【精品论文】不同淋溶方式下石英砂柱中铁锰元素的运.doc

精品论文不同淋溶方式下石英砂柱中铁锰元素的运移淀积特征阳运秀，张斌，黄丽，刘凡5（华中农业大学农业部长江中下游耕地保育重点实验室，武汉 430070） 摘要：以石英砂为材料，用不同摩尔浓度的铁锰单一或混合溶液淋溶石英砂柱 40 次，研究 淋溶液的 ph(ph5, ph3.5)、铁锰摩尔比（1:1、2:1、4:1）和淋溶方式（铁锰同时淋溶或交替 淋溶）等因素对石英砂柱中铁锰淀积和运移的影响。结果表明：1）不同淋溶方式的处理间10铁锰形态分布存在显著差异。随淋溶次数的增加，铁锰同时淋溶的砂柱内，各形态的铁锰淀积量逐渐增加，而铁锰交替淋溶砂柱内的铁锰含量随淋溶阶段而变化；2）相同淋溶方 式，不同铁锰摩尔比处理的砂柱间铁锰淀积量差异显著，淋溶液锰浓度高的处理游离锰、非晶锰的淀积量较大；3）相同铁锰摩尔比，铁锰同时淋溶处理的游离铁锰和非晶质铁的淀积量高于相应交替淋溶的，而非晶质锰反之；4）ph3.5 淋溶处理的砂柱中，铁锰淀积量总15体高于 ph5 的，以下层（25cm）含量最高，铁锰具有向下运移的规律，但在 ph5 淋溶处理的砂柱中该现象不明显；5）石英砂表面淀积的游离和非晶质铁锰随着淋溶的进行总体呈现增加的趋势，前期淀积的游离铁锰对后阶段游离铁锰的形成有促进作用，游离铁与非晶质 铁的淀积量呈正相关。关键词：石英砂柱；铁锰氧化物；淋溶；游离态；非晶质态；淀积20中图分类号：p595characteristics of iron and manganese migration and deposition in the quartz sand columns under different leaching condition25yang yunxiu, zhang bin, huang li, liu fan(key laboratory of arable land conservation(middle and lower reaches of yangtzeriver),ministry of agriculture,huazhong agricultural university,wuhan,430070)abstract: quartz sand columns were leached 40 times with single or mixed solution of iron and manganese at ph5 or ph3.5, different molar ratios（fe/mn）(1:1、2:1、4:1) and different leaching30ways(simultaneously and alternately) to study the characteristics of iron and manganese migration and deposition in the columns, and to investigate the factors affected the leaching. the results were as follows: 1) with different leaching ways, the distribution of iron and manganese had significant difference. in the quartz sand columns which were leached with mixed iron and manganese solution, the contents of different forms iron-manganese oxides deposition quantity35increased as the leaching times increasing. however, the contents of iron-manganese oxides in the quartz sand columns were periodic changing which were leached with iron or manganese solution alternately. 2) in the same leaching way, the illuviation of iron-manganese oxides was significantdifference among different treatments of molar ratio（fe/mn）. high manganese treatments leadedhigh contents of free and amorphous form of manganese oxides. 