土壤酸碱度对重金属在土壤中行为的影响

1、第 43 卷第 7 期辽宁化工vol. 43，no. 72014 年 7 月liaoning chemical industryjuly，2014土壤酸碱度对重金属在土壤中行为的影响殷丽萍，张博，李昂，康艳红，刘佳雨，张浩，程月，李文翠（沈阳师范大学化学与生命科学学院, 辽宁 沈阳 110034）摘 要： 分别对土壤酸碱度的定义、影响土壤酸碱度的因素、土壤酸碱度的变化对重金属的影响 这几个方面做了综述，发现控制重金属元素地球化学行为的重要因素是土壤 ph 值。土壤中有机质含量 的高低，可以控制土壤中重金属的地球化学行为。关 键 词：土壤酸碱度； 重金属； 影响因素中图分类号：s 153 文献标

2、识码： a文章编号： 1004-0935（2014）07-0865-031土壤的酸碱度对于土壤酸碱度的定义，不同的人持有不同的 说法。温明霞等人认为土壤酸碱度是影响土壤生产 力和土壤肥力的限制因素之一1，与土壤有效态养 分关系密切，因此，常被土壤的重要变量常以土壤用较强，因而盐基性也较强；酸性母岩（如花岗岩、 砂岩）上形成的土壤，其酸碱度一般都较石灰岩形 成的土壤低（即较酸）等。林才浩认为福建省沿海经济带表层土壤 ph 值 4.049.34，平均 5.55，中位数 5.22，一半以上土壤 样品具有强酸性（ph 值 4.55.5），部分土壤有极3酸碱度为主，同时，土壤酸碱度对土壤的氧化还原、强酸

3、性。一般强酸性和极强酸性土壤主要位于山吸附解吸、沉淀溶解和配合反应等化学过程也起到 支配作用，对植物和微生物所需营养元素的有效性地，而 ph 6.5 的中、碱性土壤主要位于海积平原 和现代滩涂。有显著影响。而柴锡周等则认为土壤的酸碱度通常而高旭等也认为不同地区土壤 ph 不同4，他们用 ph 值表示，它是土壤中很多化学性质的综合反 应。土壤酸碱度既能影响土壤微生物的活动，有机 质的转化，又会影响矿质营养元素的存在形式及保 持养分的能力等。戴树桂在环境化学一书中系 统阐述了土壤酸度和土壤碱度2。根据土壤中 h+离 子的存在方式，土壤酸度可分为两大类：（1）活性 酸度;（2）潜性酸度。而土壤碱度：

4、土壤溶液中的oh-离子的主要来源，是 co 2-和 hco -的碱金属及主要针对曲靖烟区土壤 ph 进行了探究，发现曲靖 烟区主要为红壤土，其次依次为紫色土、水稻土、 新积土和黄壤土。在不同土壤类型的 ph 值中，新 积土变异系数最大，黄壤土变异系数最小。他们通 过多种比较发现，ph 在红壤土和黄壤土、紫色土 之间存在明显差异，而在红壤土、水稻土和新积土 之间差异则不明显，所以，不同类型的土壤就是影响土壤酸碱度的因素之一。33碱土金属的盐类。通常人们认为土壤酸碱度则是土 壤呈酸性或碱性的程度，用 ph 值表示。2影响土壤酸碱度本底值的因素地域、气候条件因素是影响土壤酸碱度的重要 因素，在我国呈

5、明显的南酸北碱规律性变化。在高 温多雨的南方，风化淋溶作用较强，盐基易流失，再生水的重复利用也在一定条件下影响土壤的 酸碱性，再生水是指污水经适当处理后，达到一定 的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使 用的水。与海水淡化、跨流域调水相比，再生水具 有明显的优势。不仅如此，再生水还对土壤的 ph 有着一定的 影响。王祥林曾经探讨过再生水对土壤酸碱度与土5容易形成酸性土壤；半干旱或干旱地区的自然土壤，壤肥力的影响。结果表明，在使用再生水灌溉城盐基淋溶作用较弱，而因为土壤水分蒸发量大，下 层的盐基物质易随毛管水的上升而聚集在土壤上 层，使土壤具有石灰性反应；地势高的地方淋溶作市绿地后，绿地土

6、壤中的 ph 值略有下降，当土壤的酸性增强时，土壤中有机质的腐殖化速度就会加 快，土壤中氮、磷、钾等大量元素在土壤中的自由基金项目： 辽宁省科学技术基金项目，项目号：201202198。收稿日期： 2014-03-13作者简介： 殷丽萍（1994-），女，辽宁沈阳人，研究方向：环境污染物处理。通讯作者： 康艳红(1968-），女，副教授，博士，主要从事环境污染物处理研究工作。866辽宁化工2014 年 7 月化与离子化过程也会加快，因此，使这些元素更容 易被植物吸收和利用或者随水土流失而流失；这样 就不会出现氮、磷、钾等大量元素在土壤中富集的 现象，同时也会使植物生长更旺盛，因此也不会出 现明

