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《华中农业大学》 2003年
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胶膜的粘土矿物组成及地球化学特点

洪军  
【摘要】: 胶膜形成于土壤裂隙或孔隙表面,处于土壤中化学和生物作用的特殊微域,是土壤固、液、气三相与植物根系相互作用和影响的交汇场所,各种物理化学及生物反应的界面,同时它又是土壤中特定成分活动、迁移、沉积的结果。因此,与土壤整体或基质相比,胶膜必定在其物质组成和化学性质上有着明显不同,由此引起的某些营养元素及有毒污染元素在胶膜上的富集、贫化及形态转变可能是影响土壤生产力与土壤环境质量的一个不应忽视的重要因素。为此,本文研究了我国华中地区几种胶膜及基质土壤的元素地球化学特点,粘土矿物组成,氧化铁类型,并分析了针铁矿的铝同晶替代以及胶膜与基质土壤对某些重金属离子吸附和氧化的特点。主要结果有: 1.胶膜的pH值和粘粒含量,K_2O、Na_2O、CaO、MgO,交换性的K、Na、Ca,Fe_2O_3,P_2O_5,Feph,非晶质铁,游离铁,铁的活化度,MnO_2,Co,Pb,Li,Cu,Zn,Ni,Cd等含量均比基质土壤的高,且大部分达到了显著或极显著差异。其中,MnO_2、Co和Pb在胶膜中大量累积,它们的平均含量分别为基质土壤的4.9倍,9.7倍和7.0倍。 2.相关分析表明:1)无论是在基质土壤还是胶膜中,pH值均与全量和交换态的K、Na、Ca、Mg极显著正相关,盐基离子含量高,它们的pH值相应就高。2)胶膜与基质土壤的氧化锰中均有Co、Ni的赋存,且胶膜中的氧化锰比基质土壤富集更多其它的重金属。3)基质土壤中Co与Ni共生,均存在于氧化锰和硅酸盐矿物的Feph中。胶膜中的Co与Ni不相关;Ni在胶膜中的赋存状态未发生大的改变,而Co在胶膜中与Ni发生了分异,部分存在于氧化锰中,另有部分与粘粒和游离铁结合。4)Cu、Zn和Cd在基质土壤中是共生的,且主要赋存在粘粒层状硅酸盐中。胶膜中则主要存在于MnO_2矿物中,且它们发生了分异。5)基质土壤中的Co、Pb并不相关。胶膜中的Co、Pb共生,相关系数达到了0.95~(**),其中大部分与氧化锰结合,另有部分存在于粘粒与游离铁中。 3.因子分析表明:1)对于基质土壤,公因子1代表风化成土作用,公因子2代表铁的活化度的作用,公因子3代表粘粒、游离铁的富集作用,公因子4代表层状硅酸盐与镉的同晶替代或吸附作用。2)对于胶膜,公因子1代表风化成土作用,公因子2和公因子3代表粘粒和氧化锰富集某些重金属的作用,公因子4代表铁的活化度与锌的关系。 4.供试黄棕壤和黄褐土的基质土壤与胶膜的粘土矿物均为水云母、1.4nm矿物和高岭石,其含量的大小顺序均为水云母>1.4nm矿物>高岭石。基质土壤中1.4nm矿物为1.4nm过渡矿物和蛭石的混合相,胶膜中1.4nm矿物全部为蛭石,无1.4nm过渡矿物。在胶膜微环境条件下,有机质的鳌合作用、pH升高、复盐基等使胶膜中1.4nm过渡矿物向蛭石发生了转化。 5.供试样品的氧化铁矿物中无赤铁矿,仅含有针铁矿。胶膜中针铁矿的铝同晶 华中农业大学硕士论文2003年5月 替代量为9.4molAI阶17.gmo1AI%,基质土壤中针铁矿的铝同晶替代量为 12.Omo认1%一19.gmolAI%。大部分胶膜中针铁矿的铝同晶替代量小于基质土壤,这 可能与胶膜中复盐基以及有机质对铝的鳌合作用使铝的活性受到抑制有关。 6.供试样品对重金属离子的等温吸附特点表明,胶膜经脱锰处理以后对重金属 离子的饱和吸附量比胶膜降低了50%一100%,表明这三种胶膜中氧化锰是吸附重金属 离子的主体。三种胶膜分别对Pb、cu、cd、Zn离子的最大吸附量顺序均为黄褐土 黄棕壤红壤,与它们的Mn仇含量大小顺序黄褐土(16.4mg/g)黄棕壤(10.omg/g) 红壤(5.smg/g)一致。 7.红壤、黄棕壤、黄褐土的胶膜经去除氧化锰后,氧化cr(m)生成Cr(VI)的量 均比它们胶膜所产生的氧化量有极大程度的降低(降低百分率为88.6%一100%),说 明红壤、黄棕壤、黄褐土胶膜中氧化锰是氧化Cr(m)的主体;不同的胶膜氧化生成 Cr(班)的量大小顺序为黄褐土红壤黄棕壤。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:S152

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【引证文献】
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