四种土壤的不同粒级组分特性及Cd、Pb形态分布研究

发布时间：2017-08-28 05:23

  本文关键词：四种土壤的不同粒级组分特性及Cd、Pb形态分布研究

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【摘要】：珠江流域地区作为世界制造业基地,城镇化和工业化的快速发展造成了严重的土壤重金属污染与农产品安全问题,重金属在土壤不同组分界面上的分布、形态活性是珠江流域重金属研究的重点。土壤是一个由不同比例、粒径不一、形态各异的土壤颗粒构成的复杂非均质体系,不同粒级颗粒其自身不同的物理化学性质很大程度上会影响重金属在土壤中的分布与形态活性。因此,研究土壤各级颗粒中重金属分布及其影响因素,能够为揭示重金属在土壤不同尺度界面上的环境行为提供研究基础。本研究以珠江流域地区四种不同母质发育土壤为例,针对土壤小粒级组分难以提取收集的问题,总结前人提取方法,建立超声-湿筛-连续离心的联合分级法,将土壤分为50-250μm、5-50μm、1-5μm、0.1-1μm四个组分,测定不同粒级土壤组分的组成结构与化学特性,研究不同粒级土壤组分中重金属Cd、Pb形态及其影响因素。取得的主要结果如下:(1)通过使用超声破碎、湿筛过滤、连续离心分离的联合分级提取法,将土壤按粒级大小分为不同等级组分,并且通过激光粒度仪对提取结果进行验证,证实联合分级提取法准确且高效,特别针对小粒级土壤组分的提取分级,表现出较好的准确性。(2)不同粒级土壤组分的结构组成上,随粒级减少,其主要矿物组成由原生矿物石英、云母等逐渐向次生矿物1:1型高岭石或者2:1型蒙脱石转化;同时,土壤组分的比表面积与单位孔容、孔面积明显增加,大孔在孔容增量上贡献率较高,而中孔在孔面积增量上贡献最为显著;各级组分的表面电动电位随着粒级减少会出现先减小后增加的趋势。各级组分的pH、有机质含量、游离态铁锰含量、无定形态铁锰含量一般都随粒级减小而逐渐增加,pH变化并不显著,但也有特定母质发育土壤表现出明显的差异。(3)土壤重金属Cd、Pb全量随粒级减小逐渐增加,Cd在土壤各级组分上交换态含量相对较高,且随粒级减小呈现出逐渐增加的趋势,而铁锰氧化物结合态、残渣态一般随粒级减小呈现出减小的趋势,Pb在土壤各级组分上惰性残渣态含量较高,有机结合态一般随粒径减小呈现出逐渐增加的趋势,部分样品残渣态随粒径减小而减小。(4)通过多元线性回归分析,在50-250μm组分影响重金属Cd、Pb分布的主要因素为颗粒表面电动电位,在5-50μm组分影响重金属Cd分布的主要因素为无定形态锰和pH,影响重金属Pb分布的主要因素为有机质,在1-5μm组分影响重金属Cd分布的主要因素为无定形态锰与pH,影响重金属Pb分布的主要因素为有机质与游离态锰,在0.1-1μm组分影响重金属Cd分布的主要因素为有机质与游离态铁锰,影响重金属Pb分布的主要因素为有机质。因此,随粒径减小,影响重金属分布的因素由pH、表面电动电位转为对重金属吸附更为紧密的氧化物及有机质组成。
【关键词】：土壤组分分级 理化特性 Cd/Pb形态 影响因素
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1.前言9-18
• 1.1 土壤重金属形态及性质9-10
• 1.2 影响重金属性质的土壤因素10-12
• 1.3 不同粒级土壤组分性质研究进展12-13
• 1.4 土壤组分提取及表征方法概述13-16
• 1.5 研究目的和意义16-17
• 1.6 技术路线17-18
• 2.材料与方法18-23
• 2.1 研究区域概况18
• 2.2 实验仪器与试剂18-19
• 2.3 实验方法19-22
• 2.3.1 分级提取方法19
• 2.3.2 粒径分布测定19-20
• 2.3.3 土壤组分矿物组成测定20
• 2.3.4 土壤组分比表面积及孔容孔径分布测定20
• 2.3.5 土壤组分Zeta电位测定20
• 2.3.6 土壤组分pH测定20
• 2.3.7 土壤组分有机质测定20
• 2.3.8 土壤组分游离态铁锰测定20-21
• 2.3.9 土壤组分无定形态铁锰测定21
• 2.3.10 土壤组分重金属Cd/Pb全量测定21
• 2.3.11 土壤组分重金属Cd/Pb形态测定21-22
• 2.4 数据分析22-23
• 3.结果与分析23-42
• 3.1 样品基本信息23
• 3.2 不同粒级土壤组分分级表征及方法验证23-26
• 3.3 不同粒级土壤组分组成结构特征26-30
• 3.3.1 不同粒级土壤组分矿物组成差异26-27
• 3.3.2 不同粒级土壤组分比表面积与孔容孔径分布特征27-30
• 3.4 不同粒级土壤组分化学性质特征30-37
• 3.4.1 不同粒级土壤组分的pH30-31
• 3.4.2 不同粒级土壤组分的表面电动电位31-32
• 3.4.3 不同粒级土壤组分的有机质含量32-33
• 3.4.4 不同粒级土壤组分的游离态铁锰含量33-35
• 3.4.5 不同粒级土壤组分的无定形态铁锰含量35-37
• 3.5 不同粒级土壤组分中Cd、Pb分布情况37-42
• 3.5.1 不同粒级重金属Cd、Pb全量分布37-39
• 3.5.2 不同粒级重金属Cd、Pb形态分布39-42
• 4.讨论与结论42-50
• 4.1 讨论42-48
• 4.1.1 土壤组分粒级与理化性质之间的关系42-43
• 4.1.2 土壤组分粒级与重金属Cd、Pb分布的关系43-44
• 4.1.3 各级土壤组分中影响重金属Cd、Pb分布的因素44-48
• 4.2 结论48
• 4.2.1 联合提取收集方法可行且准确48
• 4.2.2 小粒级组分相比大粒级组分在物理化学性质方面有着更高的活性48
• 4.2.3 重金属主要富集在小粒级组分中且以环境活性形态存在48
• 4.2.4 随粒级减小重金属分布的影响因素由pH、表面电动电位转为物质组成48
• 4.3 创新点48-49
• 4.4 展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-60

【参考文献】

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本文编号：747233