7、显的植物因氮、磷、钾等元素的大量富集而生 长异常甚至大面积死亡的现象。3土壤酸碱度的变化对典型重金属 的影响重金属是指比重大于 5 的金属(一般指密度大于 4.5 克/每立方厘米的金属)。约有 45 种，一般都3.1.2cd 的迁移和转化 喻凤莲等通过实验总结出土壤酸碱度对土壤胶体上吸附 cd 的量有一定影响。一般随着 ph 值的下 降，土壤胶体上吸附 cd 的溶出率增加，cd 的溶解 度增大，从而加速了 cd 在土壤中的迁移和转化； 而随着 ph 值的增大，土壤胶体上吸附 cd 的溶出率 下降，cd 的溶解度降低，导致土壤中的 cd 不易发 生迁移而在原地淀积8。所以，土壤酸碱度是影响 土壤

8、中 cd 迁移和转化的很重要因子。3.1.3cd 离子交换态 余涛等曾在研究土壤酸化过程中重金属元素离9是属于过渡元素。如铜、铅、锌、铁、钴、镍、锰、子交换态含量变化趋势的实验中，对大量土壤样镉、汞、钨、钼、金、银等。在环境污染方面所说 的重金属主要是指汞、镉、铅、铬以及类金属砷等 生物毒性显著的重元素。随着社会经济的发展，重 金属的用量也在逐渐增加，导致土壤中重金属元素 比重越来越大，其进入土壤的主要途径有农药、污 水灌溉、化肥的使用和大气降尘等。土壤中重金属 元素污染既不易被水淋滤，也不能为生物降解，相 反却能被植物吸收，导致农作物产量和质量的下降， 并通过食物链危害人类健康。与此同时，土

9、壤酸碱 度的变化也对重金属有一定影响。3.1酸碱性对 cd 的行为影响3.1.1cd 的活性含量 陈岭啸等在一项研究中表示土壤中 cd 的有效性很大程度上受土壤中 ph 值的调节6。土壤中 ph 值增高，cd 的有效性就会显著降低，因而难以被植 物吸收。所以植物中 cd 活性与土壤中 ph 值具有显 著负相关性，进一步解释了土壤中 ph 值升高抑制 了 cd 的活性的原因。因此，在 cd 污染严重的酸性 土壤地区，适当提高土壤 ph 值使土壤呈弱酸性或 弱碱性是治理 cd 污染的一项有效措施。同时, 李随 民、喻凤莲等也分别做了不同实验来证明酸碱性对 cd 的活性含量有一定影响。李随民等在研究

10、不同酸碱度土壤中重金属元素 的含量变化中表明，土壤碱性程度越严重，cd 的含 量越高。这是由于土壤在酸性条件下，包括重金属 在内的各种阳离子易淋失，导致含量降低7。喻凤莲等也总结出在酸性水稻土壤区域，大米 中 cd 积累与土壤中 cd 的含量有着密切的联系。在 碱性水稻土壤区域，大米中 cd 镉含量较低，这是 因为在碱性土壤中 cd 不易活化而原地淀积，则根 系土壤中镉对大米中镉的富集贡献小8。品的 ph 值和相应的 cd 离子交换态进行了整理，做出回归拟合曲线，发现 cd 离子交换态与土壤 ph 值呈显著相关关系，在酸性的土壤使 cd 的离子交 换态比例会上升 。相反，在碱性的土壤中，cd

11、的 离子交换态比例则会下降。3.2 酸碱性对 pb 的行为影响余涛等曾在某项研究中指出 pb 元素的离子交换 态与土壤 ph 呈显著相关关系9。土壤在弱酸性至弱 碱性范围内，pb 在土壤中主要以残渣态和铁锰氧化 态等稳定形态存在，而离子交换态非常低，含量基本 在 2%以下，因而对生态系统危害性很小；当土壤显 酸性时，pb 离子交换态值占总量的比例呈直线上升， 当 ph 值为 5 时，pb 离子交换态值可达到 20% 左右。 而当土壤显碱性时，pb 离子交换态的比例也有上升 的趋势，这是由于专性吸附的 pb 开始解吸而造成的。 因此，保持土壤 ph 值在弱酸性至弱碱性的范围，对 于 pb 污染严

12、重的土壤，可以防止土壤酸化和盐碱 化，、则可以降低 pb 对土壤的危害。3.3 酸碱性对 fe、mn 等元素的迁移转化影响叶雅杰、杨铁金等提出湿地土壤中铁的转化主 要由土壤所处的环境因子所决定10。研究表明，植 被的枯枝落叶聚集和分解产生的各种碳水化合物、 有机酸等物质将直接改变湿地土壤的 ph 环境以及 提供溶解基，从而提高 fe、mn 等元素的溶解度和 迁移性能。而且，通过进一步实验发现，沼泽土壤 的 fe 和 mn 元素含量与土壤的 ph 值呈负相关关系， 即当土壤处于酸性条件时，fe、mn 元素的含量会 升高，而当土壤处于碱性条件下，fe、mn 元素的 含量会下降。3.4 酸碱性对其他

