（环境科学专业论文）不同林分土壤对重金属吸附及离子间竞争吸附模型研究.pdf

a b s t r a c t c u 2 + a d s o r p t i o no f2 4s o i ls a m p l e sg a t h e r e do u to f 4 s o i ll a y e r s ( o l o 、1 0 - 2 0 、 2 0 - 4 0 、4 0 6 0c m ) o f6d i f f e r e n tt y p e so ff o r e s t si na n j i ，z h e j i a n gw e r ed e t e r m i n e dt o e x p l o r er e l a t i o n s h i po fc u ”a d s o r p t i o nw i t ho r g a n i cm a t t e rc o n t e n t ，c e c ，p ha n d p a r t i c l ec o m p o s i t i o n ab a t c he x p e r i m e n tw a sc o n d u c t e dt os t u d y t h ea d s o r p t i o no f c o p p e r ，l e a d ，c a d m i u ma n dn i c k e lb yb e n t o n i t ei ns i n g l ec o m p o n e n ta n db i n a r y s y s t e m s t h er e s u l ts h o w st h a t ： ( 1 ) i nt e r m so fc u ”a d s o r p t i o nt h es i xt y p e so ff o r e s t sa r ei nt h eo r d e ro f b r o a d l e a v e dd e c i d u o u sf o r e s t s h r u b b e r y t e ag r o v e b r o a d l e a v e de v e r g r e e n f o r e s t ) b a m b o og r o v e p i n ef o r e s t c u 2 + a d s o r p t i o nd e c r e a s e sw i t ht h ed e p t ho ft h e p r o f i l e ( 2 ) o r g a n i cm a t t e rc o n t e n ta n dc e c a r et h et w om a j o rf a c t o r sa f f e c t i n gs o i l c u ”a d s o r p t i o n b a s e do nt h ef i n d i n g s am o d e li se s t a b l i s h e dt oi l l u m i n a t et h e r e l a t i o n s h i po fc u ”a d s o r p t i o nw i t ho r g a n i cm a t t e rc o n t e n ta n dc e c ( 3 ) a d s o r p t i o nc a p a c i t yo fc o p p e ra n dl e a da r eh i g h e rt h a nt h a tf o rc a d m i u m a n dn i c k e lb yb e n t o n i t e t h eo r d e ro fa d s o r p t i o nc a p a c i t yw a sa sf o l l o w s ：p b ” c u 2 + n i 2 + c d 2 + t h es i n g l ei o ne q u i l i b r i u md a t aw e r ef i t t e dt ol a n g m u i r f r e u n d l i e ha n dt e m k i ni s o t h e r m s ( 4 ) m a x i m u ma d s o r p t i o no fc u ”b yh i g he n e r g ys i t ei sm o r et h a nb yl o w e n e r g ys i t es l i g h t l y