（土壤学专业论文）水溶性有机物（dom）对土壤中cd、zn吸附的影响.pdf

华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 在 如需保密，解密时间年月日 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究- r 作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 研究生戥；附帆卅年石月夕日 学雠文储张去所导师张柳确 。 签名甘期：沙一佯钥乃日签名日期：，口占年占月，罗日 注；请将本表直接装订在学位论文的扉页和目录之间 厂 水溶性有机物( d o m ) 对土壤中c d ，z n 吸附的影响 摘要 随着土壤重金属污染的愈加严重，对重金属在土壤上吸附行为的研究已成为世 界土壤学和环境科学领域的一项重要课题。水溶性有机物( d i s s o l v e do r g a n i c m a t t e r ，d o m ) 是土壤中有机和无机污染物的载体、重金属的有机配体，对受重金 属污染土壤的修复起重要的作用。 本文通过等温吸附实验，研究了分别提取于稻秆、菜叶和污泥的3 种d o m 在 不同温度条件下对不同酸度的2 种土壤c d 、z n 单一及复合吸附的影响，初步分析 了其作用机制。取得的主要结果如下： 1 供试土壤对重金属的吸附数据均可用l a n g m u i r 方程拟合，相关系数达0 9 5 以上。拟合计算结果表明，不添加d o m 的c d 、z n 的复合吸附和单一吸附相比 较，结合系数k 和吸附最大值x m 都有明显的变化。c d 和z n 共存时其最大吸附量 较单一吸附时都明显减少，而z i i 在土壤上的结合系数k 增大，c d 的结合系数k 减小所以，当c d z n 共存时，z n 在土壤上的吸持能力较c d 强。 2 无论重金属是单一吸附还是复合吸附，在1 号土中d o m 促进c d 、z n 的吸 附，在2 号土中抑制其吸附，且d o m 对重金属在2 种土壤上吸附的影响效果不 同，其受d o m 影响程度为1 号土( p h 4 8 9 ) 2 号土( p h 7 3 1 ) 。2 0 下土壤添 加稻秆d o m 后，单一吸附中，1 号土c d 、z n 的最大吸附量分别增大了5 2 6 和 4 6 7 ；2 号土c d 、z n 的最大吸附量分别减少了1 8 2 和9 1 ；c a - z n 共存时，1 号土c d 、z n 的最大吸附量分别增大了4 5 0 和3 2 5 ；2 号土c d 、z n 的最大吸附 量分别减少了1 2 6 和4 1 1 。可以看出，在复合吸附中，d o m 对c d 在1 号土壤 上吸附的促进作用较z n 大，对z n 在2 号土壤上吸附的抑制作用较强。 3 在2 0 下向土壤中分别添加稻秆d o m 、污泥d o m 和菜叶d o m 后，单一 吸附中，3 种d o m 对c d 、z i i 在1 号士上吸附的促进作用为菜叶d o m 污泥 d o m 稻秆d o m ，而对c d 、z n 在2 号土上吸附的抑制作用为稻秆d o m 污泥 d o m 菜叶d o m 。c d z n 共存时，d o m 对土壤上c d 、z n 吸附的作用效果与单一 吸附时相同，即在1 号土中d o m 对c d 、z n 吸附的促进作用大小为菜叶d o m 污 泥d o m 稻秆d o m ；在2 号土中d o m 对两种金属离子吸附的抑制作用大小为稻 秆d o m 污泥d o m 菜叶d o m 。 4 在2 0 、3 0 和4 0 下，单一吸附的对照处理中，当加入c d 的浓度为1 5 - 3 0 0m g l 1 时，c d 在1 号土上的吸附量分别为3 9 6 3 9 9 1 m g k 分1 ，4 2 8 - 4 0 0 8 m g k 分1 和 4 8 7 4 2 7 2 m g k 岔1 ；加入稻秆d o m 后，c d 的吸附量分别为4 7 9 - 7 4 7 3 m g k 分1 ，4 9 8 - 华中农业大学2 0 0 6 届硕士毕业论文 7 6 1 5 m g k g 1 和5 3 8 7 9 6 7 m g k g 1 。同样条件下，无d o m 存在时，该土壤对z n 的吸附量分别为4 2 5 4 0 1 8 r a g k g 1 4 6 7 d 2 6 5 m g k g 1 和5 1 1 - 4 3 2 9 m g k 分1 ；加入稻秆 d o m 后，z n 的吸附量分别为5 2 7 - 7 9 6 2 m g k g 1 ，5 4 2 - 8 2 7 9 m g k g 和5 6 8 - 8 3 6 1 m g k g 1 。