淹水條件下有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化及遷移的影響

姚桂華，吳東濤，胡楊勇，柳 丹；姚 芳；葉雪珠，葉正錢(qián)

(1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300； 2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021)

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淹水條件下有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化及遷移的影響

姚桂華，吳東濤，胡楊勇，柳 丹；姚 芳；葉雪珠，葉正錢(qián)

(1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 臨安 311300； 2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究所，浙江 杭州 310021)

采用土柱模擬試驗(yàn)，利用歐共體參比司提出的BCR連續(xù)提取法，探討了重金屬Zn，Cu，Pb，Cd在農(nóng)田土壤中的化學(xué)形態(tài)及遷移風(fēng)險(xiǎn)。結(jié)果表明，施用不同有機(jī)肥對(duì)重金屬向下遷移影響不大，淹水9個(gè)月后，Zn，Cu，Pb，Cd從表層土壤(0—20 cm)向下遷移了約2 cm，集中于20—22 cm土層，不易對(duì)深層土壤造成污染。添加有機(jī)肥后，0—10 cm土層中Zn，Cu，Pb，Cd的酸溶態(tài)比例隨著淹水時(shí)間的增加而降低，而可還原態(tài)比例卻隨之升高，表明有機(jī)肥對(duì)重金屬的有效性有一定的抑制作用。在此期間，可氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)的含量基本保持不變，兩者百分比之和在各元素中均小于15%。

淹水；有機(jī)肥；土柱；BCR；重金屬；土壤

近幾年，污水灌溉、污泥回用、有機(jī)肥施用等地力培肥措施的運(yùn)用有力地支撐了農(nóng)作物增產(chǎn)，但同時(shí)也導(dǎo)致部分農(nóng)田土壤遭受重金屬污染[1-2]。雖然土壤中重金屬的總量在一定程度上可以反映土壤污染的程度，但無(wú)法闡述其遷移能力、生物毒性及對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn)[3]。重金屬在土壤中的遷移性和生物毒性很大程度上取決于其化學(xué)形態(tài)及分布[4]。因此，要評(píng)估重金屬在土壤中的遷移風(fēng)險(xiǎn)，必須了解其在土壤中的形態(tài)分布特征。在土壤中，重金屬的存在形態(tài)一般可分為水溶態(tài)、交換態(tài)或吸附交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)和殘留態(tài)等。但是將土壤中重金屬元素按上述形態(tài)完全分開(kāi)是不可能的，在一定的條件下，這些形態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化。目前，重金屬形態(tài)分析中比較經(jīng)典的方法是修正的Tessier提取法和BCR提取法。BCR方法能較好地反映土壤中重金屬元素的形態(tài)分布情況，較Tessier法簡(jiǎn)單易行，重現(xiàn)性強(qiáng)，易標(biāo)準(zhǔn)化[5-6]，越來(lái)越多地應(yīng)用于農(nóng)田土壤中重金屬形態(tài)的分析方面[3,7-8]。

土柱試驗(yàn)是研究溶質(zhì)在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的重要工具[9]。在淹水條件下，因?yàn)樗w的動(dòng)力學(xué)作用，比較容易使溶質(zhì)在土壤剖面發(fā)生縱向遷移而滲入到深層土壤中，從而造成對(duì)深層土壤和地下水的污染。但是現(xiàn)階段的研究表明，重金屬在土壤中很難垂直遷移，主要積累在表層，難以向底層遷移。如Besnard等[10]測(cè)定了葡萄園銅污染土壤不同深度土壤剖面的可交換態(tài)銅含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨土層加深，可交換態(tài)銅含量依次下降，0—3 cm處264 mg·kg-1，15 cm處149 mg·kg-1，50 cm處18 mg·kg-1。另有研究顯示，土壤可溶性有機(jī)質(zhì)(DOM)可以提高重金屬離子在土體中的移動(dòng)性[11-12]，如譚長(zhǎng)銀等[13]、王開(kāi)峰等[14]的研究表明，稻田土壤中長(zhǎng)期施用有機(jī)肥會(huì)提高Zn和Cd的有效性，增加土壤中重金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)。本試驗(yàn)擬采用BCR連續(xù)提取法，通過(guò)室內(nèi)土柱試驗(yàn)，模擬長(zhǎng)期淹水的稻田土壤中有機(jī)肥(豬糞)施用對(duì)重金屬在稻田土壤中的垂直遷移及形態(tài)分布的影響，為有機(jī)肥施用后土壤中重金屬污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試土壤及有機(jī)肥