3) when molar ratio（fe/mn）40were the same, the contents of free iron-manganese oxide and amorphous iron oxide were more in simultaneously leaching columns than those in alternate conditions. 4) the contents of iron-manganese illuviation were more in the quartz sand columns which were leached with ph3.5 solutions than that of ph5, and there were the most contents in the under layers (25cm) of columns. so there was a tendency of iron-manganese migrating downward in the quartz sand columns45which were leached with ph3.5 solution. but this phenomenon was not obvious in ph5 treatments.基金项目：教育部博士点基金（20110146110027）和国家自然科学基金（no. 40971143） 作者简介：阳运秀（1987-），女，硕士研究生，主要研究方向为土壤化学 通信联系人：黄丽（1968-），女，教授，博士生导师，主要从事土壤化学方面研究. e-mail:- 3 -5) with the leaching times increasing, the contents of free and amorphous manganese oxides illuviated on the quartz sand had an overall increasing trend. the free iron-manganese oxides formed in the early time of leaching promoted the illuviation of the oxides in the latter period, and the depositions of free and amorphous iron oxides were positively correlated.50key words:quartz sand column; iron-manganese oxide; leaching; free form; amorphous form;deposition0引言土壤各相间的界面化学(主要包括电化学和表面化学)行为一直是土壤化学研究的活跃55领域1。铁和锰是土壤的重要组成元素，普遍存在于各种类型土壤中，易淀积在土壤表面， 主要以游离态、非晶态及结晶态等形式存在2。铁锰元素可以通过吸附和化学沉淀等方式在 土壤颗粒或结构体表面形成铁锰胶膜，也可以通过络合、溶解等方式从胶膜中释放到土壤溶 液3-5。铁锰氧化物参与土壤中氧化还原、沉淀溶解平衡等系列反应6, 7，具有较强的吸附功 能，能吸附土壤中的微量元素，对土壤的化学环境有重要影响8, 9。研究铁锰在土壤中的存60在形态及变化比研究其总浓度对环境的影响更具重要性10, 11，因此探讨土壤中铁锰元素的 迁移淀积规律对土壤化学环境的研究有重要意义。不同的水分状况、通气状况、ph 和 eh 等因素对土壤中铁锰的形态和迁移有很大影响。 有学者通过对水稻田干湿交替下铁形态变化的研究，发现不同土层氧化还原电位的差异导致 铁的化学行为发生显著变化，铁主要以有效态和交换态发生淋溶淀积12。土壤淹水厌氧培65养后，异化还原作用使铁的形态分布发生显著改变，具有从残渣态向氧化物结合态的活化趋 势13。石英颗粒表面铁胶膜中的铁氧化物在还原条件下会溶解，随后当土壤溶液中提供新 的铁源时，可在表面淀积更多的铁14。稻作制对锰在土壤剖面的分布产生影响，使不同土 层锰的淋溶淀积有差异15。土柱模拟研究显示，淹水种稻后土壤活性锰减少，dtpa 态锰和 交换态锰等可溶性锰的含量增加16。土壤经过酸性铁锰溶液淋洗后，铁锰离子多在其表面70发生淀积和迁移，从而导致其以不同形态或价态存在17。 目前虽有土壤中铁锰化学行为的报道，但受土壤中物质迁移长期性和复杂性的限制，对土壤中铁锰形态变化和迁移淀积的研究不多。为此，本文以石英砂为基质材料，采用砂柱淋 溶实验，模拟土壤的环境条件，研究不同淋溶方式（铁锰同时、交替淋溶）和淋溶液 ph、 浓度、铁锰摩尔比等因素对砂柱中铁锰迁移以及砂粒表面铁锰淀积的影响，以揭示铁锰的运75移和淀积特点，为土壤铁锰氧化物的研究提供理论参考。1材料与方法1.1 石英砂柱的准备供试石英砂来自湖北蕲春市，在武汉市硚口区新力建材市场购买，过 2mm 筛备用。