可以看出，在一定温度范围内，随温度升高，c d 和z n 在土壤上的吸附量都增 大。c d z n 共存时，表现出与单一吸附同样的规律，即在对照及加入稻秆d o m 后，随着温度升高，c d 、z n 在土壤上的吸附增强。 综上结果可知，d o m 对土壤重金属离子吸附的影响不仅取决于土壤、d o m 来 源与浓度、以及重金属的性质，还与温度等外界因素有关。d o m 在酸性土壤中对 c d 、z n 的吸附主要起促进作用，而在中性土壤中主要表现的是抑制作用。不同 d o m 对土壤c d 、z n 吸附的影响不同，供试3 种d o m 中，菜叶d o m 在酸性土壤 中的促进作用较大，而污泥和稻秆d o m 在中性土壤中的抑制作用较大，可能与它 们的有机质含量和功能团有关。无论是否添加d o m ，随温度升高，c d 、z n 在土壤 上的吸附都增强。c d z n 共存时，z n 在土壤上的吸持能力较c d 强，但在酸性土壤 中，d o m 对c d 在土壤中吸附的促进作用较z n 大，在偏中性的土壤中d o m 对z n 在土壤上的抑制作用更强。 通过对不同来源和浓度d o m 存在下，不同温度、不同土壤等温吸附重金属 c d 、7 a 的研究，可望揭示c a 、z n 在土壤上的吸附特征及不同d o m 和温度对 c a 、z n 吸附行为的影响，为了解c a 、z n 的环境化学行为和治理土壤重金属污染 提供依据。 关键词：水溶性有机物o ) o m ) ；土壤；c d ；z m 单一吸附；复合吸附 水溶性有机物( d o m ) 对土壤中c d z n 吸跗的影响 e f f e c t so fd i s s o l v a b l eo r g a n i cm a t t e r so nc a d m i u ma n dz i n c a d s o r p t i o nb ys e v e r a ls o i l sw i t hd i f f e r e n tp h v a l u e s a l o n g w i t ht h em o r es e r i o u ss o i lh e a v ym e t a lp o l l u t i o n , a d s o r p t i o no fh e a v ym e t a l b e c o m e sa l li m p o r t a n ts c i e n t i f i cr e s e a r c h i t e mi nt h ed o m a i no fs o i ls c i e n c ea n d e n v i r o n m e n ts c i e n c ei nt h ew o r l d d i s s o l v a b l eo r g a n i cm a t t e rp 0 m ) i st h eo r g a n i ca n d i n o r g a n i cp o l l u t a n t s c a r r i e ri ns o i l s ，a n dh e a v ym e t a l s o r g a n i cl i g a n d i tp l a y sav i t a lr o l e i nt h er e h a b i h t a t i o no fh e a v y m e t a l s p o l l u t i o n t h ee f f e c t so ft h et h r e ek i n d so fd i s s o l v a b l eo r g a n i cm a t t e r s ( d o m ) w h i c hw e r e e x t r a c t e df r o mr i c es t l a w ，s e w a g es l u d g ea n dv e g e t a b l el e a fo nt h ea d s o r p t i o no fc da n d z i l b yt w os o i l su n d e rd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e sw e r es t u d i e dt h r o u g ht h ei s o t h e r m a l a d s o r p t i o ne x p e r i m e n t t h em a i nr e s u l t sw e r el i s t e da sf o l l o w s ： 1 a l lo ft h ea d s o r p t i o nd a t ao ft h eh e a v ym e t a l sc o u l db es i m