不同季节土壤浅剖面含镉量的变化规律.docx

1、文章编号：1673-9590 (2009) 05-0052-03不同季节土壤浅剖面含镉量的变化规律史锦，尼中伟，于丽华（大连交通大学 环境与化学工程学院，辽宁大连116028）摘要:在不同季节采集沈阳西郊大学城附近不同层次的镉污染土壤，研究土壤浅剖面含镉量的变化规 律.结果表明，土壤镉主要集中在土壤1 20 cm的表层，1 50 cm 土壤含镉量逐渐减少，但随时间增长土 壤镉正在向深层土壤运移.1 20 cm表层土随春、夏、秋季时间变化含镉量逐渐减少，到冬季略有增加 30 cm层土随春、夏、秋季时间变化含镉量逐渐增加，到冬季略有减少；31 50 cm深层土随春、夏、秋、冬季 时间变化含镉量持续

2、增加.对土壤镉运移产生影响的因素包括植物吸收、雨水淋溶和土壤毛细管作用等. 该地区土壤镉具有不断向深层土壤迁移的趋势，镉污染土壤的范围不断扩大.关键词:镉污染土壤;不同季节;浅剖面中图分类号：X131.3文献标识码:A0引言重金属是土壤中主要污染物.重金属包括汞、 镉、铭、铅、镣、铜等，镉在土壤中具有较强的迁移 性和生物活性，是土壤重金属污染主要元素之 一.镉可以抑制土壤酶活性、影响植物生长、降 低农产品品质.人食用镉污染的食品可以导致骨 痛、骨质疏松、肾功能障碍等疾病，严重的可引起 死亡.我国土壤重金属污染状况不容乐观,区域农 业环境恶化现象严重.目前,全国遭受不同程度污 染的耕地面积已接近

3、2 000万hn?,约占总耕地面 积的1/5 ,其中工业“三废”污染耕地1 000万hm?, 污水灌溉的农田面积已达330多万hm22-4关于 土壤重金属镉污染的相关文献很多，主要研究土 壤镉的存在形态，表层土壤污染状况以及污染土 壤的修复方法等3刃.对土壤镉污染随时间的空 间变化规律研究甚少，本文研究沈阳西郊大学城 附近土壤中镉随土壤的深度和时间的变化规律, 以期把握镉在土壤中的运移规律,评估镉污染土 壤的范围和污染程度，为合理利用镉污染土壤和 修复镉污染土壤提供理论支持.1材料与方法1.1样品采集实验样品取自沈阳西郊大学城（沈阳化工学 院和沈阳工业大学所在地）附近土壤，该地区曾 经长期引用

4、沈阳冶炼厂污水灌溉,灌区上游重金 属镉含量一度达到5 7 mg/kg.实地采样共采 集四次，分为春季土样、夏季土样、秋季土样和冬 季土样，分别于2007年4月4日、6月30日、1。月4 日、11月20日进行采集.采样地按照马蹄型设置 5个采样点，每个采样点挖长100 cm,宽50 cm, 深50 cm剖面一个，每个剖面分别采集1 10cm、 11 20cm、21 30 cm、31 40 cm 和 41 50 cm 土 层土壤样品各500 g，每次实地采集样品25个. 四次共采集样品wo个.12样品处理和测定样品采集回实验室，先将样品置于室内阴干 两周，称重，然后烘干.烘干方法:置于烘箱中,13

5、0 140龙 杀青0.5 h,110120龙 烘干8 h至恒重, 再称重，计算含水量，然后过100目筛，待测.测定 方法:每个样品取三个重复，用HNO3+ HC1O4消 解，含镉量使用AA-646原子吸收分光光度计测收稿日期：2008-10-08基金项目:农业部948计划资助项目（660087）作者简介:史馄（1958 -）,男，教授，博士，主要从事环境科学和土壤生态的研究 E-mail: skshikun07 yahoo, com. cn.定，用标准曲线法计算样品含镉量.2结果与分析2.1不同季节土壤浅剖面第一层(l10cm)含 镉量分析图1为不同季节第一层土壤含镉量分析，从 图中可以看出，