将石80英砂在 1mol/l 的 hno3 的溶液中浸泡 48 小时（除去砂粒中的杂质），用蒸馏水洗至 ph 接近 中性，在低温下（50-60）烘干，备用。砂柱为定制的长方形透明的有机玻璃柱，长 10cm、宽 10cm、高 40cm，柱子的一面板可拆卸（装柱时，用玻璃胶将其与立柱粘合），上方敞开（便于倒入淋溶液），砂柱底部呈四椎 体漏斗状。砂柱两侧边均在距底部 1cm 和 20cm 处设通气孔。装柱时在柱子底部垫上纱网，85填入玻璃珠至第一个通气孔位置，然后将事先准备好的砂粒 3800g 装入，装柱高度约 30cm， 在砂粒表面盖上纱网，然后均匀铺上一层玻璃珠。1. 2 淋溶与取样铁锰淋溶液用分析纯的 feso4 7h2o 和 mncl2 4h2o 配制，淋溶液体积为 1.5l，用酸碱 溶液(0.1mol/l 的 naoh 或 hcl)调节 ph 至 5 或 3.5。淋溶后收集淋出液，隔天通气，每天通90气 10h 左右，淋溶间隔为 4 天（视温度和干湿情况而定）使石英砂处于干湿交替环境。每淋 溶 10 次为一个阶段，共淋溶四个阶段，各砂柱的淋溶处理如表 1。设计同时淋溶和交替淋 溶两种方式，其中同时淋溶方式是将一定浓度的铁锰混合溶液一次性倒入砂柱，使溶液完全 浸没石英砂，稳定 5 分钟后，打开砂柱下方软管放出溶液；交替淋溶与同时淋溶的方法相同， 但是淋溶液在第一、第三阶段为一定浓度的铁溶液，第二、第四阶段为一定浓度的锰溶液。95分别在淋溶 10、20、30、40 次后持续通气，待石英砂干燥后卸掉砂柱前方面板，在砂柱的 上层(5cm)、中层(15cm)和下层(25cm)各取样 15g，风干。淋出液隔次收集，取样体积为 100ml， 加入 5ml 浓 hno3 保存18。表 1 淋溶实验处理table1 the different treatment of leaching in the test编号代号c(feso4)/(moll-1)c(mncl4)/ moll-1铁锰摩尔比淋溶液 ph淋溶方式10.02/0.02t0.020.021:15铁锰同时淋溶20.02/0.02j0.020.021:15铁锰交替淋溶30.02/0.01t0.020.012:15铁锰同时淋溶40.02/0.01j0.020.012:15铁锰交替淋溶50.02/00.020560/000570.08/0.08t0.080.081:13.5铁锰同时淋溶80.08/0.08j0.080.081:13.5铁锰交替淋溶90.08/0.04t0.080.042:13.5铁锰同时淋溶100.08/0.04j0.080.042:13.5铁锰交替淋溶110.08/0.02t0.080.024:13.5铁锰同时淋溶120.08/0.02j0.080.024:13.5铁锰交替淋溶130.04/0.02t0.040.022:13.5铁锰同时淋溶140.04/0.02j0.040.022:13.5铁锰交替淋溶150/0003.5100注：t：铁锰同时淋溶；j：铁锰交替淋溶；：单一淋溶液note:t: fe-mn leaching simultaneously;j: fe-mn leaching alternately ;: single leaching solution.精品论文1051101.3 测定及分析方法淋溶后的石英砂样品中的游离铁锰用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸氢钠（dcb）提取， 非晶质铁锰用柠檬酸钠缓冲液提取；淋出液的 ph 采用 five easy ph 计 fe20 测定，淋出液 及样品提取液中的铁锰均用原子吸收光谱仪（aa-240fs）测定。石英砂样品过筛后，经真空镀铂，用扫描电镜（jeol-场发射 jsm6700f）分析，测试加 速电压为 10kv，观察形貌。实验数据用 origin8 进行处理，sas8.1 软件进行方差分析，spss statistics 17.0 软件进行相关性分析。2结果与讨论2.1 砂柱的淋出液1151201252.1.1 淋出液的 ph对 ph5 的石英砂柱，空白处理淋出液的 ph 为 5.3 左右，各处理淋出液的 ph 较空白处理 的 ph 低 1-2 个单位（见图 1a），主要是铁锰离子在石英砂表面发生水解、氧化形成 h+而使 ph 降低19。交替淋溶（0.02/0.02j 和 0.02/0.01j）处理淋出液的 ph 与淋溶阶段有着很大 的关系，当该阶段淋溶液为铁溶液时，淋出液的 ph 下降，而淋溶锰溶液时则相对升高。如 ph5 的 0.02/0.02j 处理石英砂柱淋出液的 ph 在第一阶段（淋溶铁溶液）由最初的 3.8 下降 到 3.3，第二阶段（淋溶锰溶液）末上升到 4.5，第三阶段（淋溶铁溶液）末下降到 3.0 附 近，到第四阶段（淋溶锰溶液）末时又上升至 4.0。铁锰同时淋溶的处理（0.02/0.02t 和0.02/0.01t）淋出液 ph 的变化趋势则相对平缓，与 0.02/0 砂柱淋出液的 ph 值相当，较交 替处理淋出液的 ph 低，尤其是在淋溶锰阶段，差值可达 1。