u l a t e db yt h el a n g m u i r e q u a t i o na n dt h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n t sw e r ea b o v e0 9 5 t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h e b i n d i n gc o e f f i c i e n tk a n dm a x i m u ma d s o r p t i o nx mw e r eo b v i o u s l yd i f f e r e n tw h e nt h e c o m p o s i t ea d s o r p t i o no fc do rz nc o m p a r e dw i t ht h es i n g l ea d s o r p t i o nw i t h o u td o m i n t h ec o m p o s i t ea d s o r p t i o n ，x mo fc da n dz nw a sr e d u c e do b v i o u s l yt h a nt h eo r ei nt h e s i n g l ea d s o r p t i o n ；a n dt h ek o fc dw a sd e c r e a s e d , b u tt h eko fz nw a si n c r e a s e d t h e r e f o r e t h eb i n d i n ga b i l i t yo f 勐w a ss t r o n g e rt h a nt h eo n eo fc di nt h ec o m p o s i t e a d s o r p t i o n 2 n om a t t e rs i n g l e a d s o r p t i o n o rc o m p o s i t ea d s o r p t i o n , d o mp l a y e da n e n h a n c e m e n tf u n c t i o nt oc da n dz ni ns o i l1 ，a n da na n t a g o n i s mf u n c t i o nt oc da n d 压i n s o i l2 t h ee f f e c to fd o mo nt h et w os o i l sw a sd i f f e r e n t ，a n dt h es c o p eo fi n f l u e n c ew a s s o i ll ( p h 4 8 9 ) s o i l2 ( p h 7 3 1 ) a d d i n gr i c e - s t r a wd o mt os o i l1a t2 0 c ，i nt h es i n g l e a d s o r p t i o ns y s t e m ，t h ea d s o r p t i o no fc d ，z nw a si n c r e a s e db y5 2 6 a n d4 6 7 i ns o i l1 ； t h ea d s o r p t i o no fc da n dz nw a sd e c r e a s e db y1 8 2 a n d9 1 i ns o i l2 i nt h e c o m p o s i t ea d s o r p t i o ns y s t e m ，t h ea d s o r p t i o no fc da n dz nw a si n c r e a s e db y4 5 0 a n d 3 2 5 i ns o f t1 ：t h ea d s o r p t i o no fc da n dz nw a sd e c r e a s e db y1 2 6 a n d4 1 1 i ns o i l2 i ti n d i c a t e dt h a ti nt h ec o m p o s i t ea d s o r p t i o n , t h ee n h a n c e m e n tf u n c t i o no fd o mt oc d w a sb i g g e ri ns o i l1 ，a n dt h ea n t a g o n i s mf u n c t i o no fz nw a sb i g g e ri ns o i l2 3 a d d i n gr i c e - s t r a wd o m s e w a g e - s l u d g ed o ma n dv e g e t a b l e l e a fd o mt ot h e s o i l sa t2 0 。