腐植酸钝化酸性水稻土中镉的效应及作用机理研究

• 作 者: 曾伟刚
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 腐植酸矿粉 镉污染 红沙泥 钝化效应 水稻 重金属污染

随着工业的迅猛发展和农业投入强度的不断增加，大量重金属污染物进入土壤环境，从而引发了土壤的重金属污染，已成为一个被广泛关注的世界性难题。施用改良剂对镉污染土壤进行原位修复是一种较经济有效的治理措施。腐植酸矿粉有较大比表面积、较高有机质与较多活性官能团，对重金属离子有较强吸附能力，可用于镉污染超标土壤的改良。　　
本文以腐植酸矿粉为材料，通过培养实验，研究了45％饱和田间持水量(45%WHC)和淹水(110%WHC)两种水分条件下腐植酸矿粉对红沙泥中外源镉形态转化的影响及其机理；通过田间试验，研究了腐植酸矿粉用于镉超标水稻土的原位修复效应。结果表明：　　
1．施用腐植酸矿粉，能有效降低红沙泥中DTPA提取镉的含量，其降幅达4.8%-25.8%，大幅度降低了土壤中镉的活性，且效果随着腐植酸矿粉用量的增加而显著增强。　　
2．施用腐植酸矿粉，可促使土壤中对植物有效性高的交换态镉向有效性低的碳酸盐结合态镉和铁锰氧化物结合态镉的转化，且45%WHC水分条件下的效果明显优于110%WHC的效果。　　
3．两种水分条件下，施用腐植酸矿粉对土壤pH值均无显著影响，但可明显增大土壤阳离子交换量(CEC)，增幅达7.1%～16.6%。同时，施用腐植酸矿粉后土壤可溶性有机碳(DOC)含量和氧化还原电位(Eh)的变化，因土壤水分不同而差异甚大：110%WHC水分条件下，土壤的DOC和Eh均显著下降，降幅分别达75%与140%以上；45%WHC水分条件下，土壤的DOC在施用初期(前5d)急剧下降，降幅达62.5%，随后便处于较稳定的平衡状态，而Eh值却几乎没有变化。　　
4．在110%WHC水分条件下，土壤的DOC和Eh是有效降低DTPA提取态镉含量的主要因子，而CEC是45%WHC水分条件下有效降低DTPA提取态镉含量的主要因子。腐植酸矿粉钝化土壤镉的机理可能有两方面：一是腐植酸矿粉中含有的大量活性基团与土壤中镉直接发生了各种物理或化学反应，从而降低了土壤镉的活性；二是施用腐植酸矿粉改变了土壤的DOC、Eh和CEC等基本性质，进而改变了土壤中镉的赋存形态。　　
5．腐植酸矿粉和石灰配施能显著提高土壤pH值，降低土壤有效态镉，且随着改良剂用量的增加而增强。无论单施腐植酸矿粉还是腐植酸矿粉和石灰配施均能降低糙米、稻草和稻壳的镉含量，但对水稻产量及镉在水稻地上部的分配规律没有显著影响。