供試土壤分別選取嘉興市某農(nóng)場(chǎng)未受重金屬污染的農(nóng)田土壤(以下簡(jiǎn)稱“試驗(yàn)土壤”)和杭州市富陽(yáng)區(qū)受重金屬污染的農(nóng)田土壤(以下簡(jiǎn)稱“污染土壤”)。有機(jī)肥分別為采自余杭某有機(jī)養(yǎng)殖農(nóng)場(chǎng)未受重金屬污染的豬糞(以下簡(jiǎn)稱“清潔有機(jī)肥”)和平湖某規(guī)模化養(yǎng)殖農(nóng)場(chǎng)受重金屬銅鋅污染的豬糞(以下簡(jiǎn)稱“污染有機(jī)肥”)。試驗(yàn)土壤的基本理化性質(zhì)：pH 5.62，有機(jī)質(zhì)17.15 g·kg-1，堿解氮248.7 mg·kg-1，有效磷35.3 mg·kg-1，速效鉀46.0 mg·kg-1；污染土壤的基本理化性質(zhì)：pH 6.95，有機(jī)質(zhì)22.05 g·kg-1，堿解氮163.7 mg·kg-1，有效磷54.6 mg·kg-1，速效鉀32.0 mg·kg-1。供試土壤及有機(jī)肥的重金屬含量見(jiàn)表1和表2。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與樣品采集

試驗(yàn)地點(diǎn)位于浙江農(nóng)林大學(xué)東湖校區(qū)。為模擬稻田實(shí)際狀態(tài)，將土壤裝入高100 cm，直徑10 cm的PVC管中，上部20 cm(0—20 cm)采用污染土壤，裝土密度為1.0 g·cm-3。并將污染土壤進(jìn)行不同有機(jī)肥的處理，即分別施用污染有機(jī)肥和清潔有機(jī)肥，有機(jī)肥用量均按土壤質(zhì)量的1%計(jì)，將有機(jī)肥與土壤混勻后，裝入土柱中。下部50 cm(20—70 cm)采用試驗(yàn)土壤，按照1.2 g·cm-3的土壤密度裝土(圖1)。

表1 供試土壤的重金屬含量(mg·kg-1)

Table 1 The contents of heavy metals in the tested soils (mg·kg-1)

樣品全Cu全Zn全Pb全Cd有效Cu有效Zn有效Pb有效Cd試驗(yàn)土壤26.986.116.30.324.702.605.900.05污染土壤529.51243.2319.62.64250.2136.7162.11.04

表2 供試有機(jī)肥的重金屬含量(mg·kg-1)

Table 2 The contents of heavy metals in tested manures (mg·kg-1)

樣品ZnCuPbCd污染有機(jī)肥3808.5638.30.500.75清潔有機(jī)肥256.325.51.250.25

土柱裝好后，保持PVC管上部淹水約5 cm，分別淹水3個(gè)月、6個(gè)月和9個(gè)月。每個(gè)處理重復(fù)3次，共計(jì)18個(gè)土柱。淹水3，6，9個(gè)月后，采集土壤樣品，采樣時(shí)運(yùn)用土鉆采樣器從土柱上部垂直采樣，摒除土柱壁的影響，分別采集0—10，10—20，20—22，22—24，24—26，26—28，28—30，30—32，32—34，34—36，36—38，38—40 cm土壤樣品。樣品經(jīng)自然風(fēng)干后，粉碎、過(guò)篩。土樣過(guò)10目篩用于土壤pH、速效養(yǎng)分和有效態(tài)重金屬的測(cè)定，過(guò)100目篩供土壤有機(jī)質(zhì)、重金屬全量及形態(tài)分級(jí)分析用。