这可能是因为石英砂表面的铁 锰氧化物溶解，溶液中铁锰水解后发生了离子交换，而使溶液中的 h+浓度发生变化20, 21。ph3.5 石英砂柱淋出液的 ph 与 ph5 石英砂柱的有相同趋势(见图 1b)，空白处理淋出液 的 ph 在 3.6-3.8 范围内，其他各处理的低于空白，各处理间相差不大，与 ph5 淋溶石英砂相比，ph 低 0.5-2 个单位，变化相对平缓。3.8130135淋出液ph图 1 出液的 液为5.55.04.54.03.53.00.02/0.02t0.02/0.02j淋出液ph0.02/0.01t0.02/0.01j0.02/00/03.0 0.08/0.08t0.08/0.08j0.08/0.04t0.08/0.04j0.08/0.02t0.08/0.02j1350.04/0.02t0.04/0.02j0/0石英砂柱淋 ph(a) 淋溶 ph5 的处理；0510152025303540淋溶次数/times(a)- 4 -0510152025303540淋溶次数/times(b)(b) 淋溶液为 ph3.5 的处理)fig.1 the ph of leaching liquids for different treatments (a) the treatments of ph5. (b) the treatments of ph3.5)- 15 -1401451501551602.1.2 淋出液的铁锰浓度第一阶段淋出液的铁浓度和淋溶液接近，变化甚微。高浓度的铁淋溶液变化较低浓度的 大。第二阶段时，同时淋溶石英砂柱淋出液的铁锰浓度和淋溶液浓度相近，交替淋溶的淋出 液中铁浓度在淋溶的前两次较高，然后迅速降低，到该阶段结束时几乎为 0，如处理0.02/0.02j 在第二阶段淋溶的 11 到 19 次（奇数次）淋出液铁浓度分别为 133.47mg/l、1.39 mg/l、0.87 mg/l、0.80 mg/l、0.40mg/l，逐次降低。在第三阶段，同时淋溶处理淋出液的 铁锰浓度仍与淋溶液的相近，甚至有些高于淋溶液的，交替淋溶的石英砂柱淋出液的铁浓度 和淋溶液的相近，而锰浓度则在前两次较高，之后迅速降低至 0 左右。第四阶段的情况和第 二阶段类似。2. 2 石英砂柱中游离铁锰的淀积与运移2.2.1 石英砂柱中的游离铁 不同的淋溶方式，砂柱中淀积的游离铁含量随淋溶阶段的进行而变化（见图 2、图 3）。ph5 无锰处理砂柱（0.02/0）的上层，四个淋溶阶段游离铁含量分别为 0.0233 mg/g、0.0493 mg/g、0.1667 mg/g、0.1244mg/g，逐渐升高。随着淋溶的进行，ph5 和 ph3.5 同时淋溶处 理的砂柱各层次淀积的游离铁增加，如 0.02/0.02t 上层的含量在第一、二、三、四阶段分别为 0.0644 mg/g、0.1093 mg/g、0.1671 mg/g、0.2602 mg/g，逐渐升高；交替淋溶砂柱 中淀积的游离铁与淋溶阶段有关，第一、三阶段的含量相对上升，而第二、四阶段分别比前 一个阶段下降。这可能是因为淋溶的锰溶液对石英砂上覆盖的游离铁有淋洗作用，导致其含 量降低，而在下一阶段淋溶的铁溶液又增加了石英砂表面游离铁的淀积量。ph5 交替淋溶处 理的游离铁淀积量，各阶段的均低于相应同时淋溶处理的和无锰对照（0.02/0）的，如淋溶 的四个阶段 0.02/0.02j 处理砂柱上层的含量依次是 0.0212 mg/g、0.0223 mg/g、0.0911mg/g、0.2364 mg/g，分别低于同时段的 0.02/0.02t、0.02/0 处理砂柱上层的含量。1651700.100.08游离铁含量(mg/g)0.06一阶段/stage1上0.20中0.18下0.16游离铁含量m/(mg/g)0.140.12二阶段/stage2上 中 下0.040.100.081750.020.060.040.020.000.02/0.02t 0.02/0.02j0.02/0.01t (a)0.02/0.01j0.02/00.000.02/0.02t 0.02/0.02j0.02/0.01t (b)0.02/0.01j0.02/01800.50.4游离铁含量(mg/g)0.3三阶段/stage30.20上 中游离铁含量(mg/g)下0.15四阶段/stage4上 中 下0.051850.00.02/0.02t 0.02/0.02j0.02/0.01t 0.02/0.01j (c)0.02/00.000.02/0.02t 0.02/0.02j0.02/0.01t 0.02/0.01j (d)0.02/0图 2 ph5 淋溶石英砂柱中的游离铁含量（上、中、下分别代表砂柱 5cm、15cm 和 25cm 处）fig. 2 the content of free state fe in the quartz sand columns after leaching at ph5（upper layers, middle layers and under layers represented respectively at 5cm,15cm and 25cm in the quartz sand columns.）190195200对相同层次不同处理砂柱的游离铁含量进行方差分析后发现，ph3.5 条件下每个淋溶阶段各处理间柱内的淀积量存在极显著差异（见图 3），而 ph5 淋溶砂柱差异不显著（故未标 注）。