t h es c o p eo fe n h a n c e m e n tf u n c t i o no fd o mt oc da n dz ni n s o i l 1w a s 3 华中农业大学2 0 0 6 届硕士毕业论文 v e g e t a b l e l e a fd o m s e w a g e s l u d g ed o m r i c e - s t r a wd o m ；a n dt h et h es c o p eo f a n t a g o n i s mf u n c t i o no fd o m t oc da n dz ni ns o i l2w a sr i c e s t r a wd o m s e w a g e s l u d g ed o m v e g e t a b l e l e a fd o m i nt h ec o m p o s i t ea d s o r p t i o ns y s t e m ，d o mh a dt h e s a m ef u n c t i o nt oc da n dz nw i t ht h es i n g l ea d s o r p t i o ns y s t e m ； 4 i ts h o w e dt h a tt h ec aa d s o r p t i o na m o u n t sw e r e3 9 6 3 9 9 1 m g + k g 1 ，4 2 8 - 4 0 0 8 m g k f 1 a n d4 8 7 - 4 2 7 2 m g k 昏1w i t h o u td o mi nt h es i n g l ea d s o r p t i o na t2 0 ( 2 ，3 0 a n d4 0 i n s o i l1 ；a n dt h e yw e r e4 7 9 7 4 7 3 m g 。k g 1 ，4 9 8 7 6 1 5 m g k g 1a n d5 3 8 - 7 9 6 7 m g k g 1w i t hr i c e - s t r a wd o m a tt h es a m ec o n d i t i o n , z na d s o r p t i o na m o u n t sw e r e4 2 5 4 0 1 8 r a g k g 1 ，4 6 7 - 4 2 6 5 m g k g 1a n d5 1 1 - 4 3 2 9 m g k g 1w i t h o u td o m i nt h es i n g l ea d s o r p t i o n ；a n dt h e yw e r e 5 2 7 7 9 6 2 m g k g 1 ，5 4 2 8 2 7 9 m g k 9 1a n d5 6 8 8 3 6 1 m g k g 1w i t hr i c e - s t r a wd o m w i t ht h e r i s eo ft h et e m p e r a t u r e ，t h ea d s o r p t i o no fc da n dz nw a si n c r e a s e dt os o m ee x t e n t i nt h e c o m p o s i t ea d s o r p t i o n ，i th a dt h es a m er e g u l a t i o nt h a tw i t ht h er i s eo ft h et e m p e r a t u r e ，t h e a d s o r p t i o no fc d ，a n dz nw a si n c r e a s e di nt h es o i l s t h ee f f e c to fd o mt ot h ea d s o r p t i o no fc da n dz ni nt h es o i l sw a sd e t e r m i n e dn o t o n l yt h ec h a r a c t e r so fs o l l s ，d o ma n dm e t a l s ，b u ta l s ot h ee n v k o n m e n t a lf a c t o r s 。