圖1 土柱淋溶試驗(yàn)示意圖Fig.1 Schematic diagram for soil column experiment

1.3 分析方法

土壤pH、有機(jī)質(zhì)以及速效養(yǎng)分均采用常規(guī)分析方法測(cè)定[15]。

土壤重金屬全量參照國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1613—2008方法，用電感耦合等離子發(fā)射光譜儀(ICP-OES，PerkinElmer 7000 DV)進(jìn)行測(cè)定。

土壤重金屬形態(tài)分析采用BCR三步連續(xù)提取法，將土壤重金屬分為4種形態(tài)：酸溶態(tài)(包括水溶態(tài)、交換態(tài)及部分碳酸鹽結(jié)合較弱的金屬)、可還原態(tài)(較易還原的Fe-Mn氧化物結(jié)合態(tài)、錳氧化物及小部分鐵氧化物結(jié)合態(tài))、可氧化態(tài)(有機(jī)物及一些易氧化的硫化物結(jié)合態(tài))和殘?jiān)鼞B(tài)。其中，殘?jiān)鼞B(tài)分析用王水(HNO3和HCl體積比為1∶3)消解，ICP-OES測(cè)定。提取方法詳見(jiàn)表3。

分析過(guò)程中采用平行樣、加標(biāo)(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)土壤樣品GSS-4)等方法進(jìn)行質(zhì)量控制。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和Origin 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，利用SPSS 18.0進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)(P<0.05)。

表3 BCR連續(xù)提取法

Table 3 BCR sequential extraction procedure

步驟形態(tài)名稱浸提劑及條件1酸溶態(tài)稱取1.0000g土樣,加入40mL0.11mol·L-1CH3COOH;(22±5)℃(室溫)下振蕩16h(180r·min-1)后,離心20min(4000r·min-1),過(guò)濾,取上清液;2可還原態(tài)在步驟1的殘留物中加入40mL0.1mol·L-1NH2OH·HCl(HNO3調(diào)pH為2);室溫下振蕩16h(180r·min-1),離心20min(4000r·min-1),過(guò)濾,取上清液;3可氧化態(tài)在步驟2的殘留物中加入20mL8.8mol·L-1H2O2,分兩次在室溫下消化1h后,(85±2)℃恒溫水浴消化1h,冷卻至室溫后,加50mL1mol·L-1NH4OAc(pH2.0)提取上清液;4殘?jiān)鼞B(tài)王水法消解

2 結(jié)果與討論

2.1 淹水對(duì)重金屬在土柱中遷移的影響

由圖2可知，經(jīng)過(guò)9個(gè)月淹水處理后，重金屬Zn，Cu，Pb，Cd在土柱中都向下遷移，遷移趨勢(shì)集中在20—22 cm土層，即4種重金屬向下遷移了2 cm左右。土層22—40 cm之間，土壤中重金屬含量并未受到污染土壤的影響，基本接近試驗(yàn)土壤本底值。說(shuō)明清潔有機(jī)肥和污染有機(jī)肥對(duì)污染土壤中重金屬向下遷移的影響基本一致。此外，污染有機(jī)肥處理的表土中Zn，Cu，Pb，Cd的含量均高于清潔有機(jī)肥處理，這是由污染有機(jī)肥中重金屬帶入所致。