t h ea d s o r p t i o no f p b ”i sm a i n l yd e t e r m i n e db yh i g he n e r g ys i t e m a x i m u ma d s o r p t i o no fc d ”b yh i g he n e r g ys i t ei s2 5 9m g g a n d2 4 5m g gb yl o w e n e r g ys i t e i ti sm u c hm o r el e s st h a nm a x i m u ma d s o r p t i o no fp b ”a n dc u ”t h e a d s o r p t i o no fn 一+ i sm a i n l yd e t e r m i n e db yl o we n e r g ys i t e ( 5 ) t h ea d s o r p t i o ni s o t h e r m si nb i n a r y c o m p o n e n ts y s t e m ss h o w e dt h a tt h e r e w e r ec o m p e t i t i o nb e t w e e nc o p p e ra n dl e a d ，c o p p e ra n dc a d m i u m ，c o p p e ra n dn i c k e l a d s o r p t i o no fc o p p e rw a sd e p r e s s e db yt h ep r e s e n c eo f l e a di nt h ea d s o r p t i o n s o l u t i o n ，b u ta d s o r p t i o no fl e a dw a sd e p r e s s e dl i t t l eb yt h ep r e s e n c eo fc o p p e r a d s o r p t i o no fc o p p e rw a sa l s od e p r e s s e db yt h ep r e s e n c eo f n i c k e la n dc a d m i u m ， h o w e v e ra d s o r p t i o no fn i c k e la n dc a d m i u mw e r ec o m p l e t e l yd e p r e s s e db yt h e p r e s e n c eo f10 0m g lc u 2 + ( 6 ) e q u i l i b r i u md a t af o rt h eb i n a r ya d s o r p t i o no fc o p p e ra n dl e a dw e r ea n a l y z e d b yu s i n gi d e a l - a d s o r p t i o n s o l u t i o n ( i a s ) a n dl a n g m u i r c o m p e t i t i v e - a d s o r p t i o n m o d e l s ，b u tt h e s ee q u a t i o n sw e r e n tf i t t e dt od a t af o rt h em i x e ds o l u t i o n s t h e m o d i f i e dl c am o d e lf i t st h eb i n a r ya d s o r p t i o ne q u i l i b r i u md a t as a t i s f a c t o r i l ya n d a d e q u a t e l y f i n a l l y ，b i n a r y c o m p o n e n tc o m p e t i t i v ea d s o r p t i o no fc o p p e ra n dl e a d w a ss i m u l a t e db ym o d i f i e dl c am o d e li nc o m p u t e r k e y w o r d s ：f o r e s tt y p e ；p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t y ；s o i l ；h e a v ym e t a l ；c l a y m i n e r a l ；i s o t h e r m a la d s o r p t i o n ；c o m p e t i t i v ea d s o r p t i o n ； 本学位论文知识产权声明 本学位论文是在导师( 指导小组) 的指导下，由本人独立完成。