s u c ha s t e m p e r a t u r e i ，l l e nt h ed o m w a sa d d e dt od i f f e r e n ts o i l s , t h e r ee x i s t e da l li n c r e a s i n g a d s o r p t i o no fc da n dz i ii nt h ea c i ds o i l a n ds i g n i f i c a n ta n t a g o n i s mo fc aa n dz ni nt h e n e u t r a ls o i l i fd i f f e r e n td o m sw e r ea d d e dt ot h es o i l s t h ev e g e t a b l e 1 e a f - d o mc o u l d m o s t l ye n h a n c et h ea d s o r p t i o no fc da n dz ni nt h ea c i ds o i l ，a n dr i c e s t r a w d o ma n d s e w a g e s l u d g e - d o mh a ds i g n i f i c a n ta n t a g o n i s mo fc da n dz ni nt h en e u t r a ls o i l t h e t e m p e r a t u r ep l a y e dar o l eo nt h es o r p t i o nt os o m ee x t e n t i ti n d i c a t e dt h a tt h ee f f e c to f a d s o r p t i o na th i 曲t e m p e r a t u r ew a sg r e a t e rt h a nt h eo n ea tl o wt e m p e r a t u r e i nt h e c o m p o s i t ea d s o r p t i o n ，t h eb i n d i n ga b i l i t yo fz nw a sb i g g e rt h a nc a ；a n dt h ee n h a n c e m e n t f u n c t i o no fd o mt oc dw a sb i g g e ri ns o i l1 ，a n dt h ea n t a g o n i s mf u n c t i o no fd o m t oz n w a sb i g g e ri ns o i l 2 n e p u r p o s eo ft h i ss t u d yi st os h o wt h ee f f e c t so ft h r e ek i n d so fd o mo nt h e a d s o r p t i o no fc da n dz nb yt h et w os o i l su n d e rd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e st h r o u 曲t h e i s o t h e r m a la d s o r p t i o ne x p e r i m e n t t h e s ew i l lp r o v i d et h ev a l u eb a s i sf o ru n d e r s t a n d i n g t h ee n v i r o n m e n tc h e m i s t r yb e h a v i o ro fc aa n dz n , a n dm a n a g i n gt h em e t a lp o l l u t i o ni n t h es o i le n v i r o n m e n t k e yw o r d s ：d o m ；s o i l s ；c d ；z n ；s i n g l ea d s o r p t i o n ；c o m p o s i t ea d s o r p t i o n 4 水溶性有机物( d o m ) 对壤中c d ，z n 吸附的影响 1 前言 1 1 目的和意义 土壤重金属污染是人类所面临的重大生态环境问题。土壤受重金属污染后，对 植物生长、品质和生态系统有重要影响，而且重金属浓度高的污染表土容易在风力 和水力的作用下分别进入到大气和水体中，导致大气污染、水污染和生态系统退化 等次生生态环境问题，已引起全世界人民的重视与关注。 水溶性有机物( d o m ) 主要是指能够溶解于水、酸或碱溶液中的有机物质， 如天然水和土壤溶液中的有机质、土壤和有机肥中能被水、酸或碱等浸提的有机质 等。