土壤中重金屬釩生物有效性的分析方法研究.pdf

1、釩是生物生長(zhǎng)所必須的微量營(yíng)養(yǎng)元素,在一定的范圍內(nèi)可以促進(jìn)生物的生長(zhǎng),但超過(guò)這個(gè)范圍釩就會(huì)對(duì)生物有毒害作用,進(jìn)而通過(guò)生物鏈影響到人類健康。釩在土壤中的環(huán)境行為和生態(tài)效應(yīng)不但受到土壤中全釩含量的影響,更取決于其有效態(tài)的含量和形態(tài)。有效態(tài)重金屬在土壤中有較大的活性,能夠直接影響植物的吸收利用。在土壤重金屬污染中,有效態(tài)含量比全量更能反映污染物對(duì)生物的危害程度。目前我國(guó)土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB15618-95)并沒(méi)有對(duì)重金屬釩進(jìn)行濃度分級(jí)規(guī)定,甚

2、至沒(méi)有明確標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)定方法。所以我們必須對(duì)重金屬釩的化學(xué)提取劑以及提取條件進(jìn)行探討,為土壤生物有效性釩的研究提供依據(jù)。
　　本論文中,通過(guò)對(duì)山東省四種土壤的培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)、干擾實(shí)驗(yàn)、與ICP測(cè)定比較以及盆栽試驗(yàn),結(jié)合有效態(tài)釩與土壤全量釩的關(guān)系,研究了土壤有效態(tài)釩的最佳分析方法,并通過(guò)BCR形態(tài)分析法、與多種土壤基本理化性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系,初步探討了土壤有效態(tài)釩的提取機(jī)理,此外還將分析方法應(yīng)用于石油-釩復(fù)合污染污染,研究石油添加前后土壤中有效態(tài)

3、釩含量的變化。為制定土壤重金屬釩環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)以及推廣土壤中痕量釩測(cè)定方法提供了科學(xué)基礎(chǔ)和依據(jù)。
　　本文取得的研究結(jié)果主要有如下幾點(diǎn):
　　使用1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)分光光度法測(cè)定土壤中痕量釩,顯色反應(yīng)較好,但土壤中有效態(tài)釩的提取劑會(huì)干擾測(cè)定結(jié)果。通過(guò)干擾實(shí)驗(yàn)得出選用CaCl2、HOAc、NaAc、檸檬酸為提取劑時(shí),測(cè)定其吸光度的值與提取劑空白樣吸光度的值0.085都比較接近,特別是NaAc為提取劑,用PAN分

4、光光度法測(cè)定其吸光度值為0.084,僅比標(biāo)準(zhǔn)值小0.001。分別用PAN分光光度法和電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)進(jìn)行測(cè)定比較,0.1M HOAc對(duì)酸性土壤提取測(cè)定結(jié)果干擾最小,0.2M NaAc、0.002M檸檬酸對(duì)中性和堿性土壤提取重金屬釩測(cè)定結(jié)果干擾最小。且確定土壤中有效態(tài)釩的最佳的提取條件為提取時(shí)間120min,土液比1:10。
　　潮土、褐土種植黑麥草,鹽堿土種植堿蓬,由盆栽試驗(yàn)可以得出,隨著土壤中外

5、加釩量的增加,堿蓬體內(nèi)釩蓄積量的增長(zhǎng)率最大,潮土中黑麥草釩量增長(zhǎng)率次之,褐土中黑麥草釩量的增長(zhǎng)率變化最小。通過(guò)相關(guān)性分析,六種浸提劑提取土壤中有效態(tài)釩量與植物中釩量成正相關(guān),潮土0.2M NaAc、0.002M檸檬酸呈極性顯著相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.972**和0.960**;0.2M NaAc、0.002M檸檬酸、0.1M CaCl2提取褐土中有效態(tài)釩量與植物都呈顯著性相關(guān),其相關(guān)系數(shù)分別為0.916*、0.874*、0.921**;

6、在鹽堿土中,用0.2M NaAc做提取劑,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.972**,呈極顯著相關(guān),0.1M CaCl2為提取劑時(shí),相關(guān)系數(shù)為0.838*,呈顯著相關(guān)。對(duì)于三種不同性質(zhì)的土壤而言,用0.2M NaAc做提取劑時(shí),土壤有效態(tài)釩的提取量與植物吸收利用的釩量都能達(dá)到顯著性相關(guān)。
　　用BCR形態(tài)分析法提取土壤中重金屬釩的形態(tài),三種土壤中弱酸提取態(tài)變化最為明顯,無(wú)論外加釩濃度大小還是種植后弱酸提取態(tài)都明顯下降,這說(shuō)明植物生長(zhǎng)過(guò)程中從土壤中攝

7、取的釩,大部分為活性較大的可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)。同時(shí)三種土壤可還原態(tài)和可氧化態(tài)釩含量沒(méi)有明顯的規(guī)律性,但鹽堿土中可還原態(tài)釩比例顯著低于潮土、褐土中可還原態(tài)釩的比例,所以在相同污染水平下,一旦土壤環(huán)境變?yōu)檫€原態(tài)時(shí),潮土、褐土中的釩的生物有效性較鹽堿土更大,潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)更大。
　　土壤的重金屬活性與土壤的理化性質(zhì)有關(guān),而土壤中的有機(jī)質(zhì)含量又是土壤肥力的指標(biāo)。土壤中有效態(tài)釩含量與土壤的pH值呈負(fù)相關(guān),與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān),相

8、關(guān)系數(shù)可達(dá)0.786*,與土壤中粘粒含量呈正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.496。土壤中有效態(tài)釩含量與全釩含量呈現(xiàn)顯著性正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)達(dá)0.669*,說(shuō)明土壤中重金屬釩全量與有效態(tài)釩量具有很好的相關(guān)性,雖然不能用全量來(lái)直接代替重金屬有效性,但可以在一定程度上評(píng)價(jià)釩的生物有效性。此外對(duì)于石油-釩復(fù)合污染的土壤,土壤中添加石油后土壤中有效態(tài)釩量比添加之前有所增高,且有效態(tài)釩含量的增長(zhǎng)率較不添加石油土壤更大,有效性指數(shù)也越大。了解土壤中重金屬釩的