六價(jià)鉻在磚紅壤中淋溶特征的模擬研究

鐘來元，鐘燕彬，楊杰文（廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院資源與環(huán)境系，廣東湛江524088）

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六價(jià)鉻在磚紅壤中淋溶特征的模擬研究

鐘來元，鐘燕彬，楊杰文*
（廣東海洋大學(xué)農(nóng)學(xué)院資源與環(huán)境系，廣東湛江524088）

摘要：通過室內(nèi)土柱淋溶實(shí)驗(yàn)，研究了六價(jià)鉻在磚紅壤中淋溶特征以及有機(jī)肥和陪伴離子［Cu（Ⅱ）、磷酸根］對(duì)該過程的影響，并探討了模擬酸雨條件下，土壤中六價(jià)鉻溶出特征。結(jié)果表明：高氧化鐵含量磚紅壤對(duì)C（rⅥ）有很強(qiáng)吸附能力，當(dāng)C（rⅥ）輸入量小于240 mg·kg-1水平，其在淋溶液中濃度低于二苯碳酰二肼比色法檢測(cè)限。土壤添加有機(jī)肥后，初始階段淋溶液C（rⅥ）濃度較對(duì)照處理高，但經(jīng)歷一段時(shí)間后，則較對(duì)照處理小，這表明有機(jī)肥一定程度上可減少C（rⅥ）淋溶量。Cu（Ⅱ）能提高土壤表面ζ-電位和促進(jìn)C（rⅥ）吸附，并降低磚紅壤C（rⅥ）淋溶量；磷酸根可減小土壤表面ζ-電位和土壤對(duì)C（rⅥ）吸附量，從而促進(jìn)C（rⅥ）淋溶。模擬酸雨條件下，土壤中C（rⅥ）淋溶量呈現(xiàn)出先逐漸增加后減少特征。當(dāng)Cu（Ⅱ）存在時(shí)，盡管土壤中C（rⅥ）保持量最大，但其在淋溶液中濃度卻較對(duì)照低，說明Cu（Ⅱ）與C（rⅥ）之間的相互作用有助于降低后者淋溶量。

關(guān)鍵詞：六價(jià)鉻；磚紅壤；淋溶-遷移

鐘來元，鐘燕彬，楊杰文.六價(jià)鉻在磚紅壤中淋溶特征的模擬研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2016, 35（5）：901-906.

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受電鍍、皮革加工、印染、木材處理以及采礦等行業(yè)廢水、廢渣不當(dāng)處置的影響，鉻（Cr）已成為土壤常見污染物之一［1］。據(jù)報(bào)道，我國某地冶煉廠周邊農(nóng)田土壤中總Cr含量高達(dá)3500 mg·kg-1［2］。此外，某些蛇紋石或玄武巖發(fā)育的土壤，如廣泛分布于我國海南島、雷州半島的磚紅壤，由于成土母質(zhì)Cr含量比較高，即使沒有明顯外源性輸入，這類土壤總Cr平均含量也近300 mg·kg-1［3］。在自然環(huán)境中，Cr主要以+3和+6價(jià)等化學(xué)價(jià)態(tài)存在。相對(duì)而言，+3價(jià)態(tài)的生物毒性和在土壤的遷移程度較小，而+6價(jià)態(tài)不但對(duì)植物、人體都有很強(qiáng)毒害作用，還容易通過淋溶過程從土壤遷移至地下水［4］。因此，研究土壤中Cr（Ⅵ）淋溶特征，對(duì)于了解和評(píng)價(jià)高鉻土壤地區(qū)地下水的環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。

