貴陽(yáng)污灌區(qū)菜地土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳和重金屬的含量特征及相關(guān)性分析

劉文政，賈亞琪，殷 忠*

(1.貴州省疾病預(yù)防控制中心，貴陽(yáng) 550004；2.貴州省環(huán)境科學(xué)研究設(shè)計(jì)院，貴陽(yáng) 550081)

前言

隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，農(nóng)田土壤的重金屬污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。有資料顯示，我國(guó)正在遭受各種程度重金屬污染的耕地面積接近2.0×105km2，約占耕地總面積的1/5[1]。每年受重金屬污染的糧食就高達(dá)0.12億t，造成直接經(jīng)濟(jì)損失200億元，重金屬被農(nóng)作物吸收富集，再通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體內(nèi)并不斷蓄積，嚴(yán)重威脅著人類的生命健康[2]。馬建華等[3]研究發(fā)現(xiàn)，污灌區(qū)居民頭發(fā)中Cu、Zn、Pb、Cd和As含量均顯著高于對(duì)照區(qū)(p<0.05)，且重金屬含量隨年齡的增長(zhǎng)而升高。有資料顯示，污灌區(qū)居民的血液、唾液與尿液中免疫球蛋白含量均低于非污灌區(qū)，污灌區(qū)居民的年標(biāo)化死亡率、惡性腫瘤的發(fā)病率均顯著高于非污灌區(qū)[4]。因此，加緊修復(fù)受重金屬污染的農(nóng)田土壤已成為我國(guó)亟待解決的環(huán)境和社會(huì)問(wèn)題。

團(tuán)聚體是土壤最基本的物質(zhì)和功能單元，因其與有機(jī)質(zhì)、礦物質(zhì)結(jié)合方式的不同，導(dǎo)致團(tuán)聚體顆粒的性質(zhì)及組成差異顯著，不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的含量存在顯著性差異[4]。團(tuán)聚體的組成影響著重金屬在土壤環(huán)境中的遷移特性和生物有效性，土壤對(duì)重金屬的富集程度與團(tuán)聚體的粒徑有關(guān)。ZHANG等[5]研究發(fā)現(xiàn)，隨著團(tuán)聚體粒徑的減小，團(tuán)聚體Cu、Zn和Cd含量卻增大。BALABANCE等[6]發(fā)現(xiàn)小粒徑團(tuán)聚體中重金屬含量超出大粒徑團(tuán)聚體數(shù)倍。賈廣梅等[7]發(fā)現(xiàn)Pb主要存在于<53 μm粒徑團(tuán)聚體中。有機(jī)碳是構(gòu)成土壤團(tuán)聚體的膠結(jié)物質(zhì)，其含量大小直接影響團(tuán)聚體的形成；而土壤團(tuán)聚體又是有機(jī)碳轉(zhuǎn)化、積累的重要場(chǎng)所，也是土壤碳固定的重要機(jī)制[8]。本文選取貴陽(yáng)有代表性的污灌區(qū)菜地土壤為研究對(duì)象，分析土壤團(tuán)聚體的含量分布、有機(jī)碳含量及不同粒徑團(tuán)聚體中Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb的含量特征，并對(duì)其相關(guān)性進(jìn)行解析，以期為污灌區(qū)重金屬污染土壤的修復(fù)提供參考和指導(dǎo)意見。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

選擇貴陽(yáng)市白云區(qū)某受重金屬污染的污灌菜地(28°48′N，107°36′E)，年平均氣溫為13.5 ℃，年平均降水量為1 169 mm，屬于亞熱帶濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)高原氣候。土壤理化特征見表1。

表1 土壤理化特征

1.2 供試土樣的采集與處理

2019年9月前往貴陽(yáng)某污灌區(qū)菜地，按照5點(diǎn)采樣法采集土壤樣品，在菜地田間用鐵鏟采集0～5、5～10、10～15、15～20 cm等4個(gè)不同深度的剖面土壤及0～20 cm原狀土，置于樣品盒帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后，沿土壤自然結(jié)構(gòu)小心掰成小土塊，土塊大小約為1 cm左右，除去作物根系、動(dòng)物殘?bào)w及石礫，過(guò)8 mm孔徑尼龍篩，于-4 ℃保存。

