干濕交替過程銻礦土壤中As、Sb及氧化鐵變化研究.pdf

1、本文以黔西南州晴隆銻礦周邊土壤為研究對象，采集21個表層土壤樣品，分析測定了As和Sb的含量、賦存形態(tài)及生物有效性。以貴州省土壤背景值和國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，利用單因子污染指數(shù)法評價了土壤As和Sb的污染特征，并借助Hakanson潛在生態(tài)危害指數(shù)法評價As、Sb污染程度及環(huán)境風(fēng)險。采用實地調(diào)查和模擬試驗相結(jié)合的研究方法，在實驗室模擬研究干濕條件下土壤As、Sb及氧化鐵的變化特征。土壤樣品As和Sb含量分析采用微波消解-氫化物發(fā)生

2、-原子熒光光譜法，As和Sb形態(tài)特征分析使用“土壤和沉積物13個微量元素形態(tài)順序提取程序”國家標(biāo)準(zhǔn)方法（GB/T25282-2010）。結(jié)果表明：
　　（1）研究區(qū)土壤As、Sb污染嚴(yán)重，尤以Sb更甚。土壤As含量范圍在12.38-127.85 mg·kg-1，高于背景值0.61-6.39倍；土壤As的均值為43.52 mg·kg-1，高于國家土壤環(huán)境質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)30 mg·kg-1，超過貴州省土壤背景值20 mg·kg-1。土壤

3、Sb含量范圍在171.9-603.8 mg·kg-1，高于背景值76.75-269.54倍；均值為267.5 mg·kg-1，高于背景值119.42倍。經(jīng)單因子污染指數(shù)分析，As和Sb單項污染指數(shù)Pi范圍分別為：Pi(As)0.62-6.39，Pi(Sb)76.8-269.5，As屬中度污染和輕度污染，而Sb屬于重度污染，土壤的污染程度Sb>As。經(jīng)Hakanson潛在生態(tài)風(fēng)險評價，研究區(qū)重金屬的總潛在生態(tài)風(fēng)險值很高，33.33％的土壤

4、樣品生態(tài)風(fēng)險很強(qiáng)，67.67%的土壤樣品生態(tài)風(fēng)險極強(qiáng)，即生態(tài)危害程度總體為強(qiáng)；從單元素角度分析可知：Sb的潛在生態(tài)危害程度高于As。
　?。?）研究區(qū)土壤As和Sb的存在形態(tài)均以殘渣態(tài)為主，分別占總量的52.87%-87.58%、76.30%-91.47%。其次是可還原態(tài)和可氧化態(tài)，弱酸提取態(tài)含量較低，水溶態(tài)含量最低。土壤中As的可還原態(tài)、可氧化態(tài)、弱酸提取態(tài)、水溶態(tài)分別占總量的2.49%-19.59%、3.68%-20.46%、

5、0.16%-3.86%和0.02%-0.77%；土壤中Sb的可還原態(tài)、可氧化態(tài)、弱酸提取態(tài)、水溶態(tài)分別占總量的0.58%-7.16%、0.77%-7.34%、0.05%-1.51%和0.01%-1.10%。經(jīng)相關(guān)性分析，土壤As不同形態(tài)之間、Sb不同形態(tài)之間、甚至As和Sb部分形態(tài)之間均呈顯著的線性相關(guān)關(guān)系。經(jīng)初步分析，土壤中生物可利用態(tài)銻含量為0.15-14.60 mg·kg-1，占總量的0.05%-2.46%，而土壤中生物可利用態(tài)砷

6、含量為0.12-2.94 mg·kg-1，占總量的0.21%-4.37%。
　?。?）持續(xù)淹水期間，水溶液中As、Sb含量都隨淹水天數(shù)遞增而呈先快速增加后保持平穩(wěn)的趨勢，水溶液中三價砷占總砷及三價銻占總銻的比例亦呈相同變化趨勢。淹水后，污染程度不同的3種處理土壤（TH-CF、TM-CF、TL-CF）Sb的水溶態(tài)、弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)和可氧化態(tài)的比重都增加了，殘渣態(tài)Sb的比重降低了；土壤As各形態(tài)（水溶態(tài)、弱酸提取態(tài)、可還原態(tài)、可氧

7、化態(tài)和殘渣態(tài)）的比重有增有減，且增減幅度有所不同。持續(xù)淹水期間，土壤As不同形態(tài)之間、土壤Sb不同形態(tài)之間都存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系。
　　（4）持續(xù)淹水期間，土壤無定形氧化鐵的含量隨著淹水時間的延長而增加，土壤結(jié)晶態(tài)氧化鐵含量則隨淹水時間的延長而減少。在污染程度不同的3種處理（TH-CF、TM-CF、TL-CF）土壤中，土壤無定形氧化鐵含量具有相同的變化趨勢，淹水84 d后分別較淹水前增加了133.42%、137.79%、326.

8、5%；土壤氧化鐵活化度亦隨著淹水時間的延長而增大，變化趨勢基本相同，但TL-CF土壤中活化度增幅最明顯。持續(xù)淹水期間，土壤結(jié)晶態(tài)氧化鐵含量逐漸減少，淹水初期（0-7 d）的變化最為劇烈，到淹水末期（84 d），3種處理（TH-CF、TM-CF、TL-CF）土壤結(jié)晶態(tài)氧化鐵含量降幅分別為36.46%、43.57%、51.89%。
　?。?）干濕交替過程中，土壤Sb和As各形態(tài)含量都隨周期性干濕交替而呈波動變化，土壤不同形態(tài)As(Ⅲ)

9、及Sb(Ⅲ)含量也隨著周期性干濕交替呈波動變化。污染程度不同的3種處理土壤（TH-DW、TM-DW、TL-DW），淹水時，除殘渣態(tài)外，土壤中其它形態(tài)的As和Sb含量都隨淹水天數(shù)遞增而遞減，遞減幅度大小為：水溶態(tài)>弱酸提取態(tài)>可還原態(tài)和可氧化態(tài)；落干時，土壤As和Sb各形態(tài)的含量呈波動變化，水溶態(tài)、弱酸提取態(tài)微減，殘渣態(tài)微增，可還原態(tài)和可氧化態(tài)有增有減，但各形態(tài)之和基本相等。污染程度不同的3種處理土壤（TH-DW、TM-DW、TL-DW）

10、，淹水時，土壤As(Ⅲ)及Sb(Ⅲ)含量增加，As(Ⅲ)及Sb(Ⅲ)占各自總的比例也增加；落干時，土壤As(Ⅲ)及Sb(Ⅲ)含量略微減小，As(Ⅲ)及Sb(Ⅲ)占各自總的比例也略微減小。干濕交替過程中，土壤As不同形態(tài)之間、土壤Sb不同形態(tài)之間均存在顯著的線性相關(guān)關(guān)系。
　　（6）干濕交替過程中，土壤無定形氧化鐵和結(jié)晶態(tài)氧化鐵的含量都隨周期性干濕交替而呈波動變化，且各自變化趨勢基本相同。污染程度不同的3種處理土壤（TH-DW、TM