（环境工程专业论文）溶解性有机质对土气界面汞释放的影响.pdf

摘要 溶解性有机质对土气界面汞释放的影响 环境工程专业硕士研究生：曾冯合子 指导教师：王定勇教授 摘要 环境汞污染问题自2 0 世纪5 0 年代日本发生水俣病( m i n 撇t ad i s e a ) 事件以来，一直 是环境科学领域的研究热点问题之一。最近十几年来，人们发现汞可以通过大气环流发生长 距离传输污染，因而大气汞的库存量及其输入与输出通量受到特别关注。据估计，全球每年 输入到大气中汞的总量约为6 0 0 0 7 5 0 0t ，其中自然释汞约占1 3 。在自然释汞源中，土壤是最 主要的汞源之一。散发到大气中的汞经过一定时间和距离的传输后，超过9 0 的部分最终会 回落到陆地生态系统，并通过陆生食物链威胁人类健康。施用有机物料是农业生产中广泛应 用的农艺措旌，有研究发现，有机物料进入十壤后会产生大量溶解性有机质( d o m ) ，d o m 化学性质非常活跃，对重金属h g 吸附解吸、迁移转化及生物毒性有显著的影响。因此，本试 验以重庆市典型土壤一紫色潮土、黄壤和紫色土为调查研究对象，采用模拟试验研究d o m 在各种条件下对土气界面汞释放量的影响，同时对模拟前的紫色十中的汞形态进行分析，研 究d o m 在各种条件下对紫色土中汞形态变化的影响，最后考察在d o m 影响下紫色土中汞各 形态变化与土气界面汞释放量之间是否有相关性。研究结果如下： 在模拟试验中对土汽界面汞释放量的监测结果中可以得知：在三种土壤中加入d o m 后， 会降低土气界面的汞释放量；不同的d o m 对汞释放量的影响程度不同，其中以堆肥d o m 对 汞释放量的抑制作用最强；d o m 对土气界面汞释放量的影响与其添加量即最后土壤中的 d i o m 浓度有关，随着土壤d o m 浓度的增加，其对土气界面汞释放量的抑制作用也越强： 在本试验中的两种外源汞浓度下，添加三种d o m 都基本上对二种土壤的土气界面汞释 放量有不同程度的抑制作用，并且这种抑制作用会随外源汞浓度的增大而变得更加明显： d o m 对土气界面汞释放量的影响和其与土壤汞的作用时间，即陈化时间有关，随着陈化 时间的增长，无论是否添加d o m ，土气界面的汞释放量都呈下降趋势。未添加d o m 的土样， 其土，气界面汞释放量下降程度要比添加了d o m 的更大： 由于土壤的理化性质各异，如p h 、机械组成等的不同，使得三种土壤在同种条件下土 气界面汞释放量的大小不同，其顺序基本为紫色潮土 紫色土 黄壤。 在模拟试验中对模拟前紫色土中汞形态的分析结果中可以得知：添加d o m 后会使紫色土 中各形态含量发生变化。与未添加d o m 的土样比较，腐殖十d o m 使水溶态酸溶态含量下降， 西南大学硕士学位论文 碱溶态、有机态和残留态含量上升；堆肥d o m 会使水溶态、酸溶态和有机态含量下降，而使 碱溶态和残留态含量上升；稻草d o m 会使水溶态、酸溶态含量下降，而使碱溶态、有机态和 残留态含量上升； 。 随着三种d o m 添加量的增加，水溶态和酸溶态汞含量都有下降的趋势，其中以稻草d o m 最为明显，并且残留态汞含量随稻草d o m 添加量的增加有明显的上升趋势： 未添加d o m 和添加堆肥d o m 的土样受陈化时间长短的影响不大，添加腐殖土d o m 和 稻草d o m 使紫色土中酸溶态汞含量随时间推移明显下降，而残留态汞明显上升：在添加了稻 草d o m 的紫色土中，酸溶态的下降趋势很明显，从l d 到3 d ，下降了o 0 2 7 6 m g ，l 【g ，从3 d 到 5 d 下降了o 9 7 m g 厥g ，总共变化0 0 3 7 3 m g 厥g 。 和未添加外源汞的土样相比，添加外源汞使得汞形态分布发生变化：外源汞浓度不同， 汞形态分布也有所差异，并且汞浓度越大，d o m 的添加使得汞形态含量分布对照未添加d o m 时的变化也越大。 对整个试验过程中紫色土土气界面汞释放量和相对应的士壤汞形态含量进行相关性分 析，发现紫色土土气界面的汞释放量与水溶态汞和碱溶态汞含量的变化有相关关系，其中水 溶态是正相关关系，相关系数为o 4 7 9 料，碱溶态为负相关关系，相关系数为o 5 2 4 ，两者 都达到了极显著水平。 