1.3 樣品分析

先將采樣區(qū)所得土壤全部過(guò)8 mm孔徑尼龍篩，備用。再利用干篩法分離機(jī)械穩(wěn)定性土壤團(tuán)聚體，將5、2、1、0.5、0.25 mm孔徑的篩按順序分別套在電動(dòng)篩分機(jī)(TTF-100)上，取100 g風(fēng)干土樣，在電動(dòng)振篩機(jī)上篩分5 min，使其依次通過(guò)各孔徑的套篩，得到6個(gè)孔徑的土壤顆粒(5～8、2～5、1～2、0.5～1、0.25～0.5和<0.25 mm)，對(duì)各孔篩上的土壤質(zhì)量進(jìn)行稱量，計(jì)算土壤的機(jī)械穩(wěn)定性團(tuán)聚體顆粒組成。

取不同粒徑的土壤樣品0.25 g，每份樣品設(shè)置3個(gè)平行樣，采用微波消解，重金屬鎘(Cd)、砷(As)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、銅(Cu)含量采用ICP-MS進(jìn)行測(cè)定[9]。

土壤重金屬含量測(cè)定采用土壤標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07408(GSS-8)進(jìn)行質(zhì)量控制，數(shù)據(jù)處理時(shí)均扣除空白值。土壤有機(jī)碳含量測(cè)定采用水合熱重鉻酸鉀氧化分光光度法。

1.4 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2003、Origin 9.1和SPSS 20.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、相關(guān)性分析、方差分析和圖表制作，采用Duncan(D)法對(duì)不同深度與不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬、有機(jī)碳的含量進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。

1.5 評(píng)價(jià)方法

1.5.1 重金屬富集因子

采用富集因子法對(duì)土壤重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]，其計(jì)算公式見式(1)。

EFx=X/Xref

(1)

式中，EFx為重金屬的富集因子，X為土壤重金屬的質(zhì)量濃度，mg/kg；Xref為貴州省土壤重金屬背景值，mg/kg，Cu、Cd、Pb、Zn、Cr和As分別為32.0、0.66、35.2、99.5、95.9和20.0 mg/kg[11]。

1.5.2 重金屬分布因子

采用重金屬分布因子法對(duì)不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的富集情況進(jìn)行評(píng)價(jià)[10]，其計(jì)算公式見式(2)。

DFx=Xfraction/Xbulk

(2)

式中，DFx為重金屬的分布因子，Xfraction為不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的質(zhì)量濃度，mg/kg；Xbulk為全土中相對(duì)應(yīng)重金屬的質(zhì)量濃度，mg/kg。若DFx>1，表明該重金屬富集于相應(yīng)粒徑的土壤團(tuán)聚體中。

1.5.3 重金屬質(zhì)量負(fù)載因子

采用重金屬質(zhì)量負(fù)載因子對(duì)各粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的貢獻(xiàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，用于計(jì)算各粒徑組(GSF)重金屬的質(zhì)量負(fù)載[12]，計(jì)算公式見式(3)。

(3)

式中，Xi為各粒徑團(tuán)聚體中重金屬的濃度，mg/kg；n為重金屬種類數(shù)，本文中n=6；GSi為相應(yīng)粒徑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，范圍為1%～100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤團(tuán)聚體中重金屬的含量特征

