物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)、生物質(zhì)相互作用在特定條件下的組合,隨著土壤有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化和更新,團(tuán)聚體也會更新,從而導(dǎo)致團(tuán)聚體顆粒組組成物質(zhì)的分異,所以不同粒徑的團(tuán)聚體顆粒組對外源污染物的環(huán)境功能也可能產(chǎn)生差異。 本文選擇太湖地區(qū)典型水稻土,研究其不同粒徑團(tuán)聚體顆粒組對外源污染物重金屬和有機(jī)污染物的吸附-解吸特性及影響因素,以期探討外源污染物在團(tuán)聚體顆粒組中的遷移轉(zhuǎn)化特性,為理解田間土壤環(huán)境過程提供科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 1、水稻土團(tuán)聚體顆粒組對重金屬鎘(Cd2+)的吸附符合Freundlich等溫吸附方程,吸附容量以黏粒組最高,粗砂粒組次之,粉砂粒組最低。然而團(tuán)聚體顆粒組對Cd2+的貢獻(xiàn)率卻以粉砂粒組和細(xì)砂粒組最高。團(tuán)聚體顆粒組對Cd2+吸附量高于原土,可能意味著傳統(tǒng)處理土壤的化學(xué)研究低估了重金屬的環(huán)境移動性。團(tuán)聚體顆粒組對Cd2+的吸附能力隨著有機(jī)質(zhì)含量的升高而升高,與其中陽離子交換量(CEC)和游離氧化鐵(Fed)的含量呈顯著正相關(guān)。不同團(tuán)聚體顆粒組對Cd2+的解吸特點不同,黏粒組對Cd2+的解吸率(CaCl2解吸)僅為8.4%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它的團(tuán)聚體顆粒組,說明黏粒組對Cd2+的專性吸附能力高于其它團(tuán)聚體顆粒組。 2、兩種不同發(fā)生類型的水稻土-黃泥土和烏柵土團(tuán)聚體顆粒組對重金屬銅(Cu2+)的吸附特性均符合Freundlich和Langumir方程,均以黏粒組及粗砂粒組對Cu2+的吸附容量最大。然而細(xì)砂粒組和粉砂粒組是決定土壤Cu2+吸附量的主要貢獻(xiàn)者。不同團(tuán)聚體顆粒組與原土間的吸附量不一定都具有加和性,在Fed含量較低的烏柵土中,團(tuán)聚體顆粒組與原土之間的Cu2+吸附量則加和性較好。在較低Cu2+濃度時,團(tuán)聚體顆粒組對Cu2+的吸附率皆達(dá)到100%,然而隨著Cu2+濃度的升高,吸附率則都降低,以黃泥土團(tuán)聚體顆粒組降低的幅度較快,特別是粉砂粒組。黏粒組和粗砂粒組對Cu2+的固持能力要高于其它團(tuán)聚體顆粒組。對同一團(tuán)聚體顆粒組來說,黃泥土對Cu2+的吸附能力明顯低于烏柵土。團(tuán)聚體顆粒組對cu2+的最大吸附量與其中的有機(jī)碳、Fed的含量顯著相關(guān),但土壤有機(jī)質(zhì)(SOM)是影響團(tuán)聚體顆粒組吸附與固持Cu2+的優(yōu)先因素。此結(jié)果說明不同發(fā)生類型土壤團(tuán)聚體顆粒組對重金屬的吸附解吸特性和優(yōu)先影響因素是相同的,僅表現(xiàn)為吸附容量的差異。 3、去除不同發(fā)生類型水稻土團(tuán)聚體顆粒組的Fed后,黃泥土團(tuán)聚體顆粒組對Cu2+的吸附量下降了5.9%(細(xì)砂粒組)-40.4%(粗砂粒組),原土僅降低2.9%,而H202處理后Cu2+的吸附量下降以粗砂粒組最高超過了80%,以黏粒組最低僅為15%,原土為88%；然而DCB處理后,烏柵土團(tuán)聚體顆粒組對Cu2+的吸附量下降了30%(粗砂粒組)-75%(粉砂粒組),原土為44.5%,H2O2處理后團(tuán)聚體顆粒組對Cu2+的吸附量下降了2.0%(粗砂粒組)-15%(細(xì)砂粒組),原土為3.4%。DCB處理后,兩土壤解吸率變化較小,H202處理后黃泥土解吸率上升超過80%(除黏粒組9.5%),而烏柵土以粉砂粒組升高最多僅為5.2%；在去除SOM或Fed后,兩種水稻土不同團(tuán)聚體顆粒組對Cu2+的保持能力都有一定程度的下降。特別是,黃泥土的團(tuán)聚體顆粒組(除黏粒組外)在去除SOM后對Cu2+幾乎沒有保持能力。