关键词：土壤汞溶解性有机质( d o m )土气界面释放量汞形态 a b s 昀c t e f f e c t0 fd i s s 0 l v e d0 r g a n i cm a t t e ro nm e r c u r yr e l e a s e ， jp l r o ms 0 l a i ri n t e r l a c e a p p l i c a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：z e n g f e n gh e z i s u p e r v i s o r ：p r o v ，2 m gd i n g y o n g a b s t l a c t s 证c e 恤m i n 锄嗡t ad i s e 舔ek 艄e d i 1 1j a p 柚i i lt h e1 9 5 0 s ，啊r o m 鼬lm e r c u r y 叫h l t i h 笛b e e no n eo f 把h o ti 髓u e ss t u d yi n 1 ef i e l do ft 1 1 ee n v i r 0 姗e n t a ls c i 饥c e h ln l er e c e n t1 0y e 躺， i tw a sd i s c o v e 北dm a tl g 捌s t a i l c e 嘶s m i s s i o no fm e r c u 巧c o u l dl e a dt oc o n t a i m n 撕0 n 也r o u g l l t 1 1 ec i r c u l a t i o no ft 埒a 缸n o s p h e r ea n dt l l es t o c ko ft h em e r c u i 了i nm ea 蜘的s p h e r ea n d 她f l u xo fi t s i n p u ta n do u t p u tw e r ep a i ds p e c i a la t t e n t i o n i ti se s t i m a t e dt l l a tt l l et o t a l 锄o u n to fm e r c u 秽m a t e m e r e dt h ea 廿t l o s p h e r ee v e 巧y c a ri nt h ew o r l dj sa b o u t6 0 0 0 一7 5 0 0t ，o fw h i c ht h en a t u r a lr e l e a s e d m e r c u r yi sa b o u t1 3 s o i li st l l em a i l ls o u r c eo ft 1 1 en a t u r a l r e l e 蕊e dm e f c u r y a r e rt h em e r c u r yi s 仃a n s m i t e df o rac e r t a i np e r i o do ft i m ea j l dd i s t a n c ei nt h ea t i n o s p h e r e ，o v e r9 0p e e mo fi tw o u l d e v e n t u a l l yc o m ed o w nt 0t e r r e s 砸a le c o s y s t e m s ，a n dn l r e a th u m 趾h e a l t i it 1 1 r o u 曲t e r 陀s t r i a lf b o d c h a i n a p p l i c a t i o no fo r g 锄i cf 色n i l i z e ri saw i d e l ya d 叩t e da 莎o n o i n i cm e 也o d 试t l l ea g r i c u l t u m l a c t i v i t y i ti sf o u n dm a t t h e r ew o u l db cal a r g e 枷。哪to fd i s s o l v e do r g a m cm a t t e r ( d o m ) w h e nt 1 1 e o r g 卸i cf e r t l i z e re 1 1 衙i n t ot l l es o i l 1 1 1 ec h e r n j c a lp r o p e n i e so fd o m i sv e 巧a c t i v e ，a i l di th 勰g r e a t i i i 】p a c t0 nm ea d 鲫r p t i o n 锄dd e s o 耻i o n ，r n i g r a t i o na n dc o n v e r s i o ne v e nb i o l o g i c a lt o x i c 时o n 也e h v ym e t a lh g a c c o r d i n g l y ，t l l i st r i a lc h 0 0 s ec h o n g q i n g st y p i c a ls o i l p u 叩l et i d es o i l ，y e l l o ws o 订 锄dp 呷l es o i l 蕊t l l eo b