各粒徑團(tuán)聚體在土壤中所占比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù))及相應(yīng)團(tuán)聚體中重金屬含量見表2。由表2可知，污灌土壤中大粒徑團(tuán)聚體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大，>2 mm粒徑團(tuán)聚體所占比例接近75%，1～2 mm粒徑團(tuán)聚體其次，占比為10.87%，0.5～1、0.25～0.5和<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體所占比例較小，分別為5.62%、3.04%和5.36%，三者總和僅占14%。污灌區(qū)菜地土壤中Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb含量分別為307.82、151.76、357.25、58.58、2.38和155.48 mg/kg，分別達(dá)到貴州省土壤自然背景值的3.21、4.74、3.59、2.93、3.61和4.42倍。污灌區(qū)菜地土壤Pb含量低于土壤Pb污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，表明污灌區(qū)菜地土壤Pb污染風(fēng)險(xiǎn)低，可忽略不計(jì)；Cu、Zn含量均分別高于土壤Cu、Zn污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值，表明污灌區(qū)菜地土壤可能存在重金屬Cu和Zn的污染風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)加強(qiáng)菜地土壤的環(huán)境監(jiān)測(cè)、農(nóng)產(chǎn)品的協(xié)同監(jiān)測(cè)工作；Cr、As、Cd含量均分別處于對(duì)應(yīng)的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)篩選值與管制值之間，表明可能存在食用農(nóng)產(chǎn)品不符合質(zhì)量安全標(biāo)準(zhǔn)等菜地土壤重金屬Cr、As、Cd的污染風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等安全利用措施[13]。

重金屬在各粒徑團(tuán)聚體中的含量分布存在一定差異(表2)，總體上表現(xiàn)為0.25～0.5 mm>5～8 mm>1～2 mm>(<0.25 mm)>0.5～1 mm>2～5 mm。Cu、Zn、Cd和Pb在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量均最高，分別為159.48、391.56、2.89和168.39 mg/kg，分別超出全土含量5.09%、9.60%、21.43%和8.30%，而Cr、Cu、Zn、As、Cd、Pb在2～5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量均最低，分別為286.54、142.22、325.47、55.46、2.15和141.35 mg/kg。0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體Cd含量顯著高于其它粒徑團(tuán)聚體(p<0.05)，超出24.57%～34.42%，0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中Cu和Pb含量顯著高于0.5～1和2～5 mm粒徑團(tuán)聚體(p<0.05)。5～8 mm粒徑團(tuán)聚體中Cr含量顯著高于2～5和0.5～1 mm粒徑團(tuán)聚體(p<0.05)，而As含量在不同粒徑團(tuán)聚體中差異性不顯著(p>0.05)。污灌區(qū)菜地土壤不同粒徑團(tuán)聚體中重金屬含量分布存在差異，這可能與對(duì)應(yīng)粒徑團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)的含量有關(guān)。

表2 原狀土土壤團(tuán)聚體顆粒組成及重金屬含量

污灌區(qū)菜地不同土層深度土壤中6種重金屬的含量分布如圖1所示。由圖1可知，Cr、Cu、Zn、Cd、Pb 5種重金屬含量隨土層深度的增加，呈減小態(tài)勢(shì)。相比于0～5 cm土層，Cr、Cu、Zn、Pb在5～10 cm 土層中的含量分別降低了8.71%、11.40%、7.84%和1.86%，在10～15 cm土層中的含量分別降低了11.27%、12.93%、11.71%和4.60%；Cr、Cu、Zn、Cd、Pb在15～20 cm土層中的含量較0～5 cm 土層分別降低了20.99%、33.03%、28.19%、35.85%和14.44%；As在0～5、5～10、10～15和15～20 cm等4個(gè)土層中的含量分別為55.93、47.53、63.44和67.20 mg/kg，表現(xiàn)為先減小后增大的趨勢(shì)，但含量差異不顯著。

圖1 不同深度土層6種重金屬含量Figure 1 The contents of six heavy metals under different soil depths.

2.2 土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳的分布特征及其與重金屬的相關(guān)性

污灌區(qū)菜地土壤中不同粒徑團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量見圖2。由圖2可知，土壤有機(jī)碳含量整體上隨團(tuán)聚體粒徑的增大表現(xiàn)為先增大后減小。有機(jī)碳在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量最大，為14.82 mg/kg，在2～5、<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體中含量最小，分別為11.32、8.35 mg/kg。Cr在2～5、0.5～1 mm粒徑團(tuán)聚體中含量最小，分別為286.54、284.38 mg/kg，有機(jī)碳在2～5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量亦表現(xiàn)為最??；As在6個(gè)粒徑組團(tuán)聚體中的含量差異較小，而有機(jī)碳在各粒徑組團(tuán)聚體中的含量卻有顯著性差異。Cu、Zn、Cd、Pb和有機(jī)碳在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量均為最大，而在2～5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量卻最小，表明在同一粒徑團(tuán)聚體中重金屬Cu、Zn、Cd、Pb含量與有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)相同。

圖2 原狀土土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳含量Figure 2 The contents of SOC in soil aggregates of the whole soil.

