重金屬Cd在復(fù)配土壤中的遷移規(guī)律研究

舒曉曉 曲少東

摘 要 通過(guò)研究不同比例砒砂巖與沙復(fù)配土中重金屬Cd2+的滲透變化，揭示不同比例的復(fù)配土對(duì)重金屬的遷移吸附能力，為重金屬污染防治提供科學(xué)支撐。結(jié)果表明，當(dāng)砒砂巖與沙復(fù)配比例為0∶1、1∶4、1∶5時(shí)，重金屬Cd的遷移能力較強(qiáng)，而黃土以及砒砂巖與沙復(fù)配比例為1∶0、1∶1、1∶2、1∶3時(shí)，對(duì)重金屬Cd2+的吸附能力較強(qiáng)，遷移阻力較大。

關(guān)鍵詞 重金屬;Cd;遷移

中圖分類(lèi)號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.103

近年來(lái)，隨著土地資源的日益匱乏，對(duì)污染土壤修復(fù)進(jìn)行研究至關(guān)重要，而重金屬土壤污染是急需解決的科研難題。重金屬進(jìn)入土壤后不能被微生物降解，很難消除，在土壤中積累到一定程度就會(huì)對(duì)土壤-植物系統(tǒng)產(chǎn)生毒害，影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。Smith E等[1-2]研究表明，農(nóng)作物中的重金屬主要來(lái)源于受污染的土壤，特別是一些易吸收重金屬的農(nóng)作物，如蔬菜、水稻等[3-4]。土壤中Cd、As、Pb、Cu、Zn等重金屬易通過(guò)農(nóng)作物經(jīng)食物鏈對(duì)人體健康造成危害，引發(fā)癌癥、痛痛病、血液病和皮膚病等[3，5-7]。污染土壤中的重金屬除了可以在土壤-植物系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化，影響植物的生長(zhǎng)及農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，也可通過(guò)地表徑流、淋溶等作用逐漸向水體（包括地表和地下水體）遷移，從而對(duì)水體水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生面源污染[8-9]。

目前，眾多學(xué)者針對(duì)重金屬污染展開(kāi)研究。劉勇等[10]研究發(fā)現(xiàn)，添加石灰可顯著降低中/重度污染土壤中Cu、Cd、Zn的遷移能力和淋溶量。羅樂(lè)等[11]對(duì)錳渣中重金屬在模擬酸雨條件下浸出量的研究發(fā)現(xiàn)，As、Cd、Cu、Pb的浸出量隨淋溶量增大而逐漸減小。針對(duì)土體中重金屬的研究集中于淋溶規(guī)律研究，而針對(duì)不同土體中的滲透遷移特性研究相對(duì)較少?；诖?，以不同比例砒砂巖與沙復(fù)配土這一新土體為研究對(duì)象，開(kāi)展重金屬Cd2+的滲透遷移特性研究，為重金屬污染防治提供方向。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試材料為砒砂巖和沙不同比例復(fù)配后所形成的新型土壤，詳細(xì)復(fù)配比例見(jiàn)表1。砒砂巖與沙均取自毛烏素沙地，土壤容重約為1.3 g·cm-3。采集風(fēng)干土過(guò)2 mm篩備用。

1.2 試驗(yàn)方法

采用室內(nèi)土柱淋溶模擬試驗(yàn)，將復(fù)配土按層填充土柱。土柱總高度設(shè)為50 cm，覆土厚度為40 cm，土柱為內(nèi)徑8 cm的有機(jī)玻璃管，上部為敞開(kāi)，底部有均勻網(wǎng)眼的出水洞，底部中心連接水器，底部側(cè)口橡膠管連接出水。試驗(yàn)開(kāi)始前，先在土柱中加入去離子水浸濕土壤，使其達(dá)到飽和。如圖1所示，將土柱從頂端注入滲透液，保持土柱有1 cm滲透液水頭。對(duì)滲透全程進(jìn)行人工等時(shí)間間隔采樣，即在滲透開(kāi)始每2～4 h取樣一次，并記錄相應(yīng)取樣時(shí)間，當(dāng)出流液濃度與進(jìn)入溶液相等時(shí)穿透實(shí)驗(yàn)結(jié)束。樣品采集后立即送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢測(cè)。研究設(shè)置的Cd2+滲透溶液水平為1.0 mg·L-1。

1.3 數(shù)據(jù)處理

測(cè)試指標(biāo)采用電感耦合等離子質(zhì)譜法ICP-MS進(jìn)行測(cè)定，數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行圖表繪制。

2 結(jié)果與分析

圖2中砒砂巖與沙比例為0∶1時(shí)，Cd2+在12 h明顯遷移，22 h時(shí)，可完全穿透沙土。砒砂巖與沙為1∶4時(shí)，Cd2+在40 h開(kāi)始遷移，濃度逐漸增高趨于平緩，120 h

內(nèi)已經(jīng)完全穿透。砒砂巖與沙復(fù)配比例為1∶5時(shí)，Cd2+在16 h開(kāi)始穿透土壤，52 h濃度最大，之后緩慢降低趨于平緩。除此之后，Cd2+在黃土以及其他復(fù)配土壤中的遷移濃度幾乎為0，表明黃土以及其他配比的復(fù)配土壤對(duì)重金屬離子Cd2+的吸附能力很強(qiáng)，因而對(duì)其的遷移阻力更大。

3 結(jié)論

本試驗(yàn)條件下，Cd2+在不同比例復(fù)配土壤中的遷移變化規(guī)律不一，當(dāng)砒砂巖與沙復(fù)配比例為0∶1、1∶4、1∶5時(shí)，Cd2+的濃度變化較大，說(shuō)明此種比例的復(fù)配土增加了重金屬Cd的遷移，而黃土以及砒砂巖與沙復(fù)配比例為1∶0、1∶1、1∶2、1∶3時(shí)，對(duì)重金屬Cd2+的吸附能力較強(qiáng)，遷移阻力較大。

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（責(zé)任編輯：劉 昀）