6、随时间推移，春、夏、秋、冬四季第 一层土壤含镉量(mg - kg'1)分别为2.58、2.32、 2.10、2.23.春、夏、秋季含镉量逐渐减少，到冬季 反而增加，但比夏季少.春季和夏季土壤含镉量差 异显著.原因可能是春季夏季植物生长吸收和雨 水淋溶，使部分表层土壤镉被植物吸收和向深层 土壤运移，夏季比春季降水多，植物吸收能力强, 夏季第一层土壤含镉量减少比春季多.夏季、秋季 和冬季差异不显著,原因可能是深秋和冬季降水 减少，对土壤镉的淋洗作用减弱，同时植物的吸收 能力减退,深层部分镉通过毛细管作用又回到表层.春季和夏季土壤含镉量差异极显著，而夏季、秋季 和冬季土壤含镉量差异显著差异显

7、著的原因可 能是第二层土壤镉同时受到植物生长吸收、雨水 淋溶和土壤生物活动等因素的影响，含镉量上下 波动幅度较大.2.3 不同季节土壤浅剖面第三层(21 -30 cm) 含镉量分析如图3显示，随时间变化，春、夏、秋、冬四季 第三层土壤含镉量(mg kg*1)分别为0.70、1.18、 1.62、1.28.春、夏、秋季含镉量逐渐增加，到冬季 反而减少，但比夏季多.春季、夏季、秋季土壤含镉 量差异显著，秋季与冬季不显著.原因是雨水淋溶 使部分表层土壤镉持续向深层土壤运移,到深秋 和冬季降水减少，深层部分镉通过土壤的毛细管 作用又回到表层，使冬季第三层含镉量比秋季少, 但是比春季多0.58 mg/k

8、g,说明土壤镉有向深层 土壤运移的趋势.(一岁含)、*富春季(2007.4.4) 秋季(2007.10.4)夏季(2007.630) 冬季(2007.11.20)夏季(2007.6.30) 冬季(2007.11.20)图1不同季节第一层土壤含镉量分析2.2不同季节土壤浅剖面第二层(11-20 cm) 含镉量分析如图2显示，春、夏、秋、冬四季第二层土壤含 镉量(mg kgt )分别为3.58、2.02J.38、2.00. 第二层土壤镉随时间变化规律与第一层相似，春、 夏、秋季土壤含镉量逐渐减少，到冬季略有增加.图3不同季节第三层土壤含镉分析2.4不同季节土壤浅剖面第四层(31 -40 cm)含镉

9、量分析如图4显示，春、夏、秋、冬四季第四层土壤含 镉量(mg kg'1)分别为0.40、0.76、0.82。85. 春、夏、秋、冬四季土壤含镉量逐渐增加，但是到秋 季增加幅度明显放缓.春季和夏季土壤含镉量差夏季(2007.6.30) 冬季(2007.11.20)图2不同季节第二层土壤含镉分析(一，箜8UI)、*摩佃1.0-I0.8-0.6-0.4-0.2-0.0-春季(2007.4.4) 秋季(2007.10.4)夏季(2007.6.30) 冬季(2007.11.20)图4不同季节第四层土壤含镉分析异显著，夏季、秋季和冬季差异不显著.2.5不同季节土壤浅剖面第五层(4150 cm) 含

10、镉量分析随时间推移，春、夏、秋、冬四季第五层土壤含 镉量(mg kg")分别为0.34、0.52、0.65、0.68, '如图5显示,第五层含镉量变化规律与第四层相 似，同样是春、夏、秋、冬四季土壤含镉量持续增 加.春季与夏季土壤含镉量差异显著，夏季与秋 季:秋季与冬季差异不显著，说明春季到夏季土壤 含镉量增加幅度较大，而夏季到冬季变化幅度较小.夏季(2007.6.30)冬季(2007.11.20)图5不同季节第五层土壤含镉分析3结果与讨论研究地土壤镉主要集中在土壤表层,150 cm 土壤含镉量逐渐减少，表层土壤镉正在向深层土 壤迁移，污染范围扩大，治理难度加大.1 -20