污灌區(qū)土壤不同粒徑團(tuán)聚體中重金屬與有機(jī)碳含量的相關(guān)性如表3所示。由表3可知，團(tuán)聚體中Cu、Cd與有機(jī)碳含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01，R2分別為0.859、0.926)，團(tuán)聚體中Pb、Zn、As與有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)(p<0.05，R2分別為0.708、0.753和0.647)，表明土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳對(duì)Cu、Cd、Pb、Zn和As的含量分布有顯著影響，重金屬含量隨有機(jī)碳含量升高而增大。團(tuán)聚體中Cr與有機(jī)碳含量無(wú)顯著相關(guān)性(p>0.05)，表明土壤團(tuán)聚體中有機(jī)碳對(duì)Cr的含量分布不產(chǎn)生影響。

2.3 不同粒徑土壤中重金屬分布與富集特征

采用富集因子法對(duì)土壤重金屬的污染程度進(jìn)行評(píng)價(jià)，土壤重金屬的富集因子見圖3。由圖3可知，在污灌區(qū)菜地土壤中Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和As的富集因子分別為3.21、4.74、3.59、3.61、4.42和2.93，表明Cr、Cu、Zn、Cd、Pb和As在污灌區(qū)菜地土壤中被大量富集，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較高，可能會(huì)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全和人體健康造成潛在危害。

圖3 土壤重金屬的富集因子Figure 3 Enrichment factors of heavy metals in soils.

不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的分布因子如圖4所示。由圖4可知，污灌區(qū)菜地土壤6種重金屬的分布規(guī)律相類似，隨著團(tuán)聚體粒徑的減小，重金屬分布因子均表現(xiàn)出先降低后增加的波浪式的變化趨勢(shì)。Cr、As在5～8 mm粒徑團(tuán)聚體中分布因子最高，分別為1.078、1.042，而在2～5、0.5～1 mm粒徑團(tuán)聚體中分布因子最低，均小于1。Cu、Zn、Cd、Pb在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中的分布因子最高，分別為1.099、1.111、1.213、1.128，均呈現(xiàn)出顯著的富集；4種重金屬在2～5 mm粒徑團(tuán)聚體中的分布因子最低，分別為0.913、0.908、0.894、0.917，均呈現(xiàn)出顯著的虧缺。

圖4 不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的分布因子Figure 4 Distribution factors of heavy metals in the different sizes of aggregates.

不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的質(zhì)量負(fù)載因子見圖5。由圖5可知，重金屬在不同粒徑團(tuán)聚體中的質(zhì)量負(fù)載因子均表現(xiàn)為：5～8 mm>2～5 mm>1～2 mm>0.5～1 mm>(<0.25 mm)>0.25～0.5 mm，Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb在5～8 mm大粒徑團(tuán)聚體中的質(zhì)量負(fù)載因子均表現(xiàn)為最大，分別為38.51%、37.20%、38.24%、37.48%、37.28%和37.95%，而在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中卻均表現(xiàn)為最小，分別為3.65%、4.05%、4.07%、3.72%、4.54%和4.13%。

圖5 土壤團(tuán)聚體中重金屬的質(zhì)量負(fù)載因子Figure 5 Mass loading factors of heavy metals in soil size of aggregates.