文中所 引用他人的研究成果均已注明出处。对本论文研究有所帮助的人士在致谢中 均己说明。 基于本学位论文研究所获得的研究成果的知识产权属于南京林业大学。 对本学位论文，南京林业大学有权进行交流、公开和使用。 研究生躲善善 导师签名： 日 期：训7 占洲 ， 致谢 本论文是在导师张金池教授和朱丽环副教授的悉。指导下完成的。从开始 选题、构思，到论文完成的整个过程，导师以渊博的知识和严谨的思路给予了 多方面的指导、帮助。导师严谨求实的科学态度，勤奋认真的敬业精神，精深 渊博的学识修养，使学生终生受益。值此毕业之际谨向导师致以诚挚的感谢和 崇高的敬意! 特别感谢生态与环境科学系薛建辉教授、胡海波教授、阮宏华教授、万福 绪教授、张银龙教授、林杰讲师及土壤组俞元春教授的指导和帮助! 感谢2 0 0 6 届研究生陈三雄、张现武，2 0 0 4 级研究生张莉，杨会、孙永涛， 2 0 0 5 级研究生陈树沛、李海东、张晓勉、王恢、胡书燕，2 0 0 5 届本科生陈峰、 张炜同学在实验及论文过程中给予的帮助。 感谢安吉县林业局在资料收集和野外实验过程中给予的帮助和支持。 深深感谢家人和朋友对我多年来的大力支持和无私奉献，谨以此论文献给 他们! 三年的学习和生活给我留下了美好的回忆，感谢所有曾给我教导、帮助、 支持的老师和朋友们! 作者姜姜 2 0 0 7 年6 月于南京林业大学 1 1 研究目的及意义 第一章绪论 随着社会经济的发展和科学技术的进步，人类改造环境的能力不断加强，但 由于在经济建设中人与环境关系处理不当，产生了环境污染、资源短缺和全球气 候变暖等一系列环境问题，阻碍了经济的发展，损害了人类生存的环境质量，并 严重威胁着人类未来的生存和发展。 土壤是人类赖以生存的物质基础，正是土壤哺育了整个大自然，万物的生存 都离不开土壤。土壤污染就是指人为因素有意或无意地将对人类本身和其他生命 体有害的物质施加到土壤中，使其某种成分的含量明显高于原有含量，并引起土 壤环境质量恶化的现象。土壤重金属污染是指由于人类活动将重金属加入到土 壤中，致使土壤中重金属含量明显高于原有的含量、并造成生态环境质量恶化的 现象【2 - 3 1 。 土壤中无机污染物中以重金属最为突出。重金属难以被土壤中微生物所降解， 易转化为毒性更大的烷基化合物，而且可为生物所富集，因此，重金属是在土壤 中不断积累的污染物1 3 - 5 】。通过食物链，重金属的浓度可以增加到对食物链的一 些成员有害的水平，最终可以在人体内蓄积达到有害的程度。金属元素在土壤和 水体中的毒性与它们的形态有直接的关系【6 】，在一定条件下可以发生形态上的相 互转化，一旦毒性强的形态在环境介质中积累到一定程度将遏制环境自身的修复 能力。 重金属与土壤之间的相互作用是重金属地球化学循环的主要环节，不同的土 地利用类型造成土壤理化性质上的差异，从而影响重金属元素在土壤中迁移转化 规律及土壤重金属的生物有效性。另外黏土矿物是土壤生态系统的重要组成部 分，重金属离子在土壤和水体中的迁移转化主要表现为金属离子在黏土矿物一永 界面的吸附一解吸作用和沉淀一溶解作用。因此，研究不同植被类型土壤对重金 属吸附的影响，以及重点深入研究黏土矿物对重金属吸附机理对评价重金属的污 染潜力，保护地下水的环境质量，具有重要的意义。另外土壤中的金属离子并非 单一的，考察多组分离子的竞争吸附行为更为重要。因此，建立数学模型预测多 组分离子体系中，金属离子竞争吸附行为更能贴近生产实践。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 土壤对重金属吸附的研究 目前研究土壤对重金属的吸附主要从动力学和热力学两个方面来研究。不同 的研究者在不同的土壤上用不同的方程来描述重金属离子的吸附解吸动力学，拟 合程度有所差异。刘金萍f 7 1 研究土壤吸附锌的动力学，以e l o v i c h 方程描述最佳。 周启星等1 8 1 采用一次平衡法研究吸附态c u 2 + 在黑土和棕壤上的解吸行为并进行 了比较。黑土和棕壤吸附态c u 2 + 的解吸速率均较快，在4 0 m i n 左右基本达到平 衡。描述黑土和棕壤解吸动力学过程的最优模型为双常数速率方程，其次为 e l o v i c h 方程。 