南方某矿区土壤重金属的形态特点及还原条件下重金属形态的转化

发布时间：2020-06-12 04:27

【摘要】：当前,环境污染已经成为全球共同关注的重要问题,而土壤重金属污染尤其受到人们重视。重金属的生物毒性不仅仅取决于重金属的总量,同时与重金属的形态分布密切相关。不同形态的重金属会产生不同的环境效应,进而影响到重金属的生物有效性、环境毒性、迁移性及转化规律。重金属的形态在土壤中并非一成不变,当土壤环境条件改变(如土壤pH、Eh、有机质的种类含量及土壤微生物等),重金属的形态同样会发生转化。大宝山矿区土壤类型属于旱地赤红壤及其发育的水稻土,有研究已探明该矿区土壤中重金属的形态分布特点以及土壤中重金属与晶质氧化铁结合的的亲和关系顺序为CdPbZnCu,那么,南方其他矿区土壤中的重金属存在方式是否与之相同呢?因此,本文选取土壤类型与之相似的衡阳矿区土壤为研究对象,旨在比较具有相似土壤类型的矿区土壤中重金属的形态分布特点及其与晶质氧化铁相结合的重金属的含量和种类上的异同。氧化还原过程是土壤中的一种基本的化学和生物化学过程,本文同时研究了改变土壤氧化还原环境对其重金属形态的影响。主要结果如下:(1)衡阳矿区土壤的粘土矿物的组分主要是高岭石、水云母和1.4 nm矿物。矿区大柏村土样的粘土矿物主要以高岭石为主,含量为54.97~73.55%,其次是水云母,含量为23.98~42.03%,1.4nm矿物的含量最少,是1.81~4.92%;而水邻村土样是以水云母为主含量为65.34~93.7%,高岭石和1.4nm矿物的含量分别为4.63~25.43%和1.77~7.7%。(2)衡阳矿区土壤中的氧化铁类型主要为针铁矿以及少量的赤铁矿。除了样品沟渠沉积物(DB1)和自然土壤(SL12)分别含有10.3%和7.6%的赤铁矿外,其余的供试样品中的氧化铁均主要为针铁矿。(3)衡阳矿区土壤中Cd、Cu、Pb和Zn的含量要明显高于当地土壤背景值,土壤重金属形态分析结果显示:Cd主要以残渣态(30.49~56.71%)为主,其次是交换态(26.65~37.72%);Pb的主要形态是易还原铁锰结合态(31.6~38.42%)、晶质氧化铁结合态(22.22~31.63%)及残渣态(30~40.79%);Cu的主要赋存形态是有机结合态(34~45%)和残渣态(39.36~57.1%);Zn主要以残渣态(42.39~76.5%)为主,其次是晶质氧化铁结合态(10.4~11.9%)和易还原铁锰结合态(8.3~22.3%)。对应胶体中重金属的形态特点是:Cd主要以残渣态(34.02~62.65%)为主;Pb的主要形态是残渣态(49.5~70.96%);Cu主要以非晶型氧化铁结合态(37.74~57.96%)为主;Zn的主要形态同样是残渣态(50.35~70.82%)(4)用盐酸羟胺和抗坏血酸作为还原剂培养广东韶关大宝山矿区重金属污染土壤,可使土壤中Cd、Cu、Pb和Zn的易还原铁锰结合态含量不同程度的减少,而交换态重金属的含量会有不同程度的增加,随着培养时间和还原剂浓度的增加,一些稳定形态(有机结合态、残渣态)的重金属会向交换态转化,在土壤培养过程中,还原剂可以增加重金属的溶解量,但这部分重金属的含量较少。(5)由于大宝山矿区与衡阳矿区土壤中重金属含量的差异、氧化铁含量的不同以及矿区环境治理不同等因素,致使两地土壤中重金属的形态分布不同以及与晶质氧化铁结合的重金属种类和含量也不相同。对应胶体中Pb、Cu、Zn和Cd与晶质氧化铁结合的含量比例分别是14.37~60.19%、11.44~18.61%、6.3~23.96%和19.66~38.77%。即衡阳矿区土壤中重金属与晶质氧化铁结合的大小顺序是PbCdCuZn。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】