11、cm 表层土壤随时间变化含镉量先减少后增加，但总 趋势是逐渐减少;21 30 cm层土随时间变化含 镉量逐渐增加，到冬季略有减少,总趋势是增加； 31 -50 cm深层土随春、夏、秋、冬季时间变化含 镉量持续增加.土壤镉在不同土层中的变化规律 表明镉在土壤中具有较强的迁移性,随季节变化, 在不同土层中表现活跃.土壤中的镉主要包括五 种存在形态，分别是可交换态、碳酸盐结合态、铁 镒氧化物结合态、有机质及硫化物结合态、残渣 态.该地区土壤镉属外源镉,存在形态主要以具有 生物活性的可交换态和碳酸盐结合态岛主镉在 土壤中运移受到土壤含水量、有机质含量、矿物成 分、生物等因素影响.由于该地区曾经长期引用

12、沈 阳冶炼厂污水灌溉，冶炼厂污水不仅含有镉,还含 有其他重金属如铭、铜、锌、铅等,多种重金属可能 发生协同效应，使危害程度加大.污灌区改为生活区, 土壤中重金属对生活在该地区的居民和学生可能产 生潜在的危害.作者建议采用植物修复这种经济、安 全、生态的治理方法，以有效治理土壤重金属污染. 参考文献：1 夏来坤，郭天财,康国章.土壤重金属污染与修复技术 研究进展J .河南农业科学,2005,5(4) ：88.922 孙波，周生路,赵其国.基于空间变异分析的土壤重金 属复合污染研究J.农业环境科学学报,2003,22 (2):248-251.3 施加春，刘杏梅,于春兰，等.浙北环太湖平原耕地土 壤

13、重金属的空间变异特征及其风险评价研究J.± 壤学报,2007,44(5):824-830.4 雷鸣，廖柏寒,秦普丰.土壤重金属化学形态的生物可 利用性评价J .生态环境,2007,16(5):1551-1556.5 梁彦秋，潘伟，刘婷婷，等.沈阳张士污灌区土壤重金属 元素形态分析J.环境科学与管理,2006,31 (2) ：43.456 徐晟徽，郭书海，胡筱敏，等.沈阳张士灌区重金属污 染再评价及镉的形态分析J.应用生态学报,2007, 18(9):2144-2148.7 YULIA A, KUZOVKINA, MICHAEL KNEE. Cadmium and Copper Upt

14、ake and Translocation in Five Willow Species J . International Journal of Phytoremediation, 2004,6(3):269-287.8 吴艳玉，陈涛，张学询.沈阳张士灌区镉污染生态的研 究J .生态学报,1989,9(1):21-26.Temporal and Spatial Variabilities of Soil Cd in Different SeasonsSHI Kun,NI Zhong-wei,YU Li-hua(School of Environmental & Chemical En

15、gineering,Dalian Jiaotong University,Dalian 116028,China)Abstract: Soil contaminated by Cd was sampled from university town of Shenyang western suburb in different seasons. The rule of temporal and spatial variabilities of soil Cd was studied. Experiment results show that the soil Cd is mainly conce

16、ntrated in surface layer (1 20 cm) Cd concentrations are sharply decreased with soil depth,but the Cd is continuously transferring to (21 50 cm) deepth. Cd concentrations in surface layer is decreased gradually in spring,summer and autumn,but increased a little in winter than that of autumn. Cd concentrations in the layer of 31 50 cm depth gradually increased in four seasons. The reasons of the soil Cd transferring may be rainfall washing and effect o