最近，孙国红等 9 1 研究了镉在固液界面上的吸附动力学模型，从理论上对镉 离子在固液两相间的迁移吸附进行了模型描述和探讨，提出了一种高活性介孔固 体的液固反应模型：颗粒一微粒模型( p g 模型) 。h o e l l 和k a l i n i c h e v o o 从表面 配位理论出发，建立了多组分离子交换系统中吸附动力学模型。该模型把配位体 上的离子和游离离子之间看成一个有回路的电容，从而把多组分离子系统分解成 双组分，便于求解模型参数。 研究土壤对重金属的吸附特征时，经常用到的另外一种方法是等温吸附曲线 法【1 1 1 。等温吸附法是一种热力学方法，它根据化学反应平衡原理研究重金属在 一定条件下吸附一解析反应的状态特征，其中最常用的是测定重金属离子的等温 吸附曲线，根据吸附曲线的特征判断土壤对重金属离子吸附的容量强度关系。 常用来重金属吸附等温曲线的有： l a n g m u i r 方程 f r e u n d l i e h 方程 三：上+ 上。三 rkr 黼x kc l n r ：土i n f + 1 n 6 疗 t e m k i n 方程 r = 口l n c + b 式中为r 单位土壤对金属离子的吸附量，c 为金属离子吸附后平衡浓度，r m 。 为最大吸附量，l a n g m u i r 方程中的k 值是与吸附表面强度有关的常数，可定义其 为吸附亲和力常数【1 2 1 ，f r e u n d l i c h 方程中的n 值也可以作为黏土矿物对重金属吸附 力强度的指标。 龙新宪等 1 3 - 1 4 j 分别研究了菜园土壤铜和镉的吸附- 解吸特性，结果表明，等 温条件下三种菜园土壤对铜和镉的吸附均可用l a n g m u i r 方程和f r e u n d l i c h 方程 来描述，相关系数均达到0 9 8 以上，达极显著水平。康立娟等【”】通过对砂壤水 稻土中c u ，n i ，p b ，a s 4 种元素的单元及复合吸附试验，表明其吸附热力学符 合f r e u n d l i c h 方程。张淼等 1 6 1 以重金属铅为例，利用黄对重金属吸附的试验数 据对吸附等温模型进行分析，并利用最小二乘法进行最佳拟合分析认为 f r e u n d l i c h 吸附等温模型能较好地描述黄土对重金属的吸附特性。杨亚提等1 1 2 1 研究了填土及黄褐士吸附解吸铜等温线均符合l a n g m u i r 方程，且解吸等温 线滞后于吸附等温线。张增强等【1 7 1 研究了重金属镉在黄绵土、黑垆土、填土、 黄褐土、黄棕壤、黄壤和渭河砂土上的吸附特征，最佳吸附模型为h e n r y 模型。 王果【1 3 】研究了c u 2 + 、c d 2 + 在法国2 种不同土壤上的吸附特征，并讨论了引起 这2 种元素吸附差异的可能原因。t k p a r m w a n 9 1 1 9 研究了锌在尼日利亚玄武岩土 壤中吸附一解吸行为。 2 1 2 2 黏土矿物对重金属吸附的研究 黏土矿物广泛存在于各种土壤和水体沉积物中，特殊的晶体结构赋予黏土矿 物许多特性。从国内外发表的文献资料来看【2 肌2 2 1 ，有关黏土矿物与重金属界面 反应的研究主要包括三个方面的工作：一是研究土壤、水体悬浮物、沉积物中重 金属离子在不同黏土矿物中的分布状态和特征；二是模拟自然条件，进行黏土矿 物吸附重金属离子的实验研究，主要考察离子浓度、时间、介质p h 等条件对黏 土矿物吸附作用的影响，研究的矿物以蒙脱石居多；三是探讨黏土矿物的专性吸 附机理。 黏土矿物通过离子交换吸附或配合作用能将水体和土壤中的重金属离子吸 附到其表面上来。不同黏土矿物对金属离子吸附性能不同，其吸附具有选择性。 蒙脱石对c u 抖有很好的选择性，高岭石和伊利石对p b ”有较好的亲和力。黏土 矿物层间距越大，饱和吸附量越大，阳离子交换容量越大，对重金属离子的去除 效果越好【23 1 。 何宏平等【2 4 】研究了可膨胀性层状黏土矿物对c u ”的吸附机理，通过x 衍射 和电子顺磁共振分析表明蒙脱石对重金属离子的吸附以交换吸附和专性吸附2 种方式进行。夏畅斌等1 2 5 在静态条件下研究了膨润土对z n ”和c d ”的吸附，表 明膨润土对重金属离子吸附以离子交换和表面络舍反应为主。这与胡振琪1 2 6 】研 究黏土矿物对镉的吸附一致。席永慧【27 】等对比了粉煤灰、黏土、粉质黏土、膨 润土对镍离子的吸附，结果表明粉煤灰、膨润土对镍离子的吸附能力远大于黏土 和粉质黏土。 关于膨润土吸附重会属离子的影响因素有很多方面。