由于d o m 是由许多有机化合物组成的复杂的混合物，所以d o m 也可以定义 为能通过0 4 5 z m 孔径滤膜，大小和结构不同的有机分子的连续体( 陈同斌和陈志 军，1 9 9 8 ) 。 d o m 是土壤中各种污染物的载体和重金属的有机配体，因此d o m 对于土壤 重金属的吸附行为起着重要的作用。d o m 与重金属元素形成的络合物的稳定性直 接影响着土壤溶液中金属离子的种类、数量及其在土壤环境中的迁移、转化和生物 有效性。由于其特有的性质，不仅在肥力改良方面起着重要作用，而且在土壤有机 污染物的降解、重金属污染治理等方面也越来越引起人们的关注，是一种被认为用 于改良重金属污染颇有潜力的物质( 赵劲松和张旭东，2 0 0 3 ) 。 镉( c a ) 是环境中有害的金属元素，是一种危险的环境污染物，人体长期摄 入可导致“骨痛病”，锌( z n ) 则是兼具营养与毒性的元素，两者位于同一副族。 人体中c d 、z n 的累积主要来自于食物链，而食品生产与土壤有着十分密切的关 系。作物吸收c d 、z n 的量很大程度上取决于它们在土壤溶液中的浓度。在自然界 中，重金属的污染多为伴生性或综合性的，c d 和z n 是具有相同的地理化学和环境 特性的两种元素。由于z n 矿中通常含有0 1 5 的c d ，采矿过程及随后向环境中释 放z n 的同时伴随着c d 对环境的污染( f o r b e se ta 1 ，1 9 7 6 ) 因此，研究土壤中 c d 、z n 复合污染的生态效应，对于合理评价二者的毒性以及制定切实的环境容量 指标有重要意义。 本课题研究的是在不同的土壤中，不同来源和浓度的d o m 及不同温度的影响 下c d 、z n 在土壤中的吸附特征，旨在揭示c d 、z n 在土壤上的吸附机制及不同的 d o m 和温度环境对c d 、z n 吸附行为的影响，为了解c d 、z n 的环境化学行为和治理 土壤重金属污染提供依据。 华中农业大学2 0 0 6 届硕士毕业论文 1 2 国内外研究进展 1 2 1 水溶性有机物( d o m ) 的基本性质研究 d o m 是腐殖质的重要组成部分，许多研究人员在早期已经对土壤有机质做了 大量颇有成效的相关研究，但直到上世纪7 0 年代，才有人提出了d o m 这一概念并 不断地开始对其进行探索( b a h a ma n ds p o s “o ，1 9 8 3 ) 。8 0 年代以后，国外有关 d o m 的文献报导急剧增加，我国对于此方面的研究也是在近些年开展起来的( 胡钦 红，1 9 9 1 ；陈同斌和陈志军，1 9 9 8 ) 。 从国内外文献报道来看，有关d o m 及其对土壤重金属吸附行为影响的研究报 道已陆续出现，例如土壤与沉积物中水溶性有机物释放动力学的研究( 林滨等， 1 9 9 7 ；a i k e na n dl e e n h e e r ，1 9 9 3 ) 、表层土壤水溶性有机物淋溶动力学研究 ( a n d e r s s o ne ta 1 ，2 0 0 0 ) 、有机废弃物中d o m 对土壤吸附的影响( c h e f e t za n d b e n n y ，1 9 9 8 ) 、腐殖酸对土壤中重金属形态及活性的影响( a l b e r t sa n df i l i p ， 1 9 9 8 ) 、有机物对重金属在粘土中吸附行为的影响( l i u ，1 9 9 9 ；白庆中等， 2 0 0 0 ) 等，大多集中研究内源d o m 对重金属吸附行为的影响，对外部进入土壤的 d o m 对重金属吸附行为影响的报道仍不多( b o u c h e re ta 1 ，2 0 0 5 ) 。因此，开展相 关课题的研究对揭示土壤重金属环境化学行为，指导有机肥施用、秸秆还田、污水 灌溉和污染土壤的改良利用等诸多方面，均有理论和实际指导意义 我国目前研究的大部分都是陆地生态系统中天然来源的d o m 对土壤重金属吸 附解吸行为的影响，而各种有机肥料( 家畜粪便、绿肥、秸秆) 和污泥也是陆 地生态系统中d o m 的重要来源，这些人为引入的d o m 对土壤中重金属的环境行 为的影响及其机理的研究还鲜有报道( h a n s c ne ta 1 ，1 9 9 0 ；黄泽春等，2 0 0 2 ) 。 土壤d o m 包括两类，即水溶性有机物和土壤溶液中溶解性有机物( m ae t a 1 ，1 9 9 9 ；赵劲松和张旭东，2 0 0 3 ) 。水溶性有机物，即用水或稀盐溶液提取的 可以通过0 4 5 z m 滤膜的土壤有机物，通常被用作土壤d o m 的替代物；土壤溶液溶 解性有机物，即存在于土壤溶液和渗出液中的可以通过0 4 5 m m 滤膜的溶解性有机 物。 水溶性有机物通常可以用纯水振荡提取，但这种提取方法容易造成粘土颗粒的 分散，难以得到可供分析使用的澄清溶液，因此通常采用稀盐溶液。