同时淋溶的石英砂表面含量显著高于交替淋溶的，差值在 0.10-0.15 mg/g 间不等， 其中高铁浓度处理，0.08/0.08、0.08/0.04、0.08/0.02(即 c(feso4)/ c(mncl4)）铁锰同时淋 溶砂柱各层次的游离铁淀积量均显著高于相应交替淋溶的。同时、交替淋溶砂柱中以处理0.08/0.04、0.08/0.02 的游离铁淀积量居高，说明淋溶液铁锰比 4:1 和 2:1 比 1:1 更利于 游离铁在石英砂表面的淀积。铁锰比为 2:1 时，0.08/0.04 同时、交替淋溶处理砂柱下层的 游离铁淀积量均高出 0.04/0.02 处理的 0.1-0.37 mg/g，淋溶液铁浓度高的处理游离铁含量 也高，说明铁锰浓度高有利于游离铁的淀积。ph3.5 同时淋溶砂柱各处理中的游离铁均以下 层含量居高，ph5 处理此现象不明显，说明砂柱中的铁在酸性淋溶条件下往下运移。这可能是溶液中的 fe2+进入石英砂柱时经氧化形成 fe(oh) 沉淀，而 fe(oh) 絮体的体积较小，容易33穿透沙层而往下运移22。205ph3.5 和 ph5 淋溶条件下，砂柱淀积的游离铁含量总体上呈相同的趋势，同时淋溶处理 的游离铁含量相应地高于交替淋溶的。ph3.5 和 ph5 淋溶处理的砂柱相比，前者淋溶液的铁 锰浓度均高于后者，前者砂柱淀积的游离铁含量也均高于后者的；ph3.5 同时淋溶处理的游 离铁含量相应显著高于交替的，ph5 淋溶的不同处理间差异不显著；相同的淋溶方式，ph3.5下不同铁锰摩尔比处理间的差异显著，摩尔比为 2:1 和 4:1 的游离铁含量更高；ph3.5 淋溶的石英砂柱中，游离铁总体呈现向下运移的规律，在 ph5 的淋溶砂柱中该现象不明显。0.25b游离铁含量(mg/g)0.20a一阶段/stage1 ab0.35上0.30ab中游离铁含量（mg/g)下 0.25a a0.20二阶段/stage2 ab 上 中c 下ab ab0.15a0.100.05cd aabc bca bc bccddfb fbccd bcdc50.00bdbcff cdc cd bdce eefd(a)(b)0.40a0.350.30a0.25 ab三阶段/stage3a a 上 中 下bb aa abcb0.500.450.40b0.350.30 a四阶段/stage4a上中b 下ca bc0.20 db0.15 dd游离铁含量mg/g0.10baa a abcd0.25 ad d b0.20b游离铁含量（mg/g)c c0.15 b cbc d b0.050.000.100.05b bcd c d(c)(d)210215图 3 ph3.5 淋溶石英砂柱中的游离铁含量(上、中、下分别代表砂柱 5cm、15cm 和 25cm 处；小写字母表示同一层次不同处理间的差异，检验水平为 =0.05，字母相同表示差异不显著)fig. 3 the content of free fe oxides in the quartz sand columns after leaching at ph3.5(upper layers, middle layers, under layers represented respectively at 5cm,15cm and 25cm in the quartz sand columns. the lowercase lettersrepresented the difference among treatments of the same layers at 0.05 level according to duncan test，sameletter within the same raw was not significantly different.)2202.2.2 石英砂柱中的游离锰与游离铁相似，石英砂上淀积的游离锰含量呈阶段性的变化。同时淋溶砂柱中淀积的游 离锰含量逐渐增多，而交替淋溶的淀积量则根据淋溶液的不同呈现不同的变化，淋溶铁溶液 则游离锰含量相应减少，淋溶锰溶液则反之，故第二和第四淋溶阶段砂柱中的游离锰淀积量 分别较第一和第三阶段的高。在第三阶段铁溶液的淋洗下，交替淋溶处理砂柱的游离锰含量 降低，几乎为 0，而同时淋溶的砂柱中淀积的游离锰增加且各柱之间差异显著，淀积量与淋 溶锰浓度呈正相关（数据未列出），各个阶段同时和交替淋溶的砂柱间游离锰含量呈现极显 著差异，淋溶液锰浓度高的，石英砂表面淀积的游离锰含量也高。