3 討論

土壤團(tuán)聚體的組成決定著土壤結(jié)構(gòu)的好壞，尤其是>0.25 mm粒徑團(tuán)聚體含量越高，團(tuán)聚體越穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)越好[14]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，>0.25 mm粒徑團(tuán)聚體含量高達(dá)94.44%，表明污灌區(qū)菜地土壤團(tuán)聚體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。其中>2 mm粒徑團(tuán)聚體的含量最大，1～2 mm粒徑團(tuán)聚體其次，0.5～1、0.25～0.5和<0.25 mm粒徑團(tuán)聚體最小。王潤(rùn)瓏等[4]研究發(fā)現(xiàn)，污灌區(qū)土壤中團(tuán)聚體含量表現(xiàn)為5～8 mm>2～5 mm>1～2 mm>0.5～1 mm>(<0.25 mm)>0.25～0.5 mm，這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果一致。

重金屬在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化行為與pH值、有機(jī)質(zhì)含量、CEC等土壤理化性質(zhì)有關(guān)，所有可能對(duì)土壤理化性質(zhì)造成影響的農(nóng)業(yè)活動(dòng)均會(huì)造成土壤重金屬富集、遷移轉(zhuǎn)化行為的改變[15]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，重金屬在各粒徑團(tuán)聚體中的含量表現(xiàn)為0.25～0.5 mm>5～8 mm>1～2 mm>(<0.25 mm)>0.5～1 mm>2～5 mm。AJMONEMARSAN等[16]發(fā)現(xiàn)，重金屬在土壤小粒徑團(tuán)聚體中含量較高的原因是小粒徑團(tuán)聚體具有較大的比表面積和吸附力，進(jìn)而使重金屬被牢固地吸附在小粒徑土壤團(tuán)聚體顆粒的表面。重金屬在不同粒徑團(tuán)聚體顆粒中的分布受土壤自身理化性質(zhì)、外界自然環(huán)境和人類活動(dòng)、團(tuán)聚體的含量分布等多因素的綜合影響，其影響機(jī)制較為復(fù)雜[17]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，Cr、Cu、Zn、Cd、Pb 5種重金屬含量隨土層深度的增加，呈減小態(tài)勢(shì)；As含量隨土層深度的增加，表現(xiàn)為先降后升，但含量差異不顯著。王潤(rùn)瓏等[4]研究發(fā)現(xiàn)，As在污灌區(qū)菜地土壤0～5、5～10、10～15和15～20 cm等4個(gè)土層中的含量呈先減小后增大的趨勢(shì)，且含量變化差異不顯著，這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)論相吻合。由于含有重金屬的污水被直接用于菜地灌溉，導(dǎo)致重金屬被表層土壤深度富集，而當(dāng)污水向深層土壤方向遷移時(shí)，重金屬的滲透作用逐漸減弱，故深層土壤重金屬含量低于表層土壤。龔倉(cāng)等[18]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤有機(jī)碳含量較低時(shí)，As不易被有機(jī)碳吸附固定，使得As在土壤中的遷移行為異常活躍，這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果類似。隨著菜地土壤深度的增加，As含量略有升高，這可能與菜地土壤受到人為翻耕作業(yè)等農(nóng)業(yè)活動(dòng)的影響有關(guān)[4]。

有機(jī)碳是土壤團(tuán)聚體形成的重要膠結(jié)物質(zhì)，團(tuán)聚體是有機(jī)質(zhì)分解、轉(zhuǎn)化及腐殖質(zhì)形成的重要場(chǎng)所[18]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，土壤有機(jī)碳含量整體上隨團(tuán)聚體粒徑的增大表現(xiàn)為先增大后減小，且同一粒徑團(tuán)聚體中重金屬Cu、Zn、Cd、Pb含量與有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)相同。這與王潤(rùn)瓏等[4]研究認(rèn)為土壤中同一粒徑團(tuán)聚體中重金屬含量與有機(jī)碳含量的變化趨勢(shì)相同的結(jié)論一致。TANG等[19]研究發(fā)現(xiàn)礦區(qū)中某些土壤膠體中Cu、Cd含量與有機(jī)碳含量呈顯著正相關(guān)，這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果相似。史瓊彬等[17]研究發(fā)現(xiàn)，添加有機(jī)碳會(huì)使重金屬在土壤團(tuán)聚體中的遷移變得異?；钴S，且有機(jī)碳含量與重金屬含量呈顯著正相關(guān)。這可能與土壤團(tuán)聚體中重金屬是以重金屬-有機(jī)螯合物作為主要賦存形態(tài)有關(guān)[20]。土壤pH值、耕作方式、農(nóng)作物種類等因素均會(huì)影響土壤團(tuán)聚體的形成，進(jìn)而影響重金屬的形態(tài)和分布。