土壤及工業(yè)廢渣中Cr（Ⅵ）的淋溶-遷移程度與基質(zhì)理化性狀（如：質(zhì)地、孔隙度、礦物組成）、水文特征、溶液pH、陪伴離子類型、有機(jī)質(zhì)含量等因素密切相關(guān)，受Cr（Ⅵ）在基質(zhì)固-液界面吸附-解吸、氧化-還原、沉淀-溶解等反應(yīng)以及地球水文過程的綜合控制［5］。研究證實(shí)，土壤表面對(duì)有機(jī)物還原Cr（Ⅵ）反應(yīng)有催化作用，從而導(dǎo)致在某些富含有機(jī)質(zhì)土壤中，即使與惰性淋溶示蹤離子Br-相比，Cr（Ⅵ）淋溶行為也會(huì)呈現(xiàn)出明顯滯后現(xiàn)象［6-7］。在強(qiáng)堿性水解條件下，某些礦物晶格中Fe（Ⅱ）可被釋放到溶液，將Cr（Ⅵ）還原成Cr（Ⅲ），并使后者生成沉淀，最終減少Cr的淋溶-遷移量［8］。EDTA、檸檬酸等有機(jī)酸以及H2SO4、HNO3無機(jī)酸可溶解土壤固相、解吸表面吸附態(tài)Cr（Ⅵ），從而提高了Cr（Ⅵ）在溶液相的分配數(shù)量，促進(jìn)其淋溶［9-11］。

磚紅壤是我國雷州半島、海南島等地區(qū)主要土壤類型，其高度風(fēng)化、富含鐵氧化物，一方面對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附量較大，另一方面又可催化有機(jī)物，將Cr（Ⅵ）還原為遷移性較低的Cr（Ⅲ）［12］。在這兩種因素綜合作用下，Cr（Ⅵ）能否表現(xiàn)出不同的淋溶-遷移狀況還需深入研究。同時(shí)，土壤重金屬復(fù)合污染現(xiàn)象普遍存在，大量養(yǎng)分離子通過施肥被引入土壤，這些陪伴離子對(duì)Cr（Ⅵ）吸附過程有重要影響，但尚不清楚在此影響下Cr（Ⅵ）的淋溶過程將有何變化。此外，我國華南地區(qū)是典型酸雨區(qū)，在酸沉降影響下土壤Cr（Ⅵ）淋溶程度大小也有待探討。因此，基于以上分析，本文將利用自制土柱裝置，研究有機(jī)肥、Cu（Ⅱ）和磷酸根對(duì)磚紅壤中Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響，并在此基礎(chǔ)上考察模擬酸雨條件下磚紅壤中Cr（Ⅵ）溶出特征。選擇研究Cu（Ⅱ）和磷酸根等陪伴離子的作用是因?yàn)榍罢邔?duì)Cr（Ⅵ）吸附反應(yīng)的影響已有文獻(xiàn)報(bào)道［13］，故此有利于本文結(jié)果解釋，而后者是典型專性吸附陰離子，且因磷肥施用普遍存在于磚紅壤。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

供試土壤采自廣東省徐聞縣0～40 cm層磚紅壤，經(jīng)風(fēng)干、研磨，過20目或100目篩后備用。按參考文獻(xiàn)［13］規(guī)定方法，用pH復(fù)合玻璃電極測(cè)得土壤pH值為4.83，有機(jī)質(zhì)含量15.8 g·kg-1（重鉻酸鉀-外加熱法），游離態(tài)氧化鐵和無定形氧化鐵分別用連二亞硫酸鈉-檸檬酸鈉-碳酸氫鈉溶液（DCB法）和pH3.0草酸銨溶液浸提，含量分別為126.1 g·kg-1和10.4 g· kg-1。用虹吸管法提取到土壤膠體，X-射線衍射法鑒定出其所含主要礦物是高嶺石、赤鐵礦和三水鋁石。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1土柱淋溶實(shí)驗(yàn)