施用清潔有機(jī)肥后，10—20 cm土層中Zn的含量均略低于0—10 cm層，且隨著淹水時(shí)間的增加，表層土壤(0—20 cm)中Zn的含量逐漸減少。在淹水9個(gè)月時(shí)，20—22 cm層Zn的積累量占試驗(yàn)土壤本底值的54.6%，明顯高于淹水3個(gè)月(13.9%)和6個(gè)月(23.2%)的處理。說(shuō)明清潔有機(jī)肥經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的礦化分解后形成大量的小分子有機(jī)酸絡(luò)合或螯合了污染土壤中的部分重金屬使其向下遷移[13-14,16]。但張亞麗等[17]、Covelo等[18]的研究表明有機(jī)肥的施用促使交換態(tài)Cd通過(guò)吸附、絡(luò)合等作用向更穩(wěn)定的形態(tài)轉(zhuǎn)化，從而降低了土壤中Cd的有效性。此外，22 cm以下土層中Zn含量并未增加，這可能是由于清潔有機(jī)肥對(duì)重金屬活化的作用范圍有限，僅靠水分的動(dòng)力學(xué)作用對(duì)Zn的遷移影響不大。

而施用污染有機(jī)肥后，淹水3個(gè)月和淹水6個(gè)月的表層土壤中Zn的含量變化規(guī)律與添加清潔有機(jī)肥的處理并不一致，10—20 cm層土壤中Zn的含量略高于0—10 cm層，且下遷不明顯。淹水9個(gè)月后，表層土壤中Zn的濃度顯著下降(接近污染土壤本底值1 243.2 mg·kg-1)，使得20—22 cm土層中Zn濃度上升，增幅達(dá)61.6%。出現(xiàn)這一結(jié)果的原因，可能是由于淹水初期污染有機(jī)肥中的大分子有機(jī)酸對(duì)重金屬有一定的絡(luò)合固定作用，隨著淹水時(shí)間的增加，大分子有機(jī)酸被分解成小分子有機(jī)酸，既釋放了原來(lái)固定的重金屬，又活化了土壤中的部分重金屬[19-20]，在水分動(dòng)力學(xué)作用下向下遷移。

在添加不同有機(jī)肥后，重金屬Cu，Pb，Cd的遷移規(guī)律和Zn基本保持一致。每種重金屬的含量隨著土層深度的增加逐級(jí)遞減。并且淹水9個(gè)月時(shí)，在20—22 cm處的累積量遠(yuǎn)高于淹水3個(gè)月和6個(gè)月，增幅均超過(guò)50%。這表明兩種有機(jī)肥對(duì)重金屬的作用趨于一致，配合水分的作用，隨著淹水時(shí)間的增加使得重金屬下遷的速率增加。由于4種重金屬活性的差異，在淹水9個(gè)月時(shí)，Zn和Cd在22—24 cm土層中有一定量的積累，而在22—24 cm土層并未發(fā)現(xiàn)Cu，Pb積累，這反映了在相同條件下Zn，Cd的移動(dòng)性要大于Cu，Pb。

2.2 淹水對(duì)0—10 cm土層重金屬全量的影響

由表4可知，淹水條件下，重金屬Zn，Cu，Pb，Cd在0—10 cm土層中表現(xiàn)出的規(guī)律一致。隨時(shí)間增加，施用不同的有機(jī)肥，0—10 cm土層中4種重金屬的含量均逐漸降低，但只有Cd的降低程度達(dá)到了顯著性水平(P<0.05)。這可能是由于污染土壤中重金屬本底值含量很高，少量重金屬的向下遷移占本底值的比例很小(約為1%)。而土壤中Cd的本底值相比Zn，Cu，Pb小很多，當(dāng)遷移相似數(shù)量級(jí)的Cd時(shí)，Cd的遷移幅度較其他3種重金屬更易達(dá)到顯著水平。

淹水6個(gè)月后，土壤中重金屬的含量開(kāi)始逐漸降低，至9個(gè)月時(shí)趨于穩(wěn)定。以施用污染有機(jī)肥處理的Cu和Cd為例，淹水6個(gè)月后，其含量降幅明顯，分別達(dá)2.7%和37.5%，淹水9個(gè)月時(shí)含量趨于穩(wěn)定。這可能是由于隨著時(shí)間的推移，與可溶性有機(jī)質(zhì)絡(luò)合(或螯合)的重金屬向下遷移后，微溶或難溶有機(jī)質(zhì)螯合的重金屬比例逐漸升高，Cu和Cd下遷速率降低，在表層土壤中趨于穩(wěn)定。但是，隨著淹水時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)(大于9個(gè)月)，土壤中重金屬含量將如何變化仍有待進(jìn)一步研究。

