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土壤重金属污染预警试验研究

吴昆明  
【摘要】:随着社会和经济的高速发展,由人类活动产生的废弃物对生态环境的危害日益加重。区域地球化学调查资料显示,我国农用土壤中,有相当一部分已经受到不同程度的重金属元素污染,特别是在城镇及其周边地区情况更加严重,由此引起了社会各界的高度警觉。由于环境中的重金属元素不会通过自然作用自发地降解,累积在土壤中的重金属元素对农业生态环境及农产品品质等带来的现时影响已经被大量试验研究结果所证实,但是其对农业生态环境及农产品品质等造成的长期或持久影响却少有研究,有待深入和加强。 本论文以珠江三角洲某Hg异常为例,系统研究了在模拟酸雨作用下土壤中Hg等重金属元素的活化、迁移特性,即开展土壤重金属污染预警试验研究。同时,为了满足土壤重金属污染生态效应评价及预警研究的需要,还自行试制了用于土壤活性组分研究的通用型提取剂。 采用客观可行的试验方案和试验装置,对酸雨淋滤过程中重金属元素、盐基离子的活化、迁移特性进行了系统研究,取得了如下主要研究成果。 1、土壤溶液和淋滤液pH值测定结果表明,试验区土壤整体缓冲酸雨的能力比较强,在本次试验条件下,经酸雨淋滤的土壤并没有出现明显的酸化现象。 这一结果与以往类似研究中多数研究者得到的结论存在本质区别,原因可能在于此次试验的试验条件与以往研究的试验条件不同,其中最主要一点是在本次试验中使用的土壤样品的重量比以往试验均显著增大,而且使用的是土壤 WP=79 结构和组成等均未经破坏的原位土,从而使入渗酸雨与承受酸雨沉降的土壤之间的比例关系更接近自然酸雨沉降过程,以此为基础得到的试验结果应该更加客观、可靠。 2、酸雨对盐基离子活化迁移产生的影响勿庸置疑,但是,在盐基离子活化迁移的过程中,并没有出现预想中的重金属元素活化迁移现象,表明土壤中的重金属元素并不如理论分析的那样对酸雨沉降反应敏感。 酸雨淋滤过程中,活化程度最大的是Zn,尽管Zn在试验区土壤中没有出现明显的异常,但是它在土壤溶液和土壤淋滤液中的浓度却最大,是酸雨作用下活动性最强的重金属元素。其它元素,包括试验区主要的异常元素Hg以及As、Cd、Cu、Pb等,在酸雨作用下活化迁移程度都比较弱,并且在从土壤表层向深层迁移的过程中还发生再沉淀作用。对照地面水、地下水和生活饮用水质量标准分析,这些元素基本不会对水体环境乃至土壤生态环境产生负面影响,试验区水地球化学调查结果证实了这一结论的可靠性。 酸雨淋滤过程中重金属元素的活动特性一方面可能取决于土壤整体缓冲酸雨的能力,另一方面更主要的可能与其在土壤中的存在形式有关。已有大量研究结果表明,冲积平原区土壤中的Hg异常主要与Org.C有关,本次试验中又在土壤天然重砂中发现了辰砂矿物,Hg的上述存在形式特征决定了它在酸雨淋滤过程中的活动特性。 3、酸雨作用下离子的迁移过程客观存在,这一点从土壤电导率研究结果中得到了确认。进一步相态分析结果表明,受酸雨淋滤作用的影响,离子的迁移主要发生在盐基离子上,具体表现在经酸雨淋滤后表层土壤水溶态组分中盐基离子浓度降低,与此相对应的是Al离子浓度显著增高,一个直观的反映是土壤的电导率降低。在酸雨淋滤过程中,重金属元素的存在形态几乎没有发生明显的改变。 WP=80 4、通用型土壤活性组分提取剂试制结果表明,用醋酸铵+DTPA+对苯二酚混合提取剂能有效提取土壤中的活性组分,对评价土壤重金属污染的生态效应具有积极的作用。用醋酸+醋酸铵+DTPA+对苯二酚混合提取剂能有效提取土壤中的活性组分和部分缓效态组分,可以为土壤重金属污染预警研究提供依据。上述两种提取剂均能同时提取农作物营养元素和多数重金属元素,并且对土壤类型也具有广泛的适用性,充分体现了通用型的特点。 以上试验结果的取得,不仅为试验区土壤中Hg等重金属元素污染的预警试验研究提供了第一手资料,同时又为此类研究提供了可行的思路和方法,达到了研究预期研究目的,很好地完成了研究任务。


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