j e c to fi i l v e s t i g a t i o n ，t e s tt h ei m p a c tt h a td o mh 雒o n l ee x c h a l l g eo f m e r c u r yi n 也es o i l a i ri i l t c r f a c eu n d e rav a r i e t yo fc o n d i t i o n sb ym es i i l l i u l a t i o nt e s t ，a i l a l y s e 雠 f 0 棚幅o fm e r c u r yi 1 1p u i p l es o i lb e f b r et i l es i m u l a t i o n ，r e s e a r c ht l l ei m p a c tt l l a td o mh a u s0 nm e c h a n g eo fm e r c u 巧sf o m 塔i nt l l ep u 叩l es o i lu n d e rav a n e t yo fc o n d i t i o n ，锄df m a l l yi i l s p e c t w h e m e rt l l e r ei sr e l a t i o r 曲1 i _ pb c t w e e nm ec h a n g e so fm e f c u 巧sf o r mi nm ep 岬l es o i l 锄dm e 陀l e a s e 鞠l l to fm e r c u d r 的m 吐掩s o i 忱i ri f i t e 曦l c eu n d 【e rt i l ee f 琵c to fd o m n 豫r e s l l l t sa r e 丛 f o l l o w s ： f r o mt t l em 砌t o r i i l gr e s u l t so ft h em e r c u i y 姗叭m t 仔o mt 1 1 es o i l ，a i ri n t e r f a c e ，“i sf 0 u n dm a t ： a d d i n gd o m t ot 1 1 et i l r e ek i n d so fs o i l sw o u l dr e d u c et 1 1 em e r c 眦yr e l e a s ea m o u n t 的mt i l es o i l a i r i n t e r f a c e ；d i f r e r e n td o m sh a v ed i f r e r e n ti m p a c to nt 1 1 em e r c u 巧r e l e a s ea m o u n t 詹o mm es o i l h i r 西南大学硕士学位论文 i n t 曲c e ，锄dt l l ec o m p o s td o mh a v e 吐l es 协m g 瞄ti i l ：k b i te f r e c t0 nt l l e 锄o u n to fm e f c u r y 坞l e 勰e t h ed o m si m p a c to n 虹l em e r c u 翠r e l e a 锄u n t 触n 出es o i 妇i ri i l t e r 白c ei sr e l a t e dt ot l l ea d d i n g 锄o u n t ( m a ti st l l el a s tc c e n t m d o na d k l i n gt 0t l l e i l ) w i mn l ei i l 6 托a s 访gc o n c 伽航l t i o ft l l e d o mi i lt l l e i l ，廿地蝴i te 伍t t l 圮m e r c u 巧陀l e a 鼹锄。岫tf 而mn l es o i 妇i ri n t e 血c ew 砌d b es 缸d n g e r u n d e r 圯t w ok i n d so f t l 坞e x 甜cm e r c u r y sc o n c 蚴i o n ，t 1 1 em 豫es o n so fd o m m a i l l l yh a v e d i f 诧r e n td e g 球宅so f 陀s 心a i ：n i i l ge 仃e c tt ot h em e r c 山了r e l e 舔e 锄o u n tf 沁m l es o i l a i ri i l t e r f a c eo fm e m r e el c i n d so fs o i l ，锄dt l l i s 托s 协越n ge f r e c tb