不同粒徑土壤團(tuán)聚體中重金屬的分布特征，直接影響著土壤重金屬的環(huán)境行為[18]。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，污灌菜地土壤6種重金屬的分布規(guī)律相似，隨著團(tuán)聚體粒徑的減小，重金屬分布因子均表現(xiàn)出先降后升的波浪式的變化趨勢(shì)。史瓊彬等[17]發(fā)現(xiàn)，重金屬主要存在于>0.25 mm粒徑土壤團(tuán)聚體中，這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果基本一致。由于小粒徑團(tuán)聚體具有比表面積大、帶負(fù)電荷較多等特點(diǎn)，使得被其吸附包裹的重金屬離子難以向大粒徑團(tuán)聚體顆粒遷移[10]。本文污灌區(qū)菜地土壤重金屬不僅存在于比表面積大的0.25～0.5 mm細(xì)顆粒團(tuán)聚體中，而且在5～8 mm粒徑粗顆粒團(tuán)聚體中也存在重金屬富集現(xiàn)象，這與前人的研究結(jié)果相類似[21]，這可能與含有重金屬的細(xì)顆?？稍谝欢l件下聚合形成粗顆粒團(tuán)聚體有關(guān)[22]。重金屬在不同粒徑土壤團(tuán)聚體中的富集程度差異較大，表明重金屬在污灌區(qū)菜地土壤團(tuán)聚體中的環(huán)境行為較為活躍，遷移能力較強(qiáng)，應(yīng)引起相關(guān)主管部門的足夠重視。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb在5～8 mm粒徑團(tuán)聚體中的質(zhì)量負(fù)載因子最大，而在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中卻為最小。這與王潤(rùn)瓏等[4]研究發(fā)現(xiàn)重金屬在5～8 mm大粒徑團(tuán)聚體中質(zhì)量負(fù)載因子為最大，而在0.25～0.5 mm小粒徑團(tuán)聚體中為最小的結(jié)論相同。龔倉(cāng)等[18]研究發(fā)現(xiàn)，Cr、Cd和Pb的質(zhì)量負(fù)載因子在250～1 000 μm粒徑黑土、>4 000 μm粒徑沼澤土團(tuán)聚體中均為最大。這可能與含重金屬的細(xì)顆粒團(tuán)聚體可在一定條件下聚合形成粗顆粒團(tuán)聚體等因素有關(guān)[22]。

4 結(jié)論

1)重金屬在不同粒徑土壤團(tuán)聚體中的含量分布存在一定差異，總體上表現(xiàn)為0.25～0.5 mm>5～8 mm>1～2 mm>0.5～1 mm>2～5 mm，Cr在5～8 mm粒徑團(tuán)聚體中含量最高，Cu、Zn、Cd和Pb在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中含量最高，As在不同粒徑團(tuán)聚體中含量分布差異不顯著(p>0.05)。Cr、Cu、Zn、Cd、Pb含量隨土壤深度的增加而降低，As在土層間遷移行為活躍，但其含量差異不顯著(p>0.05)。

2)有機(jī)碳在不同粒徑團(tuán)聚體中的含量差異顯著，有機(jī)碳含量隨粒徑增大呈先升后降的趨勢(shì)，有機(jī)碳含量在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中表現(xiàn)為最高。不同粒徑團(tuán)聚體的有機(jī)碳含量與Cu、Cd含量呈極顯著正相關(guān)(p<0.01)，與Pb、As含量呈顯著正相關(guān)(p<0.05)，而與Cr含量無(wú)顯著相關(guān)性(p>0.05)。

3)污灌區(qū)菜地土壤Cd的富集現(xiàn)象顯著，Cr、As主要存在于5～8 mm粒徑團(tuán)聚體中，Cu、Zn、Cd、Pb在0.25～0.5 mm粒徑團(tuán)聚體中的分布因子較高。Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb在5～8 mm粒徑團(tuán)聚體中的質(zhì)量負(fù)載因子最高，均高于37%。