此外，施用不同有機(jī)肥未對(duì)污染土壤中重金屬的遷移規(guī)律產(chǎn)生影響，同時(shí)對(duì)污染土壤中重金屬的含量影響也較小。這與Burgos等[21]研究表明添加有機(jī)物質(zhì)對(duì)重金屬總量影響不明顯的結(jié)論一致。

綜上，本試驗(yàn)表明，在淹水條件下，稻田土壤中的重金屬能夠向下遷移，但遷移的距離有限，在淹水9個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，大約只向下遷移了2 cm。因此，在短時(shí)間內(nèi)，不會(huì)對(duì)深層土壤造成污染風(fēng)險(xiǎn)。但是，若僅從重金屬總量問(wèn)題入手，無(wú)法全面反映有機(jī)肥添加對(duì)稻田土壤中重金屬遷移的影響，需要對(duì)重金屬的形態(tài)分布做進(jìn)一步的分析。

2.3 淹水對(duì)土壤重金屬各形態(tài)的影響

圖3、圖4是有機(jī)肥處理下，淹水3，6，9個(gè)月后，0—10 cm土壤中重金屬的化學(xué)形態(tài)分布情況。通常用土壤中重金屬各形態(tài)所占總量的百分比來(lái)描述重金屬的形態(tài)組成，即各形態(tài)百分比[22]。

2.3.1 酸溶態(tài)

由圖3可知，添加清潔有機(jī)肥后，Pb的酸溶態(tài)百分比隨著淹水時(shí)間的增加逐漸遞減，而對(duì)于Zn，Cu，Cd來(lái)說(shuō)，淹水3～6個(gè)月，酸溶態(tài)百分比開(kāi)始降低，至淹水9個(gè)月時(shí)基本趨于穩(wěn)定。這可能是由于在清潔有機(jī)肥和淹水(還原條件下)的雙重作用下，Pb更易于與有機(jī)酸官能團(tuán)(羥基、羧基、氨基)、粘粒礦物等形成穩(wěn)定的結(jié)合物而轉(zhuǎn)化成其他形態(tài)。黃丹丹等[23]、Kashem等[24]研究表明，在淹水條件下，交換態(tài)的Cd轉(zhuǎn)化成活性更低的氧化態(tài)Cd和有機(jī)結(jié)合態(tài)Cd。

而從圖4可以看出，添加污染有機(jī)肥后，隨著淹水時(shí)間的增加，4種重金屬的酸溶態(tài)百分比均逐漸降低，表明污染有機(jī)肥可以降低重金屬有效性，在一定程度上可以降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。這可能是因?yàn)槲廴居袡C(jī)肥對(duì)重金屬酸溶態(tài)的作用比清潔有機(jī)肥更強(qiáng)，抵消了4種重金屬本身性質(zhì)間的差異而呈現(xiàn)出相似的變化規(guī)律。此外，Cd，Zn，Cu，Pb酸溶態(tài)的比例平均分別為73%，58%，46%，18%，由此可知，4種重金屬的有效性依次為Cd>Zn>Cu>Pb。

圖2 不同淹水時(shí)間重金屬全量在土柱中的分布Fig.2 Distribution of heavy metals in soil columns with different flooding time

表4 不同處理0—10 cm土層的重金屬全量(mg·kg-1)

Table 4 Contents of soil heavy metals in 0—10 cm soil layer under different treatments (mg·kg-1)

處理ZnCuPbCd清潔有機(jī)肥+淹水3個(gè)月1245.8a528.8ab317.6bcd2.38b清潔有機(jī)肥+淹水6個(gè)月1242.1a524.8ab310.5cd2.24c清潔有機(jī)肥+淹水9個(gè)月1232.9a517.2b309.3d2.04d污染有機(jī)肥+淹水3個(gè)月1276.2a538.4a337.3a2.86a污染有機(jī)肥+淹水6個(gè)月1282.7a524.2ab332.6ab2.08d污染有機(jī)肥+淹水9個(gè)月1249.2a522.7ab324.9abc2.11d