225230235240对各处理相同层次淀积的游离锰含量进行方差分析。第二、四阶段，ph5 条件下，处理0.02/0.02 同时和交替处理的淋溶砂柱中淀积的游离锰含量均显著高于 0.02/0.01 处理的（见图 4-a、c）。ph3.5 淋溶砂柱中（见图 4-b、d），同时淋溶处理的砂柱各层次游离锰 淀积量显著高于相应交替处理的，且随淋溶液锰浓度的降低，游离锰淀积量显著减少。两个 ph 下，同时淋溶处理砂柱淀积的游离锰含量高于交替淋溶的，相比于游离铁，石 英砂表面淀积的游离锰含量很低，约为其 1/10，可能是锰的氧化还原电位高于铁，mn2+比 fe2+ 难以氧化，再加上石英砂表面光滑，砂粒之间空隙较大，因此锰淀积的量较铁的少 23, 24。 游离锰淀积量与淋溶液的锰浓度有关，锰浓度越高，表面淀积量越大。ph5 和 ph3.5 同时淋 溶处理砂柱的游离锰含量均以下层的淀积量居高。到第四淋溶阶段，ph3.5 交替处理的砂柱 下层游离锰含量也高于中、上层的，说明游离锰在砂柱中也向下运移，可能是锰受环境影响 较大，移动性较强，容易在砂柱中淋溶运移至下层25。ph3.5 和 ph5 淋溶处理的砂柱相比，前者淋溶液的铁锰浓度均高于后者，ph3.5 淋溶的 砂柱中淀积的游离铁含量总体高于 ph5 的。两种 ph 条件下，交替淋溶处理砂柱淀积的游离 铁含量总体呈上升的趋势，而游离锰含量随淋溶液的阶段性交替较大幅度增减，同时淋溶的 游离铁锰呈稳步上升趋势，且 ph3.5 条件下其含量显著高于相应的交替淋溶砂柱的。试验表 明，游离锰的淀积量远小于游离铁。相同的淋溶方式，ph3.5 下不同铁锰摩尔比处理间的差 异显著，2:1 和 4:1 的游离铁含量更高；游离锰淀积量与淋溶液的锰浓度有关，锰浓度越高， 表面淀积量越大。ph3.5 淋溶的石英砂柱中，游离铁锰呈现总体向下运移的规律，在 ph5 的 淋溶砂柱中该现象不明显。说明在偏酸性条件下，铁锰的迁移能力大大提高，淋溶易发生， 铁锰更容易向下运移淀积26。0.030 a0.0250.020b0.015aph5二阶段/stage2上 中 下ba a0.16a00.08a0.06 aph3.5二阶段/stage2上 中 下b游离锰含量（mg/g)0.0100.005bccb ccb游离锰含量（mg/g）0.04ccbcd e bdef e0.0000.02/0.02t0.02/0.02j0.02/0.01t0.02/0.01j0.020.00de f df d ge g e g0.040 a0.035游离锰含量（mg/g）0.0300.0250.0200.015 ba0.010(a)ph5四阶段/stage4上 中下aaaabbb0.18a0.160.14游离锰含量（mg/g）8a a0.06(b)ph3.5四阶段/stage4上 中 下bbbc db c0.0050.000c c0.04c0.020.00ddd eef e ef gf f g0.02/0.02t0.02/0.02j0.02/0.01t0.02/0.01j(c)(d)245250图 4 石英砂柱中的游离锰含量(上、中、下分别代表砂柱 5cm、15cm 和 25cm 处；小写字母表示同一层次不同处理间的差异，检验水平为 =0.05，字母相同表示差异不显著)fig.4 the content of free mn oxides in the quartz sand columns after leaching treatments(upper layers, middle layers, under layers represented respectively at 5cm,15cm and 25cm in the quartz sand columns. the lowercaseletters represented the difference among treatments of the same layers at 0.05 level according to duncan test，same letter within the same raw was not significantly different.)2.3 石英砂柱中非晶质铁锰的运移与淀积2552602.3.1 石英砂柱中的非晶质铁ph5 淋溶的石英砂柱，在前三个阶段淀积的非晶质铁含量很低，均低于 0.05 mg/g，在 第四个阶段末其含量上升(见图 5-a、b)，在 0.05-0.27 mg/g 之间。第四阶段同时淋溶的0.02/0.02t、0.02/0.01t 处理，其非晶质铁含量分别比交替淋溶 0.02/0.02j、0.02/0.01j处理的高出 0.05-0.1mg/g。