腐殖酸、鐵氧化物及其共存時對土壤汞賦存狀態(tài)及生物活性的影響.pdf

1、汞是一種危害較大的全球性污染物,通過土壤累積和食物鏈傳遞是其對人群健康產生影響的重要途徑,如何對土壤汞的循環(huán)及其在糧食蔬菜中的積累加以控制便成為重要的研究課題。外源汞進入土壤中的形態(tài)轉化與生物毒性受土壤組分和性質的制約,腐殖酸是土壤有機質的主要組分,能夠通過吸附、絡合螯合等多種途徑來影響土壤汞的活性和形態(tài)轉化。同時,廣泛存在于土壤的鐵氧化物,可與腐殖酸發(fā)生絡合反應和氧化還原相互作用,不僅影響腐殖酸及其自身的環(huán)境行為,還會對土壤中重金屬產

2、生不同影響。目前對于鐵氧化物及腐殖酸、汞的吸附.解吸特性已有一些研究,而對兩者共同作用對汞形態(tài)轉化和生物活性影響及其機理的研究尚顯不足。同時,植物內重金屬形態(tài)分布特征在不同生長發(fā)育階段和不同部位也不相同,從而在活性、遷移能力等方面有著顯著差異。但以往有關作物體內重金屬化學形態(tài)的報道卻很少。探討汞在植物體內的化學形態(tài),并掌握它和土壤中汞形態(tài)分布的內在聯(lián)系,對揭示汞生物毒性的本質具有重要意義。
　　 本文采用盆栽試驗結合連續(xù)浸提形態(tài)

3、分級相結合的方法,研究比較不同土壤(紫色潮土、礦質黃泥、灰棕紫泥)、不同植物(萵苣和小白菜)等條件下,腐殖酸及不同鐵氧化物單獨及共存對土壤和汞形態(tài)轉化及植物汞累積的影響,分析不同添加物效應的差異及其原因,為深入了解汞的地球化學循環(huán)及環(huán)境汞污染控制提供科學依據。主要結論如下:(1)添加外源汞(最終濃度7mg/kg)培養(yǎng)一個月后,汞以有機結合態(tài)為主,其次是酸溶態(tài)和交換態(tài)(三者比例之和＞80.84%),而殘留態(tài)汞的比例非常小,說明外源可溶性汞

4、進入土壤后,在相當長的時間內能保持較高的活性。不同土壤有機結合態(tài)汞的比例依次為:灰棕紫泥(48.47%)＞礦質黃泥(41.77%)＞紫色潮土(36.69%);酸溶態(tài)汞的比例依次為:紫色潮土(25.88%)＞灰棕紫泥(15.80%)＞礦質黃泥(15.18%);交換態(tài)汞在礦質黃泥、紫色潮土和灰棕紫泥中的比例依次降低,分別為29.47%、25.41%和16.57%。
　　 (2)腐殖酸與鐵氧化物對灰棕紫泥中汞賦存形態(tài)的影響存在差異,但

5、腐殖酸與鐵氧化物之間無明顯的協(xié)同或拮抗作用。在植物生長的第一個月,所有單獨或同時添加腐殖酸及鐵氧化物均有利于水溶態(tài)汞的微量增加,且兩者同時添加增幅最大,為4.99%;但均能減少交換態(tài)汞的比例,且腐殖酸+針鐵礦的作用最顯著;腐殖酸+赤鐵礦阻礙酸溶態(tài)汞的增加,其余添加物可加快其形成,且腐殖酸的作用最大,使酸溶態(tài)汞的增幅比對照增幅高23.38%;腐殖酸-針鐵礦促進腐殖酸結合態(tài)汞的形成,而其余添加物均有利于其減少,其中腐殖酸+針鐵礦、腐殖酸、腐

6、殖酸.赤鐵礦作用較明顯且依次下降;腐殖酸+赤鐵礦、赤鐵礦、腐殖酸+針鐵礦有利于有機結合態(tài)汞的積累,且作用依次減弱,而其他添加物抑制了其形成,腐殖酸、針鐵礦效果最顯著。在第二個月,赤鐵礦、腐殖酸+針鐵礦和腐殖酸+赤鐵礦促進水溶態(tài)汞的下降,使水溶態(tài)汞的降幅分別比對照降幅大4.54%、3.74%和4.02%;所有添加物均抑制了酸溶態(tài)汞的繼續(xù)積累,且作用大小為腐殖酸.赤鐵礦＞針鐵礦＞腐殖酸＞腐殖酸+赤鐵礦＞腐殖酸+針鐵礦＞腐殖酸一針鐵礦＞赤鐵礦

7、;針鐵礦、腐殖酸-針鐵礦促進腐殖酸結合態(tài)汞的減少,而其他添加物卻作用相反;所有物質均明顯加快有機結合態(tài)汞的減少,且針鐵礦作用最大,針鐵礦處理的該形態(tài)汞的降幅比對照降幅高18.42%。
　　 (3)添加腐殖酸對土壤汞形態(tài)的影響,在灰棕紫泥和紫色潮土中的作用較礦質黃泥更為明顯。添加針鐵礦對不同類型土壤中汞形態(tài)的影響存在一定的差異。
　　 (4)在灰棕紫泥土壤條件下,腐殖酸與鐵氧化物對萵苣中汞形態(tài)轉化的影響各有特點。對莖葉而言

8、,所有添加物在萵苣生長的第一個月均抑制乙醇態(tài)汞的形成,且腐殖酸.赤鐵礦、針鐵礦效果最佳,使其比例分別比對照低36.03%、32.89%;腐殖酸-針鐵礦、針鐵礦、赤鐵礦在第二個月使得水溶態(tài)汞的增幅分別比相應對照增幅小16.09%、8.15%和8.06%,這均有利于降低莖葉汞的生物毒性。所有添加物在第一個月使殘留態(tài)汞比例提高了36.59%(腐殖酸)-18.05%(針鐵礦),即所用添加物均促進了遷移性高的乙醇態(tài)汞向殘留態(tài)汞的轉化,這有利于降低

9、萵苣莖葉中汞的遷移性和生物毒性,這為萵苣適應土壤環(huán)境汞污染爭取更多的適應時間。但第二個月則激活殘留態(tài)汞,使其所占比例比上個月的比例低赤鐵礦(39.92%)-腐殖酸+針鐵礦(11.76%)。對根而言,腐殖酸、針鐵礦有效促進乙醇態(tài)和水溶態(tài)汞轉化為殘留態(tài)汞;腐殖酸-針鐵礦、赤鐵礦及腐殖酸+針鐵礦促進乙醇態(tài)汞轉化為鹽酸態(tài)汞;腐殖酸+赤鐵礦使水溶態(tài)汞比例下降7.22%。這均有利于提高萵苣根部對汞污染的耐受能力。
　　 (5)腐殖酸與鐵氧化

10、物均能有效降低植物中汞的吸收量。對于萵苣根,鈍化作用大小依次為:腐殖酸+針鐵礦(使汞吸收量減少了72.89%)＞針鐵礦＞腐殖酸＞腐殖酸-針鐵礦＞赤鐵礦＞腐殖酸-赤鐵礦＞腐殖酸+赤鐵礦;對于莖葉而言,鈍化作用大小依次為:腐殖酸-針鐵礦(吸收量減少79.41%)＞赤鐵礦＞針鐵礦＞腐殖酸＞腐殖酸+針鐵礦＞腐殖酸+赤鐵礦＞腐殖酸-赤鐵礦。對于小白菜莖葉和根部,腐殖酸和腐殖酸-針鐵礦分別使吸收量減少78.40%和61.72%。據此可以選擇適宜的添