注：表中同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)。

圖3 淹水狀態(tài)下清潔有機(jī)肥處理的重金屬各形態(tài)百分比變化Fig.3 Changes of the percentages of various fractions of soil heavy metals with clean organic fertilizers under different flooding time

圖4 淹水狀態(tài)下污染有機(jī)肥處理的重金屬各形態(tài)百分比變化Fig.4 Changes of the percentages of various fractions of soil heavy metals with contaminated organic fertilizers under different flooding time

2.3.2 可還原態(tài)與酸溶態(tài)的規(guī)律不同，在添加清潔有機(jī)肥的處理中，除了Zn和Cd在淹水9個(gè)月時(shí)略有下降外，4種重金屬的可還原態(tài)(主要是鐵錳氧化物結(jié)合態(tài))百分比均隨淹水時(shí)間的增加呈上升趨勢(shì)。同樣地，在添加污染有機(jī)肥的處理中，隨著淹水時(shí)間的增加，Zn，Cu，Pb，Cd的可還原態(tài)百分比亦逐步升高。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因，可能是由于淹水過(guò)程中部分的酸溶態(tài)和可氧化態(tài)重金屬轉(zhuǎn)化為可還原態(tài)重金屬[7]。這也印證了水稻田在淹水時(shí)土壤中會(huì)出現(xiàn)大量的鐵錳氧化物[25-26]。

2.3.3 可氧化態(tài)施用不同有機(jī)肥后，土壤中Pb的可氧化態(tài)百分比隨著淹水時(shí)間的增加而降低。這可能是由于淹水時(shí)間的增加，部分活性重金屬向下遷移，為了維持活性重金屬在土壤溶液中的吸附解吸平衡[27]，使得可氧化態(tài)的重金屬逐步向可還原態(tài)、酸溶態(tài)轉(zhuǎn)化，從而降低了重金屬可氧化態(tài)的百分比。對(duì)于Cd，在添加清潔有機(jī)肥后，可氧化態(tài)百分比隨著淹水時(shí)間的增加而減小，而在添加污染有機(jī)肥后，淹水9個(gè)月時(shí)，Cd的可氧化態(tài)百分比增加。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因，可能是由于污染有機(jī)肥中可氧化態(tài)Cd釋放進(jìn)入土壤所致。

對(duì)于Zn，Cu而言，在整個(gè)處理過(guò)程中可氧化態(tài)一直表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性，所占百分比波動(dòng)不大。相比Pb和Cd，這可能是由于土壤中Cu，Zn的總量很高，遠(yuǎn)大于Pb和Cd，使得淹水9個(gè)月期間，對(duì)Cu，Zn的有機(jī)結(jié)合態(tài)影響并不明顯。另外，有研究表明，通過(guò)施用有機(jī)肥或污泥等可增加土壤有機(jī)質(zhì)，從而可使土壤中有機(jī)結(jié)合態(tài)的重金屬(如Cu，Zn等)有所增加[28-30]；但本次試驗(yàn)卻得出了不同的結(jié)論，可能是由于本次試驗(yàn)的土壤一直處于淹水狀態(tài)下(前人的研究中并未出現(xiàn)長(zhǎng)期淹水)，使得原本在添加有機(jī)肥后土壤中重金屬有機(jī)結(jié)合態(tài)增加的效應(yīng)受淹水作用的影響而抵消。Zn和Cu有機(jī)結(jié)合態(tài)表現(xiàn)出的穩(wěn)定性，可能是受有機(jī)肥與淹水作用相互抵消的影響，而對(duì)于Pb和Cd，可能是由于淹水的作用效果強(qiáng)于有機(jī)肥。