有研究表明1 2 引，在一 定条件下，提高吸附温度，提高溶液的p h 值，增加溶液中金属离子初始浓度， 增加吸附作用时间，提高搅拌速度和减小膨润土的粒度都能不同程度地提高吸附 量。王玉洁等 2 9 1 针对膨润土的吸附作用，对重金属离子吸附量与样品粒度、吸 附时间、温度、p h 值的关系进行了实验研究。研究表明，钙基土随样品粒度减 小，表现出对金属离子吸附量增大的趋势；在6 h 基本上达到稳定状态，6 8 h 为 最佳吸附效果阶段；c r 6 + 的最佳吸附量在4 0 ，c d ”在4 0 6 0 ，a s ”在2 0 和 6 0 ，h g ”在2 0 和8 0 ，而p b ”在2 0 8 0 的“吸附量”都很高。 夏海萍【30 】研究了膨润矿对溶液中重金属离子c u ”的吸附动力学。结果表明， 膨润土对c u 2 十离子的吸附过程可分为三个阶段：初始阶段满足于方程d c d t = a e 吖n ；中期阶段是从初始阶段到后期阶段的过渡阶段；后期阶段满足于方程d c d t = k c 。 1 2 3 重金属吸附影响因素的研究 前人对土壤吸附重金属元素的影响因素作了大量的研究f 3 1 1 。首先是土壤组 分影响因素的研究。p e t r o v i e l 3 2 1 研究了腐殖酸存在下重金属在矿物表面的吸附， 结果表明腐殖酸显著影响了重金属在矿物表面的固定，提高了重金属的迁移性。 陈怀满1 3 3 】采用选择溶解法研究了有机质、游离铁、无定形硅、铝等土壤组分对 青黑土、黄棕壤、红壤和砖红壤胶体对镉的吸附的影响。结果表明，去除有机质 后胶体吸附镉减少，这可能是由于交换吸附的减少所致；用游离氧化铁去除镉时， 黄棕壤、红壤和砖红壤对镉的吸附量显著减少，显示了这些土壤中游离氧化铁专 性吸附的重要性。陈同斌【3 4 。3 钉提出溶解性有机质( d o m ) 对土壤中重金属的溶解、 吸附、解吸、吸收、迁移和生物毒性等行为均有显著的影响。马明广等【3 6 】研究 表明土壤中不溶性腐殖酸( h a ) 对重金属离子具有强烈的吸附作用且吸附率稳定。 张桃红等【37 j 研究富啡酸对潮褐土吸附重金属离子的影响，结果表明，在低p h 值 下富啡酸促进潮褐土对c u 、p b 、c d 的吸附；在高p h 值下富啡酸抑制土壤对c u 的吸附，而促进p b 、c d 的吸附。 符娟林等f 3 s 】对长三角和珠三角农业土壤吸附重金属的研究表明，黏粒含量 较高的土壤对重金属吸附能力高于黏粒含量较低的土壤。王芳等 3 9 1 研究了黄泥 土不同粒径微团聚体对c d ”的吸附与解吸。结果表明，不同粒径的微团聚体对 重金属的吸附解吸性能存在着很大的差异，其中以 4 5 以后重金属吸附量快速增加。 土壤表面电荷性质制约着重金属离子在土壤胶体表面的吸附解吸行为，是 影响土壤吸附解吸重金属最根本的因素之一【4 卯。恒电荷土壤对重金属离子的吸 附量比可变电荷土壤的高，原因是恒电荷土壤带有大量的负电荷，基本不带或很 少带正电荷，其表面电荷性质基本不受p h 和电解质浓度的影响；而可变电荷土 壤的表面负电荷比恒电荷土壤少得多，并带有大量的正电荷，其表面电荷性质随 环境条件特别是p h 的变化而变化【4 “。王维君等【4 7 j 对7 种土壤研究表明，重金属 的吸附量主要受控于它的氧化物和高蛉石的可变电荷表面，而恒电荷表面为主的 2 ：1 型黏土矿物的作用不大。马毅杰等 4 s l 研究表明黑士的表面负电荷比黄绵土 的高，其电荷零点p z c 比黄绵土的低，黑土对金属离子的吸附量高于黄绵土。 邹献中等【4 9 j 研究表明可变电荷土壤中铜离子比恒电荷土壤更容易解吸。 4 1 2 4 竞争吸附的研究 不同种类重金属离子与黏土矿物的吸附解吸行为各不相同。单一离子在 土壤中吸附的研究不断增多，而土壤中的离子并非单一的，考察多组分离子在土 壤中竞争吸附更为重要，这方面已有少量报道5 m 引】，但还处于定性或半定量阶 段。 陆雅海等 5 2 1 研究了针铁矿对重金属离子的竞争吸附，z n 存在对c u 吸附影 响很小，而c u 则明显干扰了z n 吸附，在金属浓度较高时，其干扰程度更显著。 何江等i s 3 研究了多离子体系中黄河沉积物对重金属的竞争吸附，表明混合溶液 体系中不同离子间的吸附竞争有显著的拮抗或协同效应关系，在黄河沉积物中竞 争吸附的能力依序为p b 2 + 三c u 2 + z n 2 + 兰c d 2 + 。何宏平等【5 4 】研究了蒙脱石等黏土矿 物对重金属离子的选择性吸附。吴大清等”5 】研究了矿物对金属离子的竞争吸附。 