ph3.5 淋溶的石英砂柱，在第四阶段，同时淋溶处理砂柱中非晶质铁的含量与第三阶段 的相近，而交替淋溶石英砂的却有明显的下降，降幅可达 90.77%，这与锰淋溶液对铁的淋 洗作用有关。同时和交替淋溶砂柱相同层次间的非晶铁含量存在显著性差异，均以铁浓度高 的砂柱中含量较高。同时淋溶处理砂柱下层的非晶铁含量最高，交替淋溶的砂柱此现象不明显。2650.100.080.06ph5三阶段/stage3上 中 下0.300.25非晶质铁含量（mg/g）0.20ph5四阶段/stage4上 中 下0.152700.04非晶质铁含量（mg/g）0.020.100.050.000.02/0.02t 0.02/0.02j0.02/0.01t (a)0.02/0.01j0.02/00.000.02/0.02t 0.02/0.02j0.02/0.01t 0.02/0.01j (b)0.02/02750.36bc0.30a非晶质铁含量（mg/g）0.24dph3.5三阶段/stage3aaab上a中 c下0.350.30baa非晶质铁含量（mg/g)0.25ph3.5四阶段/stage4a上 中c下a280bc0.18b0.12c bddbbcecdd0.20c0.150.10bbcbc dcddde0.05eee0.06fg0.000.00e ee ff(c)(d)285290图 5 石英砂柱中的非晶质铁含量(上、中、下分别代表砂柱 5cm、15cm 和 25cm 处；小写字母表示同一层次 不同处理间的差异，检验水平为 =0.05，字母相同表示差异不显著)fig.5 the content of amorphous fe in the quartz sand columns after leaching treatments(upper layers, middle layers, under layers represented respectively at 5cm,15cm and 25cm in the quartz sand columns. the lowercaseletters represented the difference among treatments of the same layers at 0.05 level according to duncan test，same letter within the same raw was not significantly different.)2952.3.2 石英砂柱中的非晶质锰与游离锰相似，淋溶石英砂中淀积的非晶质锰含量很低。在第三淋溶阶段，只有同时淋 溶的石英砂含有少量的非晶质锰，各处理间差异显著，淋溶锰浓度高的砂柱中淀积的非晶锰 含量高（数据未列出）。第四阶段，交替淋溶处理砂柱的淋溶液为锰溶液，石英砂表面淀积 的非晶质锰含量相对增加，其中 0.08/0.08j 处理下层的含量最高，为 0.1669mg/g（见图 6）。 ph5 同时和交替淋溶处理的砂柱中淀积的非晶质锰含量相当；而在 ph3.5 下，交替淋溶砂柱 淀积的非晶质锰含量极显著高于相应同时淋溶处理的，差值最高可达 0.1018 mg/g，这与游 离铁锰及非晶质铁的规律相反。ph3.5 和 ph5 淋溶砂柱中，同时和交替淋溶的砂柱相同层次300间的非晶锰含量存在显著性差异，以淋溶液锰浓度高的含量较高，各处理砂柱淀积的非晶质锰量都以下层的最高。ph3.5 淋溶砂柱中淀积的非晶质锰量总体高于 ph5 的。3050.050.04非晶质锰含量（mg/g）0.03ph5四阶段/stage4aba b上 中 下bc a0.20a0.150.10 a cph3.5四阶段/stage4上 中 下b ba abb非晶质锰含量（mg/g）0.02 ab dc c0.010.05 e bcd df cd d g e3100.02/0.02t0.02/0.02j(a)0.02/0.01t0.02/0.01j0.00fg g e h f e(b)315320325330335图 6 石英砂柱中的非晶质锰含量(上、中、下分别代表砂柱 5cm、15cm 和 25cm 处；小写字母表示同一层次不同处理间的差异，检验水平为 =0.05，字母相同表示差异不显著)fig.6 the content of amorphous mn in the in the quartz sand columns after leaching treatments(upper layers, middle layers, under layers represented respectively at 5cm,15cm and 25cm in the quartz sand columns. the lowercase letters represented the difference among treatments of the same layers at 0.05 level according toduncan test，sa