2.3.4 殘?jiān)鼞B(tài)在淹水3，6，9個(gè)月后，Zn，Cu，Pb，Cd的殘?jiān)鼞B(tài)基本保持不變，說(shuō)明短時(shí)間的處理對(duì)原生相重金屬的影響不大。4種重金屬各形態(tài)中均以殘?jiān)鼞B(tài)的百分比最低，特別是Cu和Cd。一般情況下，原狀土中重金屬交換態(tài)所占比例較低，殘?jiān)鼞B(tài)所占比例較高，但是在污染土壤中殘?jiān)鼞B(tài)重金屬含量較低，這是由于外源重金屬更具活性[31-32]。4種重金屬中以Zn的殘?jiān)鼞B(tài)百分比最高。由于本身土壤中Cd的含量很低，故在分析測(cè)定Cd的殘?jiān)鼞B(tài)時(shí)，因其含量過(guò)低而未被檢測(cè)出來(lái)。

3 小結(jié)

(1)清潔有機(jī)肥和污染有機(jī)肥的添加對(duì)重金屬向下遷移影響不大，淹水9個(gè)月后，Zn，Cu，Pb，Cd從表層土壤(0—20 cm)向下遷移了約2 cm，對(duì)深層土壤污染有限。Zn，Cd在22—24 cm土層有少量積累，表明其遷移性大于Cu，Pb。

(2)從0—10 cm土層中重金屬全量變化和形態(tài)分布特征可知，隨著淹水時(shí)間的增加，Zn，Cu，Pb，Cd都存在向下遷移的趨勢(shì)。酸溶態(tài)百分比的降低是部分酸溶態(tài)重金屬向下遷移的結(jié)果，可還原態(tài)百分比逐步增加，為重金屬繼續(xù)向下遷移提供了潛在的可能。

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(責(zé)任編輯 高 峻)

Effects of organic fertilizers on transformation and migration of soil heavy metals under flooded condition

YAO Gui-hua1， WU Dong-tao1， HU Yang-yong1， LIU Dan1， YAO Fang1， YE Xue-zhu2， YE Zheng-qian1,*

(1.SchoolofEnvironmentalandResourcesScience，ZhejiangA&FUniversity，Lin’an311300，China; 2.InstituteofQualityandStandardforAgro-Products，ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences，Hangzhou310021，China)

A soil column experiment and BCR sequential extraction were applied together to investigate the chemical forms and migration risk of zinc (Zn)， copper (Cu)， lead (Pb) and cadmium (Cd) in the farm land soil. It was shown that application of different organic fertilizers had minimal effect on migration of heavy metals. After 9 months flooding， Zn， Cu， Pb and Cd migrated from the topsoil (0—20 cm) down about 2 cm (focusing on 20—22 cm soil layer)， which indicated limited pollution to the deep soil layers. After adding organic fertilizers， with the increase of flooded time， the percentage of acid-extractable fraction decreased， while the reducible fraction increased， which indicated that organic fertilizers had certain inhibition effect on availability of heavy metals. The content of oxidizable and residual fraction remained substantially constant during this process， and the total percentage of oxidizable and residual fraction was less than 15%.

flooding; organic fertilizer; soil column; BCR; heavy metal; soil

http://www.zjnyxb.cn

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.01.21

2015-04-10

浙江省科技廳公益項(xiàng)目(2103C33016；2014C32036)；種養(yǎng)廢棄物循環(huán)和利用與污染防控技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(20137D12)；浙江農(nóng)村大學(xué)科技基金項(xiàng)目(2005FR053)

姚桂華(1987—)，男，浙江嘉興人，在讀碩士研究生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境修復(fù)。E-mail：steamedbread@126.com

*通信作者，葉正錢(qián)，E-mail: yezhq@zafu.edu.cn

S153

A

1004-1524(2016)01-0127-07

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)ActaAgriculturaeZhejiangensis， 2016，28(1):127-133

姚桂華，吳東濤，胡楊勇，等.淹水條件下有機(jī)肥對(duì)土壤重金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化及遷移的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28(1)：127-133.