所用自制土柱裝置如圖1所示（柱高40 cm，內(nèi)徑4.2 cm）。

圖1　室內(nèi)土柱淋溶裝置示意圖Figure 1 Diagram of soil leaching experiment

為使淋溶液均勻擴(kuò)散進(jìn)入土柱，需在其上方放置約2 cm厚石英砂層和濾紙。稱取200 g土壤，過20目篩裝入土柱，并用橡皮錘輕輕敲擊土柱以使上下緊實(shí)度均勻。研究有機(jī)肥對(duì)Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響時(shí)，則需將相同質(zhì)量的土壤與10.00 g有機(jī)肥混合均勻后再裝柱。淋溶實(shí)驗(yàn)開始前，用蠕動(dòng)泵（重慶杰恒蠕動(dòng)泵有限公司BT-100EA型）按3.5 r·min-1流速向土柱滴加水以飽和土壤，待水淋出速率與加入速率相等時(shí)，即認(rèn)為土壤水分達(dá)到飽和。

隨后，按上述流速（以下同）將以0.01 mol·L-1NaClO4為支持電解質(zhì)的0.1 mmol·L-1Cr（Ⅵ）溶液（pH值調(diào)節(jié)為4.0）輸入土柱。用100 mL容量瓶接受淋溶液，體積到達(dá)刻度線后，即完成1次取樣（每日取樣兩次）。淋溶液過0.2 μm濾膜后，測(cè)定其中Cr（Ⅵ）濃度。當(dāng)淋溶液中Cr（Ⅵ）濃度保持基本不變時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束，整個(gè)實(shí)驗(yàn)共持續(xù)24 d。按相同步驟研究陪伴離子對(duì)淋溶過程的影響，所不同的是輸入溶液除含有相同濃度的Cr（Ⅵ）外，還含有1.0 mmol·L-1Cu（Ⅱ）或磷酸根。

為進(jìn)一步考察土壤中Cr（Ⅵ）溶出情況，本文還用模擬酸雨溶液對(duì)其進(jìn)行淋溶。按摩爾比2：1將濃硫酸和濃硝酸混合得到酸雨母液，再用超純水稀釋至pH=4.00±0.05。隨后將模擬酸雨輸入到上述土柱中，按相同方法取樣和處理淋溶液。考慮到當(dāng)?shù)亟涤炅亢退嵊觐l次，整個(gè)實(shí)驗(yàn)酸雨淋溶總量約為4000 mL。

1.2.2磚紅壤催化有機(jī)肥還原Cr（Ⅵ）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

創(chuàng)傷性顱內(nèi)損傷的致傷因素主要有交通傷、高處墜落傷、平地跌倒傷、運(yùn)動(dòng)傷、物體砸落傷、機(jī)械致傷、利器穿刺傷、毆打施加傷等。其中，交通傷是最主要的致傷因素（占33.8%），其次為意外損傷（占21.5%）、毆打施加傷（占17.3%）等。高處墜落傷導(dǎo)致的平均住院時(shí)間、住院費(fèi)用以及藥品費(fèi)用均居第1位，分別為20.7天、57 023.7元、19 703.0元，提示高處墜落所導(dǎo)致的創(chuàng)傷性顱內(nèi)損傷可能往往更為嚴(yán)重；而交通傷導(dǎo)致的創(chuàng)傷性顱內(nèi)損傷占比居第1位，詳見表1。

稱取若干份0.500 0 g土壤樣品、0.150 0 g有機(jī)肥（按5%有機(jī)碳添加水平）于50 mL塑料離心管，并將離心管與內(nèi)容物稱重計(jì)為m1。隨后，加入用0.01 mol·L-1NaClO4作支持電解質(zhì)的0.1 mmol·L-1Cr（Ⅵ）溶液25 mL，同時(shí)再向管內(nèi)加入微量0.1 mol·L-1HCl 或NaOH以調(diào)節(jié)懸液初始pH值為3.50±0.05。在不同反應(yīng)時(shí)刻（0.5、1、2、3、4、5、6、7 d）取出其中1只離心管，4000 r·min-1離心5 min，將上清液傾倒完全后，測(cè)定其中Cr（Ⅵ）和總Cr濃度。將離心管與固體殘?jiān)Q重（m2）后，加入0.01 mol·L-1KH2PO4溶液25 mL，以計(jì)算解吸土壤表面吸附態(tài)Cr（Ⅵ）數(shù)量［14］。