e c o m e sm o r eo b v i o u sa s l ec o n c e n 心a t i o no ft l l e e x o t i cm e r c m 了b e c o m e ss 缸d n g e f d o m si i l l 驴a c to nt l l em e r c 瑚了r e l e 雏e 锄o u n t 的mt h es o i 妇i ri 1 1 t e r f a c ei s 他l a t e dt 0t l i e 他a c 矗o nt i m e ( m a ti s 廿1 ea g c d 面1 e ) b e t 、e d o m 锄ds o i lm e r c u r y a st h ea g e dt i i i l e s 则i 1 1 9 ， w h e t l l e rt l l ed o mi sa d d c d0 rn o t ，t l l e 旬渤1 do f 也em e r c u 巧r e l e 硒e 锄o u n t 丘o mm es o i 忱i ri l l t e r f 缸e d r o p s t h ed r o p p i l l gd e 伊优so ft 1 1 em e r c 山了陀l e a s e 锄o u n tf 而mm es o i l a i ri n t e r f a c eo fs o n s 锄p l e sw i 出n od o m i sg r e a t e r l 如m co n ew i md o m a sm ep h y s i c a la n dc h e n l i c a lp r o p e n i e so fd i 腑r e n ts o i l sa r ed i 腩r e n t ，s u c h 弱龇i rd i f f e 丌e i i t p h ，m e c h a n i c a lc o m p o n e n t s ，t 1 1 a tm a k et h em e r c u r yr e l e a s ea m o u n tf 南mt h es o i 忱i r 抽t e r f a c eo f t h r e ek i n do fs o i l si sd i f r c n r e n tu n d e rm e 铅m ec o n d i t i o n b a s i c a l l y ，m es e q u e n c ei sp u 叩l et i d es o i l p u 巾l es o i y e l l o ws o i l - f r o mt h er e s u l to f 龃a l y s 协g 廿l ef o n 】f l so fm e r c u r yi np u r p l es o i lb e f b r et 1 1 es i i i m l a t i o nw e k n o w t h a t ：m ec o n t e n to ft l l ec h e n l i c a l si nt l l ep 眦p l es o i lw o u l dc h a n g ea r e ra d d i n gd o m c o m p a r e dw i t l l t h es o i ls 锄p l e si nw m c hd o mi sn o ta d d e d ，d o m 厅o mh u m i cs o i lw o u l dm a k et l l ec o n t e n to f w a t e r s o l u b l e 锄da c i d - s o l u b l ef o 咖d e c l i l l e ，b u tm a l c et h ec o n t e n to fa l k a l i s o l u b l ef 0 r m 、o r g a i l i c 1 1 1 a t t e rf o 皿孤d 他s i d u a lf o m l i i l c r e a s e ；d o mf 两mc o m p o s tw o u l dm a k e t h ec o i l t i to f w a t e r s o l u b i ef 0 丌1 1 、舵i d 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fm e r c u 掣o fa c i d s o i u b l ef o mi 1 1p u 印l es o i l sw 油s n a wd o ma 1 1 dc o m p o s td o m a d d e dd r 叩o b v i o u s l ya st l l et i m e 黟o w s ，w h i l et h er e s i d u a lf o r mr i s e s ；t 1 1 ec o n t e n t so fa c i d s o l u b l e l v a b s 缸积 f 0 肌m e r c 了i i lp u r p l es o i l s w i t l ls h a wd o ma d d e dd r o p so b 讥o u s l y 廿l e 锄。