低分子量有機酸對三峽水庫消落區(qū)土壤汞賦存形態(tài)的影響.pdf

1、汞（Hg）作為一種具有揮發(fā)性、高毒性和生物累積性的重金屬，廣泛存在于自然界中。國內(nèi)外大量研究證實，筑壩攔截形成的水庫環(huán)境有利于汞活化、甲基化和生物累積，是典型的“汞敏感生態(tài)系統(tǒng)”。
　　三峽水庫屬特大型調(diào)節(jié)水庫，由于其特殊的調(diào)度方式，水庫周邊每年都會形成垂直高度為30m、面積約350km2的消落帶。這些庫區(qū)消落帶一方面由于是庫區(qū)徑流的匯集地帶，自然成為環(huán)境汞等污染物的匯集區(qū)，另一方面，消落帶的土壤作為水庫的最后一道緩沖帶，它所匯集

2、的汞等污染物最終又會影響到水庫水體質(zhì)量。所以對水庫而言，消落帶既是汞的匯，又是汞的源。因此研究消落帶的土壤汞可以為深入了解三峽庫區(qū)汞的生物地球化學(xué)循環(huán)打下基礎(chǔ)。
　　盡管土壤中總汞含量能在一定程度上反應(yīng)其受污染的程度，但對于準(zhǔn)確估算土壤中汞的環(huán)境影響是遠遠不夠的，因為汞的毒性、遷移性和生物累積性都取決于它的賦存形態(tài)。而土壤中汞會因為周圍環(huán)境的改變而發(fā)生形態(tài)之間的重新分布。三峽庫區(qū)消落帶在每年4-8月為出露期，由于雨熱充沛，大片區(qū)域

3、會生長出茂密的草本植被。而植物在生長過程中其根系會向周圍土壤分泌大量的有機物，這些分泌物在局部環(huán)境中積累而達到一定的濃度后，可降低根際土壤的pH、提高微生物的活性。其中包含的大量小分子有機酸能通過絡(luò)合、吸附、氧化還原等機制改變土壤汞的賦存形態(tài)。
　　為此，本研究以三峽水庫干流和支流的消落帶土壤為研究對象，通過室內(nèi)模擬試驗，分析了兩種主要低分子量有機酸（檸檬酸、草酸）在不同試驗條件下（培養(yǎng)時間、濃度、pH值）對庫區(qū)土壤汞賦存形態(tài)的影

4、響。以期為三峽庫區(qū)消落帶植被生長過程中對庫區(qū)汞污染風(fēng)險評價提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。研究結(jié)果如下：
　　1.未加入低分子量有機酸時，土壤汞主要由弱結(jié)合體向強結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化。加入有機酸后，土壤汞由強結(jié)合態(tài)向較弱結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化。殘渣態(tài)含量在各處理的土壤中變化均不明顯。
　　2.添加不同濃度檸檬酸后，消落帶土壤中各形態(tài)汞之間發(fā)生了不同程度的轉(zhuǎn)化，其中可交換態(tài)汞（F12）和生物可利用態(tài)汞（F123）的含量均有所增加。這種活化作用隨加入的檸檬酸的濃度的增

5、加而加強，于15mmol·L-1達到峰值。干流土壤中F12的百分比從9.10％增加到了16.79%，F(xiàn)123從29.12%增加到了44.82%；支流土壤F12從10.21%增加到了23.89%，F(xiàn)123從50.84%增加到了70.17%。
　　3.草酸雖然隨著濃度的增加也能提高土壤汞的生物可利用性，但效果不及檸檬酸明顯，且土壤汞遷移能力會受到輕微的抑制。草酸的作用效果于10mmol·L-1達到峰值。添加10mmol·L-1的草酸后

6、，干流土壤中F12的所占百分比從9.10%減少到了4.09%。F123從29.12%增加到了29.68%；支流土壤F12從10.21%減少到了4.05%，F(xiàn)123從50.84%增加到了52.60%。
　　4.添加復(fù)合型低分子量有機酸對土壤的活化能力大于任意一種單一型低分子量有機酸。在干流土壤中加入濃度為5mmol·L-1草酸和10 mmol·L-1檸檬酸的低分子量有機酸時，土壤中F12、F123的百分比達到最大值，分別為27.41

7、%、53.66%。而支流土壤中F12、F123的峰值出現(xiàn)在7.5mmol·L-1草酸+7.5mmol·L-1檸檬酸的培養(yǎng)條件下，分別為30.11%、77.31%。
　　5.偏酸性和偏堿性的環(huán)境都有利于低分子量有機酸增加土壤中汞的遷移性和生物可利用率。當(dāng)加入的15mmol·L-1的檸檬酸pH從6降低到3時，土壤中的F12從17.90%增加到了92.02%，F(xiàn)123從45.34%增加到了92.66%。當(dāng)檸檬酸pH從6升高到9時，土壤中