這些結(jié)果再次表明粗砂粒組在金屬吸附中的重要性,且優(yōu)先吸附與不同穩(wěn)定狀態(tài)SOM結(jié)合的重金屬。因此,水稻土SOM的更新與轉(zhuǎn)化對水稻土環(huán)境中重金屬保持和化學(xué)遷移有重要影響。 4、不同施肥處理對團(tuán)聚體顆粒組中吸附的菲含量有較大影響,其中以化肥區(qū)(CF)菲含量最高,其次為無肥區(qū)(NF),常規(guī)區(qū)(CFM)和秸稈區(qū)(CFS)的菲含量最低。不同施肥處理下,團(tuán)聚體顆粒組中吸附的菲具有相似的特點,主要分布在黏粒組和粗砂粒組,與團(tuán)聚體顆粒組中吸附的重金屬具有相似的特點,然而貢獻(xiàn)率卻以細(xì)砂粒組和粗砂粒組最高。長期施肥處理對原土和團(tuán)聚體顆粒組中吸附的菲移動性均無顯著影響,在電解質(zhì)作用下菲均無溶出。因此,長期不同施肥處理在影響團(tuán)聚體顆粒組的組成、有機(jī)碳含量的同時,也可對團(tuán)聚體顆粒組中吸附的菲含量有著顯著的影響。 5、團(tuán)聚體顆粒組對外源菲的吸附等溫線可用Freundlich方程較好的擬合,以黏粒組和粗砂粒組對菲的吸附能力較強(qiáng),與團(tuán)聚體顆粒組對重金屬吸附特性相似,貢獻(xiàn)率卻以細(xì)砂粒組和粗砂粒組最高。然而,不同團(tuán)聚體顆粒組的logKoc值較接近,說明SOM是影響團(tuán)聚體顆粒組吸附菲的優(yōu)先因素。不同施肥處理下,CF降低了團(tuán)聚體顆粒組對菲的吸附量,而CFS和CFM卻相反,然而未影響團(tuán)聚體顆粒組的吸附特性。團(tuán)聚體顆粒組去除SOM后對菲的吸附量均大幅下降,表明有機(jī)質(zhì)對菲的吸附具有重要作用。團(tuán)聚體顆粒組預(yù)吸附Cu2+后,對菲的吸附量增加。不同施肥處理下原土對菲的循環(huán)吸附/解吸試驗結(jié)果表明吸附到固相的菲有相當(dāng)一部分難以再解吸進(jìn)入液相,即存在著不可逆吸附行為,并且以CFM和CFS對菲的不可逆吸附量較大。團(tuán)聚體顆粒組對菲同樣存在不可逆吸附現(xiàn)象。 6、水稻土團(tuán)聚體顆粒組對重金屬和有機(jī)污染物的吸附均可以用Freundlich方程描述,然而對重金屬的吸附也可以用Langumir來擬合；團(tuán)聚體顆粒組對重金屬和有機(jī)污染物解吸分別用Freundlich和線性方程描述。黃泥土團(tuán)聚體顆粒組對重金屬和有機(jī)污染物的吸附與原土相比都存在不可加和性,并且以粗砂粒組和黏粒組對外源污染物的吸附容量較大,然而重金屬的貢獻(xiàn)率以細(xì)砂粒和粉砂粒最大,有機(jī)污染物的貢獻(xiàn)率則以細(xì)砂粒和粗砂粒組最大,說明野外土壤對外源污染物重金屬和有機(jī)污染物的主要作用單元是不同的。另外,團(tuán)聚體顆粒組對重金屬的解吸率都較低,依重金屬類型而異,說明團(tuán)聚體顆粒組對重金屬的吸附主要以專性吸附為主；相比之下,團(tuán)聚體顆粒組對有機(jī)污染物的解吸則存在著不可逆現(xiàn)象。就影響因素而言,團(tuán)聚體顆粒組對外源重金屬和有機(jī)污染物的吸附解吸過程都優(yōu)先受有機(jī)質(zhì)的影響。化肥配施有機(jī)肥降低了團(tuán)聚體顆粒組吸附的菲含量,卻增加了對外源有機(jī)污染物的吸附量,充分體現(xiàn)了團(tuán)聚體顆粒組中生物質(zhì)所起的重要作用。不同發(fā)生類型土壤團(tuán)聚體顆粒組對重金屬的吸附解吸特性及優(yōu)先影響因素是相同的,表現(xiàn)為吸附容量的差異；而不同發(fā)生類型土壤對有機(jī)污染物的行為還需要進(jìn)一步研究。
【圖文】：

隨粒徑變粗而增大的趨勢，并以粗砂粒組為最高。相關(guān)性分析表明，團(tuán)聚體對C矛十的吸附力隨著有機(jī)質(zhì)含量的升高而增大，與其中Fed和CEC含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(圖2一3)。因此，，豁粒組和粗砂粒組對c矛十的吸附能力強(qiáng)與這些粒組中Fed和cEc含量高有直接的關(guān)系(王果等，1995;陳懷滿等，1988)。nUn

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