刘继芳等 5 6 - 5 7 以液流法研究重金属离子铜与镉在褐土中的竞争吸附动力学 特性，初步分析了竞争吸附动力学中竞争吸附量的变化规律，指出竞争吸附过程 中伴随着强烈的吸附组份问吸附位的交换反应；定量表述竞争吸附动力学进程中 离子竞争的规律，认为在竞争吸附过程中各竞争离子的竞争系数或分配系数之和 为1 ，液流法吸附动力学竞争性强的离子竞争系数与吸附反应时间呈现良好的 l o g i s t i c 曲线关系。 目前，i a s ( i d e a la d s o r p t i o ns o l u t i o n ) 模型和l c a ( l a n g m u i rc o m p e t i t i v e a d s o r p t i o n ) 模型在有机污染物竞争吸附方面得到应用 5 8 - 6 1 】，但由于条件的限制， 在重金属吸附行为中的应用较少。 i a s 模型是r a d k e 和p r a u s n i t z 在m y e r s 等人推导出的i a s 理论的基础上扩 展到多组分吸附1 6 2 63 1 。i a s 模型的基本方程如下： 上，、 q r = q ，u = 1 , 2 n ) f i z 。= q ? q r c i = z i c ： i q ，- - z z , q ? 型r t = 型r t 一= f 和= f 和归3 ) 式中，钉一总吸附量；吼一混合溶液中i 组分的吸附量；z i i 组分吸附量 占总吸附量的比值，即i 组分在黏土矿物表面的摩尔分数；c j 一混合溶液中i 组 分的平衡浓度：掣一单组分溶液中i 组分的平衡浓度；秽一单组分溶液中i 组分 的平衡吸附量：a 一比表面积；r 一通用气体常数；t 一绝对温度。 l a n g m u i r 方程是描述一种组分发生单分子层吸附的情况，当有多种组分同 时在固体表面发生吸附，它们之间将产生竞争吸附，通过对l a n g m u i r 方程进行 一定改进可以得到竞争吸附的l a n g m u i r 模型( l c a ) 1 6 4 j , 其表达式如下： 铲单 1 + k j c j 3 = 1 式中，g ，。和k ，可以从相应的单组分吸附的l a n g m u i r 模型中得出。 方春芽【6 5 】结果表明，i a s 及l c a 模型都能较好地反映吸附系统的竞争吸附 规律。华伟1 6 6 1 研究了水中苯酚间甲酚与苯酚对氯酚在n k a 树脂上的竞争吸附， 结果表明，i a s 及l c a 模型都能较好地反映这两个吸附系统的竞争吸附规律。 苗莘【6 7 j 以非理想多组分吸附模型和l a n g m u i r ，f r e u n d l i c h 模型预测了硫酸、 n s a 在弱碱性d 3 0 1 r 树脂上竞争吸附相平衡，能够交准确地预测三组分的竞争吸 附行为。j i y o u n gy 0 0 1 6 8 2 0 0 4 ) 研究了有机膨润土对苯酚和重金属的竞争吸附行 为，结果表明在重金属存在条件下苯酚的吸附明显减少。m j o s e 6 9 1 ( 2 0 0 3 ) 研究了 镉和铅在农耕土壤上的竞争吸附，结果表明铅能置换土壤对镉的吸附。g u s t a f s s o n 【7 0 】研究了阴离子在氧化物和富含水铝石的土壤中竞争吸附行为。 1 3 本文研究内容 土壤中重金属的吸附行为主要取决于土壤的性质和环境因素，以往大多侧重 于土壤整体性质的综合分析，很少对具体的理化性质作定量分析 s - l “。本文以浙 江安吉主要植被类型土壤为研究对象，主要探讨有机质含量、阳离子交换量、p h 值、颗粒组成等因子与土壤吸附重金属之间的关系。 土壤对重金属吸附的不确定因素太多，往往会造成重金属间吸附规律的不一 致。选择一种与土壤最接近而且性质比较均一的物质研究不同重金属吸附规律是 本文首先要解决的问题。黏土矿物作为土壤的主要组成部分，它与重金属元素的 吸附作用直接影响到土壤对重金属的吸附行为。因此，本文以黏土矿物为吸附剂 深入研究不同种类重金属离子在黏土矿物表面的吸附行为。选择c u 、p b 、c d 、 n i 四种重金属，研究它们在黏土矿物中的吸附行为以及p b 、c d 、n i 分别与c u 的 竞争吸附。以p b 和c u 为例，建立i a s 和l c a 模型来预测双组分竞争吸附，并对l c a 模型进行修正，提出了更符合实际情况的竞争吸附模型。 6 第二章材料与方法 2 1 样品采集与处理 样品采自浙江省安吉县。研究区设在浙江省安吉县( 1 1 9 0 5 3 一1 1 9 。1 4 e ， 3 0 0 5 2 ，- - 3 0 0 2 3 ，n ) ，总面积1 8 8 6k m 2 。