1.2.3磚紅壤對(duì)Cr（Ⅵ）吸附等溫線及Cu（Ⅱ）或磷酸根與Cr（Ⅵ）的競(jìng)爭(zhēng)吸附

稱取若干份0.500 0 g土壤樣品于50 mL塑料離心管，依次加入用0.01 mol·L-1NaClO4作支持電解質(zhì)的0.1、0.2、0.4、0.8 mmol·L-1和2.0 mmol·L-1的Cr（Ⅵ）溶液25 mL（初始pH均調(diào)節(jié)為4.0）。振蕩24 h后，4000 r·min-1離心5 min，過濾，測(cè)定濾液Cr（Ⅵ）濃度。根據(jù)反應(yīng)前后，溶液Cr（Ⅵ）濃度差計(jì)算其吸附量。

本文還進(jìn)一步研究了不同pH條件下Cu（Ⅱ）或磷酸根對(duì)Cr（Ⅵ）吸附和土壤表面ζ-電位的影響，以探明它們對(duì)Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響機(jī)理。具體步驟分別是：（1）稱取若干份0.500 0 g土壤樣品于50 mL塑料離心管，依次加入用0.01 mol·L-1NaClO4作支持電解質(zhì)且含有0.1 mmol·L-1Cr（Ⅵ）和1.0 mmol·L-1陪伴離子的溶液25 mL，隨后再加入微量0.1 mol·L-1HCl或NaOH以將懸液pH值控制在3.0至6.0范圍。振蕩24 h，離心、過濾，測(cè)定濾液pH和Cr（Ⅵ）濃度；（2）稱取一定質(zhì)量過300目篩土壤樣品于錐形瓶中，再按0.2 g·L-1顆粒濃度加入一定體積以0.01 mol·L-1NaClO4為支持電解質(zhì)的1.0 mmol·L-1Cu（Ⅱ）或磷酸根溶液。懸液經(jīng)超聲波分散后，等分于若干個(gè)50 mL塑料離心管，并將懸液pH調(diào)至所需范圍（3.0～8.0），平衡2 d后，取數(shù)毫升懸液測(cè)定其ζ-電位（ZetaPals，Brookhaven儀器公司，美國）。以上實(shí)驗(yàn)均以不加陪伴離子為對(duì)照。

1.3分析方法

溶液Cr（Ⅵ）濃度測(cè)定用二苯碳酰二肼比色法［13］，總Cr濃度測(cè)定用火焰原子吸收分光光度法，兩者濃度差即為Cr（Ⅲ）濃度。

2　結(jié)果與討論

2.1有機(jī)肥對(duì)磚紅壤中Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響

從圖2可知，在所研究的0.1～2.0 mmol·L-1初始濃度范圍內(nèi)，土壤對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附量隨初始濃度增加而增加，且未達(dá)到飽和，吸附量最大可達(dá)555.9 mg· kg-1。這表明富含氧化鐵的磚紅壤對(duì)Cr（Ⅵ）有較強(qiáng)吸附能力。前人研究已證實(shí)，針鐵礦、赤鐵礦等土壤中常見氧化鐵在自然環(huán)境pH條件下對(duì)Cr（Ⅵ）等陰離子形態(tài)污染物有很強(qiáng)烈的吸附作用，吸附方式以形成表面單齒或雙齒絡(luò)合物為主［15］。因此，如圖3所示，未添加有機(jī)肥時(shí)，第40次取樣溶液中Cr（Ⅵ）濃度仍低于DCB比色法檢測(cè)限。計(jì)算可知，此時(shí)Cr（Ⅵ）輸入量達(dá)到240 mg·kg-1水平，但此后淋溶液中Cr（Ⅵ）濃度隨輸入量的增加而逐漸增加。