常用的稀盐溶 液有c a a 2 、k 2 s 0 4 和k c l 溶液等，某些情况下也可使用磷酸盐缓冲溶液。使用稀 盐溶液提取可能破坏土壤表面的吸附反应平衡，如磷酸根离子具有配位体交换作 用，可使一些吸附在土壤矿物颗粒上的有机质释放出来( m c c a r t h ye ta 1 ，1 9 9 3 ； b o u c h e re ta 1 ，2 0 0 5 ) 。就提取水溶性有机物而言，使用提取液不同( 如h 2 0 、 k 2 s 0 4 、c a c l 2 、c a s 0 4 ，或磷酸盐缓冲溶液) ，提取时间长短不一( 3 0 秒2 4 9 , 时) ，离 j1jjjl_l_i-j 水溶性有机物( d o m ) 对土壤中c d ，z n 吸附的影响 予强度( ( o 0 1 1 5 ) m o l l 1 ) 或水土比例( 2 ：1 3 5 ：1 ) 等不n ，使得这些方法得到的数据 差异较大，缺少可比性。 土壤溶液溶解性有机质，即流动于土壤孔隙以及附着于土壤微孔和土壤团块内 土壤溶液所溶解的有机质，可以通过离心法、负压渗漏法或零压渗漏法提取。对于 长期的研究，负压渗漏法和零压渗漏法是更为常用的方法，这两种方法是以土壤水 的缝隙和大空隙优先流为主要流动方式，在质地均一的土壤中效果较好，但在以微 孔作为主要排水途径即排水不良的粘质土壤上的应用则受到限制( 陈怀满和郑春 荣，1 9 9 4 ；n i e r o pe ta 1 ，2 0 0 2 ) 另外，这两种田问条件下的负压渗漏法和零压 渗漏法必须有较大的采样数量才能采集到有代表性的土壤溶液，而且负压渗漏法和 零压渗漏法采集的土壤溶液不同，前者主要采集较小孔隙中的土壤溶液，后者则采 集接近水饱和条件下的土壤溶液( 赵劲松和张旭东，2 0 0 3 ) 。 c h r i s t o p h e r ( 2 0 0 2 ) 指出，d o m 由三部分组成，即疏水性酸( h y d ) 、胡敏酸 ( h a ) 和富里酸( f a ) ，h a 和e a 都受口h 的显著影响，但h y d 几乎不受影响。胡 敏酸组分是p h i 赤红壤 水稻土。k a i s e r 等( 1 9 9 8 ) 认为，d o m 影响壤口h 的主要机 制是，d o m 与土壤表面的羟基发生阴离子交换作用。王果( 1 9 9 4 ) 研究表明，红 壤和潮土中加入猪粪、紫云英、稻草等有机肥的分解产物会促进c d 的吸附，其主 要原因是有机分解产物的加入导致平衡溶液p h 的升高，抵消有机肥分解产物对c d 吸附的抑制作用。3 种有机肥分解的产物对潮土中c d 吸附的影响与平衡溶液p h 的差 异顺序相符，也反映t d o m 酸碱缓冲作用的影响。d o m 对土壤溶液p h 的缓冲作用 也影响其自身与重金属的结合能力。l a m y ( 1 9 9 3 ) 研究表明，与d o m 结合的c d 与 p h 之间的关系曲线在p h 为5 7 之间达到峰值，在此p h 范围内，加入d o m 降低土壤 对c d 的吸持能力，d o m c d 占总c d 的1 2 。 1 2 4 土壤和重金属性质对两者相互作用的影响 d o m 作为有机配位体，既可以与重金属离子作用，又可以与土壤、矿物表面 作用，因此，土壤性质对土壤重金属的吸附行为有很大影响( 鲍士旦，2 0 0 0 ) 。王 果等( 1 9 9 9 ) 用红壤和潮土为材料进行了研究，结果发现在相近的土壤p h 条件 下，红壤中稻草水溶性分解产物对c a 吸附的促进作用大于猪粪，在潮土中两者没 有很大的差别。黄泽春等( 2 0 0 2 ) 发现，总有机碳( t o c ) 含量高的土壤中d o m 对c d 吸附的抑制作用更强。这些实验结果都表明，d o m 对土壤重金属吸附行为的 影响与土壤性质有很大关系。 重金属可依其赋存形态分为交换态、碳酸盐态、f e m n 氧化物结合态、有机 态和残渣态等( b a a t he ta 1 ，1 9 9 8 ) ，其溶解度依次降低，移动性和生物有效性 逐渐减小余贵芬等( 2 0 0 2 ) 研究表明，红壤中c d 主要以有机态和残渣态存在， 其次是交换态；f a 越多，交换态c d 含量越高；h a 越多，交换态c d 越低，从而说明 腐殖酸活化了红壤c d ，促进了矿物结合态c d 向有机态转化，但是并不一定增加溶 解态金属的含量。 即使其它实验条件都一样，但d o m 与不同的重金属作用也会出现不同的结 果。i m p e l l i t t e r i ( 2 0 0 2 ) 实验发现，在森林土壤中c u 的可移动性不但受p h 的影 响，还受水溶性有机碳( d o c ) 的影响，而c d 的可移动性只受p h 的影响。在酸 性环境下，c d 、n i 、z n 在土壤上的吸附量主要受离子强度的影响，而c u 、p b 主 要吸附在有机物上，而在土壤上的吸附较少。 