岫to fd e c l i n i i l gi s o 0 2 7 6 l n g 瓜g 五沁mldt o3 d o 9 7 m g 及g 五坝n3 dt o5 d ，t l 跫锄o u n tv a 五e do 0 3 7 3m g 瓜gi nt o t a l c o r n p a r e d 、晓m l e i ls 甜n p l ew i t l ln oe x 0 6 c 圮m u r ya d d e di n t o ，t l l eo n e 砺a ta d dt l i ee x o d c 删奠u f y 嬲d c 吐l ea l l o c 撕o no f 廿l em 部c u 妒sf i 鲫nc l l a i l g e ；d i 仃e 眦n tc c e n 嘶o no ft 1 1 ee x 0 6 c m e r c u r ym a k e sv a r i e da l l o c a t i o no ft h em e r c u 叮sf o m ，锄d 、i t l ld o ma d d e di i l t 0t l 地i l ， c o n 仃a d i s 6 n g u i s gw i t l lm a tw i t l ln od o ma d d e di i i t o ，t l l em o r ec o n c 豇i 臼a 胞dt l l en 圮r c m 了，也e g 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t e r f a c e r e i e a s ea m o u n t m e r c u r yf o r m v 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。 学位论文作者：嗜7 冯冷 签字日期：2 dd8 年石月f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生部可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密，口 保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：唁丫弓呛占 导师签名：主要露 签字日期：2 0 d g 年f 月日签字日期：细年6 月日 保护知识产权声明 本人完全了解西南大学关于对研究生在本校攻读学位期间撰写的 论文知识产权保护的规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下，并 得到相关研究经费支持下完成的。具体数据和研究成果归属于导师和 作者本人，知识产权单位属西南大学。本人保证毕业后，以本论文数 据和资料发表论文或使用论文工作成果时，署名第一单位仍然为西南 大学。 论文作者签名：、髫马令占 日期： 2 d 0 8 参j f 第l 章文献综述 第1 章文献综述 环境汞污染问题自2 0 世纪5 0 年代日本发生水俣病事件以来，一直是环境科学领域的研 究热点问题之一( m d 和s t ，订口，1 9 9 1 ) 。汞在水生生态系统中的迁移、转化、分布与行为 是目前研究得最为全面的，也是过去几十年来汞污染问题研究的重点课题。最近十几年来， 人们发现全球大气汞浓度逐年增加( s l e 眦，甜口，1 9 8 5 ：s c t l m e d e r 孤dm 1 删h e ，1 9 9 8 ) ，这 加大了汞污染对生态环境和人体健康的潜在威胁。2 0 世纪8 0 年代末期以来，由于化石燃料燃 烧、金属冶炼等人为过程不断向大气释放大量的汞，使全球大气汞浓度逐年增加，环境汞污 染加剧，汞被公认为“全球性污染物”再次受到人们关注( p i 盯0 n e ，口口，1 9 9 6 ) ，引发了新 一轮汞污染问题的研究热潮，并先后于1 9 9 0 至2 0 0 6 年分别在瑞典、美国、加拿大、德国、 巴西、日本、斯洛文尼亚和美国召开了8 次汞作为全球污染物( m e r c u 巧a sag 1 0 b a lp o l l 眦m t ) ” 的国际会议，就环境汞污染问题的最新研究成果进行交流和讨论，时至今日，汞污染问题仍 是环境科学研究热点之一。