圖2　磚紅壤對(duì)Cr（Ⅵ）吸附等溫線Figure 2 Adsorption isotherm of Cr（Ⅵ）by oxisol

從圖3還可以看出，加入有機(jī)肥后，Cr（Ⅵ）淋溶行為特征有所變化。與對(duì)照相比，初始階段淋溶液中即可檢測(cè)到較高濃度Cr（Ⅵ），并在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)增加。此外，值得關(guān)注的是，淋溶液中Cr（Ⅵ）濃度達(dá)到最大值后，隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行又逐漸降低，且在所研究時(shí)間范圍內(nèi)趨于恒定。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的部分原因是在土壤-有機(jī)肥復(fù)合體系中部分Cr（Ⅵ）被還原為遷移性較低的Cr（Ⅲ）。如圖4所示，在初始pH=3.5條件下，7 d內(nèi)溶液中Cr（Ⅵ）濃度逐漸減小至零，而Cr（Ⅲ）逐漸升高。已有研究證實(shí)，土壤腐殖質(zhì)某些官能團(tuán)（如：羥基）具有一定還原性，還原反應(yīng)速率從數(shù)天至數(shù)月不等［16］。

圖3　有機(jī)肥對(duì)磚紅壤中Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響Figure 3 Influence of organic fertilizer on leaching of Cr（Ⅵ）in oxisol

圖4　磚紅壤-有機(jī)肥復(fù)合體系中Cr（Ⅵ）還原動(dòng)力學(xué)Figure 4 Kinetics of Cr（Ⅵ）reduction in oxisol-organic fertilizer complex systems

2.2陪伴離子對(duì)磚紅壤中Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響

如圖5所示，Cu（Ⅱ）和磷酸根兩種陪伴離子對(duì)Cr（Ⅵ）淋溶過程有重要影響。與對(duì)照相比，Cu（Ⅱ）可減少Cr（Ⅵ）的淋溶量而磷酸根則有促進(jìn)作用，如在pH=5.30±0.05條件下，對(duì)照處理Cr（Ⅵ）吸附百分比為36.35%，加Cu（Ⅱ）和磷酸根處理則分別為51.17% 和22.24%（圖6）。一般認(rèn)為，離子在土壤溶液相中分配數(shù)量越多，越容易被淋溶。因此，以上現(xiàn)象應(yīng)從陪伴離子如何影響土壤吸附Cr（Ⅵ）角度進(jìn)行解釋。如圖6所示，Cu（Ⅱ）可促進(jìn)磚紅壤吸附Cr（Ⅵ），而磷酸根表現(xiàn)為抑制作用。徐仁扣等［17］發(fā)現(xiàn)Cu（Ⅱ）對(duì)廣西紅壤、江西紅壤和湖南紅壤吸附Cr（Ⅵ）有促進(jìn)作用，且氧化鐵含量越高，促進(jìn)作用越明顯。該研究還進(jìn)一步指出其中可能機(jī)理是：（1）Cu（Ⅱ）增加了土壤表面正電荷數(shù)量，從而有利于Cr（Ⅵ）的靜電和專性吸附；（2）Cu（Ⅱ）與Cr（Ⅵ）生成表面沉淀。盡管本文未對(duì)所得結(jié)果的機(jī)理加以深入探討，但根據(jù)磚紅壤的組成特征來看，以上兩種機(jī)理在本文所研究的體系中也應(yīng)成立。正如圖7所示，加入Cu（Ⅱ）后，土壤表面ζ-電位值較對(duì)照高，這是土壤表面對(duì)Cu（Ⅱ）產(chǎn)生專性吸附和正電荷數(shù)量增加的有力證據(jù)。由于磚紅壤中氧化鐵含量明顯高于紅壤，Cu（Ⅱ）的促進(jìn)作用將更加顯著，從而使得Cr（Ⅵ）淋溶量降低。