李克斌( 1 9 9 7 ) 在实验中发现，c u 、p b 与有机物形成配合物的趋势大，并且 可能对易离解的c 0 0 阴离子有较大的亲和性，z n 、c a 可能与较难离解的羧基、酚 1 0 水溶性有机物( d o m ) 对土壤中c d z n 吸附的影响 羟基阴离子结合能力强，所以c u 、p b 在土壤上的吸附基本不受p h 影响，而z n 、 c d 对溶液p h 变化较敏感。 d o m 对重金属沉淀的溶解作用也是影响重金属吸附的重要机制。d o m 可以与 重金属形成螯合物，从而影响沉淀颗粒的生长、絮凝、凝结和溶解等表面反应，进 而提高重金属在土壤中的溶解度( 许嘉琳和杨居荣，1 9 9 5 ；j a r d i nc ta 1 ， 1 9 9 6 ) 。e v a n g e l o u 等( 2 0 0 1 ) 认为，d o m 可以抑制h 茚的沉淀，提高其溶解度； b i n g h a m ( 1 9 8 6 ) 实验表明，d o m 抑$ f j h g s 沉淀生成的能力随d o m 浓度的增加而升 高，当d o c 达到3 - 4 m g c l 1 时抑制效果达到最大，甚至可以达蛰j 1 0 0 。 p e t r o v i c 等( 1 9 9 9 ) 发现，在富里酸浓度较高( l o o m g l 1 ) 时，容易形成m e l n 型有 机金属化合物，使富里酸成为难溶性胶体，进而形成更大的絮状物，导致有 机金属复合体的沉淀另外，土壤中的d o m 也会因为絮凝反应和微生物作用 影响重金属的溶解度。s e b a s t i e n 等( 1 9 9 7 ) 发现随可溶性有机碳( d o c ) 的增加， 可溶性c u 有减少的趋势，其主要原因是微生物的活动降低了氧化还原电位，提高 s 玉的浓度，导致c u s 沉淀( 杨崇洁，1 9 8 9 ) m a r t i n ea n dm c b r i d e ，1 9 9 9 ) 。 华珞( 2 0 0 1 ) 应用同位素示踪法和离子交换平衡法测定了c d 、z n 为单一离子 及两者复合存在时，土壤胡敏酸( h a ) 和富里酸( f ：a ) 与c d 、z n 的络合稳定常数及配 位数。结果表明，c a 、z n 为单一离子时，h a i o g c d ( 6 5 础络合物的稳定常数与配位 数均大于f a - 1 0 9 c d ，z n ) 络合物的稳定常数与配位数；而h a ( f 砷6 5 z n 大于岬a ) 1 0 9 c d 的稳定常数与配位数。1 0 9 c a 、6 5 z n 共存时与单一存在相比，h a ( f a ) 6 5 z n 络合 物的稳定常数与配位数有明显的提高，) 而h a ( f a ) - 1 0 9 c d 络合稳定常数与配位数则明 显降低。同时研究表明，重金属复合污染的交互作用对生态系统的毒性效应常有所 变动( 罗厚枚和王宏康，1 9 9 4 ) w a l l a c ea n da b o u n d ，1 9 8 9 ) 。 1 2 5 温度、时间和其它因素对土壤重金属吸附行为的影响 c h r i s t o p h e r ( 2 0 0 2 ) 发现，随着时间延长和温度升高，c d 在土壤表面的吸附性 增强，在土壤溶液中的移动性降低。m c g r a t h ( 1 9 9 5 ) 在实验中也证明了起初有机质在 9 时，对于增加土壤溶液中1 0 9 c d 、6 5 z n 移动性所起的作用较2 1 c 时更大，但随着 时间的延长和温度的升高，有机质起到的提高1 0 9 c d 、6 5 z n 移动性的作用在减小。 b r u e m m e r 等( 1 9 8 8 ) 发现，c d 、n i 、z n 在针铁矿上的吸附随着时间和温度的增加 而增加。b e n n e r 等( 1 9 9 2 ) 指出，蛭石对c d 、z n 的吸附也随着温度的升高而增大，但 其对z n 的作用大于c d 。另外，随着时间的变化，重金属的形态也发生改变r i i s e 等( 1 9 9 4 ) 强调，初始时土壤对重金属的吸收速度很快，并达到平衡，但这是一个 假平衡，随着时间的推进，l m o l l 1 n h 4 a c 提取的1 0 9 c d 减少， 面h 2 0 提取的1 0 9 c d 增 加。对这一现象，b a r r o w ( 1 9 8 6 ) 和b r u e m m e r ( 1 9 8 8 ) 曾有解释，他们认为这是因 华中农业大学2 0 0 6 届硕士毕业论文 为起初重金属在土壤上的吸附增加，之后这些金属离子将随着时间延迟而逐渐分散 在土壤颗粒的惰性点位上；s t e v e n s o n ( 1 9 6 7 ) 也曾提出加入有