13、重金属元素土壤效应的影响除了以上的影响，土壤酸碱性对其他重金属元第 43 卷第 7 期殷丽萍，等：土壤酸碱度对重金属在土壤中行为的影响867素也有一定的影响。温明霞等通过实验发现土壤酸 碱度的变化对土壤中养分的含量有很大影响，其实 验结果表明，大量元素的含量与土壤 ph 值都有显 著的相关关系。钙、镁含量与土壤 ph 值呈正相关 关系：随着 ph 值的降低，土壤中有效钙、镁含量 显著降低；而铜、锌含量与土壤 ph 值则呈负相关 关系：随着 ph 值的降低，土壤中有效铜、锌的含 量会明显上升。有学者通过研究，其结果与此结论完全一致， 但也有学者通过实验认为，土壤中有效钙、镁及有 效锌含量与土壤

14、ph 值之间没有一致的相关性，土 壤中有效铁含量与 ph 值及氧化还原电位等密切相 关，当土壤呈强酸性时，常常铁的含量会过高1。雷丹等认为土壤 ph 值与白云石、方解石、闪 石类矿物、以及高岭石、伊利石含量相对较高，ph 值与它们成正相关，而与石英的含量成较强的负相 关11。3.5 mn 的含量虽然，大部分人通过实验证明了土壤酸碱度对 重金属行为有一定影响，但是也有人认为重金属含 量对土壤酸碱度也有一定影响。武丽花等阐述了湖 南湘潭锰矿矿渣废弃地人工植被恢复地土壤 ph 值 高于对照地和自然恢复地，这也说明了金属 mn 含 量对土壤 ph 有一定影响12。4 结论与展望土壤 ph 值是控制重金

15、属元素地球化学行为的 重要因素，通过以上的综述，可以看出土壤酸碱度对重金属的含量、性质以及形态都有一定的影响。 土壤 ph 值较低会使有害元素离子交换态的含量增 加，从而产生严重生态风险。所以应该及时采取一 些提高土壤 ph 值的措施，如施撒生石灰、赤泥； 壤增施有机肥，调节土壤有机质含量等，这样即可 减轻重金属对生态系统的危害。参考文献：1温明霞, 石孝均, 聂振朋, 周鑫斌. 重庆市柑桔园土壤酸碱度及金 属元素含量的变化特征j. 水土保持学报, 2011 ,25(5): 191.2戴树桂. 环境化学m. 北京: 高等教育出版社, 1997, 3: 211 -214.3林才浩. 福建省沿海经

16、济带生态地球化学分区研究j. 福建地 质,2008,27 (2): 166-168.4高旭，孙曙光，许自成 ，解燕，刘腾飞，潘超虎，刘加红. 曲靖 烟区土壤 ph 与烟叶重金属含量的分布特点及关系分析j. 江西 农业学报,2011,23( 12) : 116 - 120.5王祥林. 再生水对土壤理化性质影响的研究j. 山东林业科技， 2009（4）.6陈岭啸，宋垠先，袁旭音，杨忠芳，陈旸，陈骏，季峻峰. 长江三 角洲典型地区土壤水稻系统中的分布及其迁移制约因素j. 地球科学与环报, 2011, 33(3): 287-2947李随民, 栾文楼, 魏明辉, 宋泽峰. 河北省唐秦地区表层土壤地 球化

17、学质量评价j. 中国地质, 2009, 36 (4 ): 932-9398喻凤莲，周成明，邓锐. 水稻籽实及其根系土壤中镉含量的相关性 研究j. 四川地质学报, 2012, 32 (4 ): 468-4719余涛, 杨忠芳, 钟坚, 程新彬. 土壤中重金属元素 pb、cd 地球化 学行为影响因素研究j. 地学前缘, 2008, 15（5）: 67-7210叶雅杰，杨铁金，罗金明，杨帆. 消融期湿地水环境及其中铁和 锰的变化特征j. 农业环境科学学报, 2011, 30(12): 2571-2578.11雷丹, 王亮. 三峡库区重庆段土壤重金属污染富集的矿物学分析 j. 三峡大学学报, 2010

18、, 32 (1): 68-74.12武丽花, 方晰, 田大伦, 徐桂林. 锰矿废弃地不同植被恢复方式下 土壤微生物数量特征j.中南林业科技大学学报, 2008, 28 (1):14-29.influence of soil ph value on geochemical behavior of heavy metals in soilyin li-ping，zhang bo，li ang，kang yan-hong，liu jia-yu， zhang hao，cheng yue，li wen-cui（shenyang normal university, liaoning shenyang 110034，china）abst