圖5　陪伴離子對(duì)磚紅壤中Cr（Ⅵ）淋溶過程的影響Figure 5 Influence of coexisting ions on leaching of Cr（Ⅵ）in oxisol

圖6　陪伴離子對(duì)磚紅壤吸附Cr（Ⅵ）的影響Figure 6 Influence of coexisting ions on Cr（Ⅵ）adsorption by oxisol

與Cu（Ⅱ）相反，磷酸根屬于典型專性吸附陰離子，其減少土壤吸附Cr（Ⅵ）有以下3方面影響機(jī)制：（1）降低土壤表面ζ-電位（圖7），增強(qiáng)了土壤表面對(duì)Cr（Ⅵ）的靜電排斥作用；（2）與Cr（Ⅵ）競(jìng)爭(zhēng)某些吸附位點(diǎn)，并對(duì)吸附態(tài)Cr（Ⅵ）有解吸作用［14］；（3）自身吸附到土壤表面過程中釋放出的羥基（OH-）對(duì)Cr（Ⅵ）吸附也有抑制作用［18］。因此，磷酸根的存在將使得更多Cr（Ⅵ）保存在土壤溶液相，這將促進(jìn)后者淋溶和遷移。

2.3酸雨對(duì)磚紅壤中Cr（Ⅵ）溶出的影響

從圖8可知，酸雨影響下土壤中Cr（Ⅵ）溶出過程可分為兩個(gè)階段，開始數(shù)次淋溶液中，其濃度迅速升高，達(dá)到最大值后則逐漸降低。張麗華等［19］也觀察到酸雨作用下，污染土壤中鉻的釋放過程可分為快速釋放和慢速釋放兩個(gè)階段，前者主要包括土壤表面易交換態(tài)和水溶態(tài)鉻離子，而后者主要包括以專性吸附方式或其他難交換態(tài)方式保留在土壤表面的鉻離子。同時(shí)，不同處理間Cr（Ⅵ）溶出特征有所不同。加磷酸根處理，Cr（Ⅵ）溶出過程比其他兩個(gè)處理較早達(dá)到平衡。這大致是因?yàn)榱姿岣cCr（Ⅵ）之間的競(jìng)爭(zhēng)吸附，導(dǎo)致后者靜電吸附的比例增加，從而易被溶出。更為重要的是，雖然加Cu（Ⅱ）處理中土壤所保持的Cr（Ⅵ）數(shù)量較對(duì)照多，但其溶出量卻相對(duì)減少，具體原因如下：

通常認(rèn)為酸雨加速土壤重金屬溶出主要有兩種方式［20-21］：第一，溶液中H+與表面金屬陽離子的離子交換反應(yīng)；第二，礦物晶格溶解反應(yīng)，即H+吸附到礦物表面并引起羥基質(zhì)子化，使礦物晶格中金屬離子與氧離子之間的結(jié)合強(qiáng)度降低和化學(xué)鍵斷裂，最終導(dǎo)致礦物晶格破壞和表面吸附態(tài)離子隨之釋放到溶液中。根據(jù)以上分析可知，當(dāng)Cr（Ⅵ）與Cu（Ⅱ）共存時(shí)，由于相當(dāng)數(shù)量的Cu（Ⅱ）吸附到土壤表面，從而使得輸入到土壤中的部分H+因與Cu（Ⅱ）之間的交換反應(yīng)而被消耗，減少了對(duì)表面吸附態(tài)Cr（Ⅵ）的溶出。

此外，如圖7所示，Cu（Ⅱ）可使土壤表面ζ-電位增加，這同樣不利于H+的吸附和礦物溶解反應(yīng)。更進(jìn)一步的是，根據(jù)徐仁扣等［17］研究結(jié)果，當(dāng)Cr（Ⅵ）與Cu（Ⅱ）共存時(shí)，兩者還可能在表面生成沉淀，這也增強(qiáng)了前者在土壤中的穩(wěn)定性。相反，在對(duì)照處理中，Cr（Ⅵ）吸附到土壤將引起表面ζ-電位降低和負(fù)電荷數(shù)量增加［22］，而這有利于H+吸附和礦物溶解。Eick等［23］也報(bào)道表面吸附態(tài)離子的存在可促進(jìn)H+溶解礦物反應(yīng)。