为此，近年来人们对汞污染问题的研究热点，已从对局部区域环 境的污染与危害问题转向全球大气汞循环演化规律方面。 土壤是农业生产的基础，是人类赖以生存的外环境之一，有害物质在土壤中的积聚，可 以间接污染水源，不仅危害植物，同时还可通过食物链危害人体健康，严重时还会造成公害 事件，随着工业化和城市化的快速发展，i ：业“二废”的大量排放和农用化学品的不合理使 用导致土壤重金属污染问题日趋严重。重金属是十壤环境主要的化学污染物，它不仅危害植 物生长，进而通过食物链影响人类身体健康，而且还可通过径流和淋溶作用污染地表水和地 下水，因此，土壤重金属及其环境行为的研究，是目前环境科学研究的重点方向之一( c l m 锄， “口，。1 9 9 6 ；s i l l i m ，p f 以。1 9 9 6 ；李书鼎，2 0 0 0 ；蒋煜峰，2 0 0 6 ) 。 1 1 土壤汞概况 1 1 1 土壤h g 来源及污染现状 世界土壤中h g 的平均含量为o 0 3 0 1m g 瓜g ，范围值为o 0 3 o 3m g l ( g ( 王新，1 9 9 2 ) ，欧 洲未受污染土壤表层h g 的含量变化在o 0 2 0 1 0m g l ( g 之间。平均为o 0 7m g k g ( 国家环境保护 局。1 9 9 3 ) 。我国土壤中汞的几何平均值为0 0 4m g 厥g ，含量范围为o o o l 4 5 9m g 厥g ，高于世 晃土壤中汞的自然含量的平均值。 土壤中h g 的来源是多方面的，环境中的h g 可通过母岩、大气h g 的干湿沉降、污水灌溉及 污泥利用、来自农药和化肥中的( 王新和周启星2 0 0 2 ) 汞的天然释放是土壤中汞的重要来 源，而人为污染主要来自工业和农业污染。其中农业污染大部分是有机汞农药所致：工业污 染是由于含汞废水、废气、废渣的排放而污染土壤所致。用含汞废水灌溉农田，含汞废气沉 降到土壤，含汞废渣淋溶，都会使土壤含汞量增加而造成土壤的汞污染。土壤中汞的存在形 西南大学硕士学位论文 态分为三大类：金属汞、无机化合态汞和有机化合态汞，其生物有效性差异很大。 近些年的研究表明，大气沉降是土壤汞的一个重要来源( h e y e r ，以以，1 9 9 5 ) 。据调查 ( m 弱，p f 口，1 9 9 4 ) ，在北纬3 0 0 7 0 0 地区，汞沉降量为1 5 8g m 2 a ；北纬1 0 0 3 c y o 地区， 汞沉降量为1 9 8g ，m 2 i a o 我国遵义地区的汞沉降量最大可达1 9 5g ，m 2 m t l l ( 许嘉琳，1 9 9 5 ) 。 据王定勇等( 1 9 9 8 ) 研究，土壤汞含量与大气汞浓度的相关系数为0 7 4 1 ( 刀= s 2 ) ，相关显 著，可见大气汞含量对土壤汞污染的贡献较大。大气汞进入士壤后被土壤中的粘士矿物和有 机质吸附，绝大部分被迅速吸持或固定在土壤表层，造成土壤汞浓度的升高( 戴前进等，2 0 0 2 ) 。 随着城市工业的发展与城市化进程的加快水资源逐渐匮乏，河水日益受到污染。污水灌 溉已成为农业灌溉用水的重要组成部分。工业废水中往往含有h g 、c d 等重金属，灌溉后易引 起土壤重金属污染。在1 9 8 5 年，我国颁发修定的“灌溉水质标准”中规定灌溉用水中汞不能 超过0 0 0 lm j 班，但目前在国内仍然有不少地区因污水灌溉而引起土壤汞污染。天津常年污灌 区土壤的汞全量高达o 2 9 2 m k g ，有效态达o 1 5 3m g l ( g ( 张学询等，1 9 8 8 ) ；西安郊区2 0 0 k m 2 上的6 个污灌区的土壤汞含量处于0 5 2 一o 9 0m g l ( g 之间( 萧蕴英等，1 9 9 7 ) ；淮阴市某污灌 区土壤汞浓度已超出清洁灌溉区的土壤汞的l 倍以上，也已超过g b l 5 6 1 8 1 9 9 5 土壤环境质 量标准中二级标准( 张书海，2 0 0 0 ) 。可见，由污水灌溉引起的土壤汞污染已相当严重。 污泥含有许多有机质和氮、磷、钾等营养元素，所以作为肥料施入农田很受欢迎，但污泥中 往往含有h g 等重金属，长期施用或施用不当，会导致土壤中重金属积累，使农作物遭受污染， 进而通过食物链进入人畜体内，对人类造成危害。一些化学肥料的含汞量也很高，如磷肥的 平均汞含量为o 2 5m 啦g ，长期施肥也会使土壤汞积累增加( 戴前进等，2 0 0 2 ) 。另外，含汞 废弃物( 工业生产废料和生活垃圾等) 的堆积，由于雨水的冲洗及径流冲刷，下渗对土壤也 会造成一定的污染。 1 1 2 土壤汞存在形态 土壤中的汞按其化学形态可分为金属汞、无机化合态汞和有机化合态汞。在正常的土壤 e h 和p h 范厨内，汞能以零价状态存在是土壤中汞的重要特点( 冯新斌等，1 9 9 6 a ) 。