共存阳离子对土壤镉有效性影响及其机制

发布时间：2020-07-10 11:56

【摘要】：镉污染在世界范围内广泛存在并日益严重,我国镉污染的土地面积已超过20万亩。与其它重金属和有机污染物相比,镉在较低浓度时就可对动植物和人产生毒害作用,且这种危害具有一定的隐蔽性和潜伏性。有鉴于此,美国、日本和欧盟诸国先后将其列入优先控制有机无机污染物黑名单,对镉在肥料、农用污泥中的含量都作出了强制性规定。长期以来有关镉在环境中的迁移动态、形态转化和生态效应逐渐成为国际环境科学领域的研究热点。吸附作用作为土壤保持离子和分子最重要的反应,控制着土壤镉的有效性。因此,降低土壤镉有效性的方法大多以吸附作用作为其理论基础,如施入石灰、粘土矿物、磷酸盐等物质能提高土壤对镉的吸附,降低镉的有效性。共存阳离子作为土壤溶液的重要组成部分,深刻影响土壤对镉的吸附。本研究在深入了解钙、锌、钾单一离子对镉吸附、镉植物有效性影响机制的基础上,探讨两两离子共存时对镉吸附、镉植物有效性的影响,进一步揭示镉离子间与土壤间相互作用的本质;并为镉污染防治时施肥的实行提供理论依据。以镉污染黄棕壤、赤红壤为对象,采用平衡法、双室法并结合常规分析方法,系统研究了钙、钾、锌单一及共存下土壤镉的吸附及植物有效性。结果表明:在相同离子强度和不同浓度下,钙、钾和锌离子单一或两两与镉共存,均能降低赤红壤中镉的吸附量;明显降低镉的在土壤固液相的分配系数(K_d~(Cd))。其中,三种离子单一体系中降低赤红壤镉吸附能力的次序为单锌单钾≈单钙;两两共存时降低赤红壤镉吸附能力的次序是锌钾≈钙锌钙钾。与单钠体系相比,钙、钾、锌共存时镉的吸附量降低68.6-98.7%。三种离子中,锌离子降低土壤对镉吸附的能力最强;钙、钾和锌离子两两共存时,锌对降低赤红壤吸附镉的能力具有决定作用。共存离子中锌的用量与K_d~(Cd)值呈显著负相关,二者间存在显著的线性(n=7)或多项式(n=16)回归关系,表明锌和钙、钾两两与镉共存,锌离子所起的作用最大。在镉高污染土壤上(镉污染水平1mg·kg~(-1)),增加钾用量,小油菜镉含量升高。钾的用量越多,促进效果越明显。与不施钾肥相比,高钾用量时,小油菜镉含量提高6.20%-29.7%。显示钾与镉共存时,土壤竞争吸附作用控制镉的植物有效性。钙用量的高低对土壤镉的植物有效性的影响具有相对不确定性。中钙用量时,钙可以降低土壤镉的作物吸收量,较不施钙时降低4.47%-15.1%。增加锌用量,土壤镉的吸附作用不再是控制小油菜镉吸收的主控因子。锌用量的增加,小油菜体内镉含量明显降低。高锌用量时,小油菜体内镉含量较不施锌肥降低28.4%-31.8%。低、高镉污染赤红壤上,土壤溶液中钙/镉比、锌/镉比与小油菜体内镉含量呈显著相关关系。其中,钙/镉比的影响为正效应;锌/镉比的影响为负效应。小油菜植株镉含量越低,其植株中钙/镉比、锌/镉比越大。在低镉污染的赤红壤上,钙/镉比对小油菜体内钙/镉比的影响为负效应;在镉污染赤红壤上,锌/镉比对小油菜体内锌/镉比的影响为正效应。在镉高污染土壤和低污染赤红壤上(镉污染水平0.6mg·kg~(-1)),施用钙、钾、锌对土壤溶液镉含量的影响为正效应(p0.05),锌为控制土壤溶液镉含量的主要因素。钙、钾用量的减少,锌用量的增加,小油菜体内镉含量明显减少,施用钙、钾、锌对土壤镉有效性为负效应(p0.05),锌为控制小油菜植株镉含量的主控因子。增加锌的比例明显抑制土壤镉的植物有效性。低镉污染赤红壤,施钙量的减少,钾用量的增加,促进小油菜对镉的吸收。在高镉污染的赤红壤上,连续
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：X53
【图文】：

吸附量,共存离子,赤红壤

2.2.3不同浓度钙锌钾共存对土壤镐吸附的影响.2.23.1不同浓度钙锌共存对赤红壤锡吸附的影响不同浓度钙锌共存能明显降低赤红壤锅吸附量，图2一7。低、高福水平时，在单一钙、锌相同浓度卜，锌离子降低福吸附量的能力明显强于钙。低锅水平下，钙浓度相同时，共存离子中锌浓度增加，明显降低镐的吸附量P(<.005)。其中以钙锌离子均为最高浓度时，对锅吸附量影响最人;与高钙单一体系相比，降低3.60%。锌浓度相同时，共存离子钙含量增加，有降低隔吸附量的趋势，共存浓度间比较，没有显著差异P(<.005)。在高锅水平下

吸附量,钾浓度,共存离子,赤红壤

项及其系数达极显著水平P(<.001)，显示锌对降低凡Cd起主要作用。.2.23.2不同浓度钾锌共存对赤红壤锡吸附的影响不同浓度钾锌共存明显降低赤红壤锅吸附量，图2一8。低、高福水平时，在单一钾、锌相同浓度卜，锌离子降低锅吸附量的能力明显强于钾。在低福水平下，钾浓度相同时，共存离子中锌浓度增加，明显降低福的吸附量(P<.005)。其中以钾锌离子均为最高浓度时，对锅吸附量影响最人;与高钾单一体系相比，降低1.91%。在低、中锌浓度下，共存离子钾浓度增加，有增加锡吸附量的趋势，共存浓度间比较，没有显著差异(P<.005)。在高锅水平下

吸附量,共存离子,钾浓度,赤红壤

(zl:)项及其系数极显著水平P(<.001)，表明锌对降低凡dc起主要作用。2.2.3.3不同浓度钙钾共存对赤红壤锡吸附的影响不同浓度钙钾共存能明显降低赤红壤福吸附量，图2一9。低、高锡水平时，单一钙、钾高浓度卜，钙离子降低锅吸附量的能力明显强于钾。在低福水平下，钾浓度相同时，共存离子中钙浓度增加，明显降低福的吸附量P(<0.05)。钙浓度相同时，共存离子钾含量增加，在低、中钙水平时泽低锅吸附量的;各水平间差异显著‘P<.005)。在高钙水平时共存浓度间比较，没有显著希异(P<.005)。在高福水平下，钙浓度相同时，共存离子中钾浓度增加，显著降低锅的吸附量(P<0.05)。钙钾离子均为最高浓度时，显著降低福吸附量。钾浓度相同时，共存离子钙含量增加

【参考文献】