圖7　Cu（Ⅱ）和磷酸根對(duì)土壤表面ζ-電位的影響Figure 7 Effect of Cu（Ⅱ）and phosphate on zeta potential of oxisol surface

圖8　模擬酸雨條件下土壤中Cr（Ⅵ）溶出特征Figure 8 Release of Cr（Ⅵ）in oxisol under simulated acidic rain

3　結(jié)論

高氧化鐵含量磚紅壤對(duì)Cr（Ⅵ）的吸附作用較強(qiáng)，有助于降低后者的淋溶強(qiáng)度，表現(xiàn)為輸入量小于240 mg·kg-1時(shí)，淋溶液中Cr（Ⅵ）濃度小于DCB比色法檢測(cè)限。土壤添加有機(jī)肥后，前期淋溶液Cr（Ⅵ）濃度較高，但后期則有所降低，部分原因歸結(jié)為在土壤表面催化作用下，有機(jī)肥將Cr（Ⅵ）還原為遷移程度較小的Cr（Ⅲ），這說明施用有機(jī)肥可一定程度降低Cr（Ⅵ）淋溶量。Cu（Ⅱ）可降低Cr（Ⅵ）淋溶量，磷酸根則有促進(jìn)作用。酸雨將提高土壤中Cr（Ⅵ）淋溶量，但Cu（Ⅱ）的存在能一定程度減小這種不利影響。

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中圖分類號(hào)：X53

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-2043（2016）05-0901-06

doi:10.11654/jaes.2016.05.012

收稿日期：2015-12-08

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（41371316）；廣東海洋大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（CXXL2015059）

作者簡介：鐘來元（1966—），男，湖南武岡人，博士，教授，從事土壤重金屬污染控制研究。E-mail：zhly66@163.com

*通信作者：楊杰文E-mail：jw_yang@126.com

Characteristics of Cr（Ⅵ）leaching in oxisol under simulated column experiment

ZHONG Lai-yuan, ZHONG Yan-bin, YANG Jie-wen*
（Department of Resources and Environmental Sciences, College of Agriculture, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088, China）

Abstract：Understanding Cr（Ⅵ）leaching is important for assessments of groundwater and health risk of soil Cr. A simulated soil column experiment was conducted to examine the effects of organic fertilizer and coexisting ions on the release of soil Cr（Ⅵ）under simulated acid rain condition, using an oxisol. At Cr（Ⅵ）inputs less than 240 mg·kg-1, concentrations of Cr（Ⅵ）in leachate were below the detection limit of diphenylcarbazide colorimetric spectrophotometic method used in this study, which was attributed to the large adsorption capacity of Fe-rich soil for Cr（Ⅵ）. In amendment of organic fertilizer, leaching of Cr（Ⅵ）was enhanced at the early stage, but reduced at the later stage, in comparison with the control, partially ascribed to the reduction of Cr（Ⅵ）to less mobile Cr（Ⅲ）on the soil surface by organic fertilizer. At the coexistence of Cu（Ⅱ）, the mobility of Cr（Ⅵ）in the soil was inhibited because soil surface ζ-potential became more positive under the presence of Cu（Ⅱ）and Cr（Ⅵ）adsorption was then promoted. On the contrary, more Cr（Ⅵ）was leached out of the soil in the presence of phosphate because of competition for surface adsorption sites. Acidic rain increased the release of Cr（Ⅵ）in the soil during the initial period but decreased as the experiment prolonged. Overall, this study would be helpful for us to understand the mobility of Cr（Ⅵ）in oxisol and to assess the environmental risk of Cr（Ⅵ）-polluted soil.

Keywords：hexavalent chromium; latosol; leaching