其中，丘陵山地9 4 0 0 5k m 2 ，占总面积的 4 9 8 4 。该地区位于北亚热带季风区，年平均气温1 5 ，极端最高气温4 0 8 ， 极端最低气温1 7 4 ，年平均降雨量l3 5 0m m ， 1 0 的积温为49 3 4 1 ，无 霜期2 2 6 d 。安吉属中亚热带常绿阔叶林北部亚地带青冈( c y c l o b a l a n o p s i s g l a u c a ( t h u n b ) o e r s t ) 、苦槠( c a s t a n o p s i ss c l e r o p h y l l a ( l i n d l ) s c h o t t ) 植被区，天 然植被有青冈、苦槠常绿阔叶林、马尾松( p i n u s m a s s o n i a n a l a m b ) 林、针阔混交 林、竹林以及灌丛植被。人工植被有湿地松( 只e l l i o t t i i e n g e l m ) 林、火炬松( pt a e d a l ) 林、马尾松林、杉木( c u n n i n g h a m i al a n c e o l a t a ( l a m b ) h o o k ) 林及经济林。安吉 有林地面积1 0 98 7 5 2h m 2 。绝大部分森林分布于低山丘陵地带，土壤主要是发 育于酸性岩浆岩和沉积岩的红壤土类。 在研究区内选择有代表性的植被类型：茶园、毛竹林、湿地松林、灌木林、 落叶栎林、常绿苦槠青冈混交林共6 种类型，分别记为s 1 s 6 ( 见表2 1 ) ，每 种类型各设样地3 块。 表2 1 样地概况 t a b l e2 1g e n e r a ls i t u a t i o no fs a m p l ea r e a 于2 0 0 5 年3 月底至4 月上旬在各种植被类型样地内选择典型地段( 离道路、 桥梁、林缘较远，人为干扰较少的地方) 进行调查。在各林分内的典型地段挖土 壤剖面3 4 个，土壤剖面深度为6 0 c m 。用塑料小铲在不同深度土层剖面( o 1 0 c m 、1 0 2 0 e r a 、2 0 4 0 e m 、4 0 6 0 e m ，分别记为h 1 h 4 ) 中采取土壤样品 2 k g 左右，置于封条塑料袋中，并黏贴识别标签，风干、碾碎、磨细过2 r a m 筛 后待用。 7 2 2 样品分析方法 2 2 1 土壤理化性质 ( 1 ) 有机质：重铬酸钾硫酸氧化法 7 3 1 。 ( 2 ) 颗粒组成分析：根据司笃克斯 f 0 0 0 0 l4 2 4 7 9 0 5 07 5 7 9 7 9 5 6 0 4 3 组间 1 2 0 71 6 0 934 0 2 3 8 7 03 8 2 0 60 0 0 0 1 毛竹林组内8 4 2 5 6 0 81 0 5 3 2 0 总计1 2 9 1 4 1 6 9 1 1 _-_-_-_-_一。i_-_ 1 3 由图3 1 可知不同土层土壤吸附重金属离子的总体舰律为表层土 次层土 深 层土。其中毛竹林和灌木林不同土层间相差不大，茶林和常绿苦槠一青冈混交林 表层土与深层土之间的c u ”吸附量差异非常大，由0 1 0 c m 土层的3 5 0 r a g k g 左右 c u 2 十急剧下降到1 0 2 0 c m 土层的1 0 0 r a g 蚝左右c u ”，再往下层c u ”吸附量变小趋 势趋于缓慢。这主要是由于表层土壤有机质含量丰富，c u ”能与有机质能形成稳 定的络合物【3 4 1 。 对各林分不同土层土壤重金属吸附量进行方差分析，结果见表3 3 。可知， 所有样地不同土层之间存在极显著差异。通过多重比较( 表3 4 ) 发现，所有样 地表层土( 0 1 0 c m ) 与其它土层之间存在显著差异。对不同土层土壤的聚类分析 ( 图3 3 ) 可以看出，表层土( 0 1 0 c m ) 吸附能力最强，次表层土( 1 0 2 0 c r n ) 吸附能力较强，2 0 4 0 c m 、4 0 6 0 c m 的底层土归为一类吸附能力较弱。 表3 4 不同土层重金属吸附量多重比较( 5 水平) t a b l e3 4m u l t i p l ec o m p a r i s o n so fh e a v ym e t a la d s o r p t i o nc a p a c i t yf o rd i f f e r e n t s o i ll a y e r ( t h ed i f f e r e n c ei ss i g n i f i c a n ta tt h e0 0 5l e v e l ) ol