大气汞沉 降是土壤汞的一个重要来源，并且土壤汞累积与火气汞浓度呈明显的正相关( w 卸g ，甜以， 2 0 0 3 ) ，大气汞进入土壤后被土壤中的粘土矿物和有机质吸附，绝大部分被迅速吸持或固定在 七壤表层，致使土壤汞浓度上升。研究表明，土壤对汞的吸附符合l a n 鲫帆i r 方程( 罗志刚等， 1 9 9 6 ) ，土壤吸附汞受土壤性质、p h 、土壤胶体的化学特性和数量、氧化还原电位、交换性 络合物的阳离子类型、有机质含量、汞化合物的形态等因素的影响。土壤p h 在l 一8 范围内随p h 增加土壤对汞的吸附量增加，当p h 8 时，对土壤吸附汞量的影响较小。也有报道认为氯离子 对汞的吸附也有明显的影响，添加氯离子使土壤对汞的最大吸附区域在高p h 范围内出现 ( l d d e i l i u s ，1 9 9 0 ) 。 土壤中存在的无机化合态汞有h g s 、h g c l 2 、h g c l 4 厶、h 萨0 3 、h g h c 0 3 、h g n 0 3 + 、 2 第l 章文献综述 h g 州0 3 ) 2 、h g s 0 4 、h g o 和h g 玎p 0 4 等，它们因土壤类型不同而各有所差异。盐碱土中，无机 化合态汞主要以h g c l 2 、h g c l 4 等形式为主；在含有硫酸盐的土壤中，则以h g s 、h g s 0 4 等形 式为主：在肥沃的水稻土中，以h g n d + 、h g ( n 0 3 ) 2 、h g 御o 等形态为主。在无机化合态汞中， 并不是所有赋存形态对生物体都有效。例如：h g c l 2 、h g c l 4 是植物易吸收利用的汞化合物但 是h g s 则是一种难以被植物吸收利用的无机化合物。盐碱土一旦受到汞污染，危害性比酸性土 壤更大，因为其中的h g c l 2 、h g c l 4 2 对生物具有高度的有效性。土壤中存在的有机化合态汞包 括c h 3 h g s 。、c h 3 h g c n 、c h 3 h g s 0 3 、c h 3 h g n h ”和腐殖质结合汞等，其中以腐殖质结合汞最 为重要。土壤中有机化合态汞通常只占总汞的2 。在各种有机化合态汞中，以甲基形式存在 的汞的生物有效性较高，毒性较大。易被植物吸收并通过食物链在生物体内逐级富集，易对 生物和人体健康造成危害：而腐殖质结合汞的生物有效性较低，不易被作物吸收，而且毒性 也较低( 杨燕娜和温小乐，2 0 0 6 ) 。 汞在土壤中的转化模式如图卜1 所示( 唐永鉴等，1 9 8 7 ；戴前进，2 0 0 2 ) ( 二苯基汞x c 6 h 5 ) 2 山 ( 苯汞离子) c 6 h 5 h h g o ( 金属汞)q( c h 3 ) 2 h g ( 二甲基汞) h2驱汞离子， 一j 寸1 ： h 9 2 2 + ( 驱汞离子)q i $上l h 9 2 + ( 高汞离子) j 盈专c h 3 h g + ( 甲基汞) 图1 - l 汞在土壤中的转化模式 f i g 1 1t r a n s f o m a t i o nm o d e lo fm e r c u 叮i ns o i l 酶的转化( 厌氧) 酸性环境碱性环境化学转化( 需氧) 1 1 3 土壤对汞的吸附及影响因素 土壤具有吸附性能是因为七壤中存在具有巨大的表面能，并带有电荷的矿物胶体和有机 胶体。对不同物质产生的吸附性，是土壤力求使其表面能减小，以便使分散体系稳定的结果。 可溶性的汞进入十壤后，超过9 5 的汞能迅速被吸附或固定，并发生一系列转化而使其活性降 低( w i l i i 硼，1 9 9 2 ) 。但是被同定的汞也能因土壤种类、汞浓度和土壤性质，如：土壤p h 、 交换性复合体的阳离子种类、阳离子交换量( c e c ) 、盐基饱和度、氧化还原电位和土壤微生 物的影响，源源不断地重新释放出来( r o s a ，甜口，2 0 0 6 ；s c h u s t e r ，p ，口f ，1 9 9 1 ) ，有的呈溶 解态，有的呈挥发态。汞进入土壤能迅速被十壤固定或强烈吸持( w i l l i 锄，1 9 9 2 ) 主要是 土壤中的各类胶体对汞均有强烈的表面吸附( 物理吸附) 和离子交换吸附作用。h 矿+ 、h 9 2 2 + 可被带负电荷的胶体吸附，h g c l 3 等可被带正电荷的胶体吸附。这种吸附作用是使汞以及其他 许多微量金属从液相中转入土壤固相的最重要途径之一。 不同土壤吸附汞的能力不同，同一种十壤在不同的环境条件下吸附汞的能力也不同。其 3 西南大学硕士学位论文 中吸附一解吸、沉淀一溶解平衡及络合一溶解过程制约着汞在土壤溶液中的浓度，从而间接 制约着汞在土壤中的垂直迁移。土壤吸附汞受土壤性质、p h 、土壤胶体的化学特性和数量、 氧化还原电位、交换性络合物的阳离子类型、有机质含量、氯离子、汞化合物的形态等因素 的影响