腐殖酸活性組分含量和比例對紫色潮土中鉛的形態(tài)轉化及生物有效性的影響.pdf

1、鉛是對人體健康危害較大的重金屬元素，尤其對兒童的身體發(fā)育和神經系統(tǒng)影響顯著。土壤鉛的環(huán)境危害作用不僅與其總鉛含量有關，更大程度上取決于其在土壤中的賦存形態(tài)及分布狀況。腐殖酸廣泛分布于自然環(huán)境中，因其復雜的結構和較高的反應活性而在影響土壤重金屬形態(tài)與生物活性的眾多因素中扮演著特殊而又十分重要的角色，施用含腐殖酸類物質的有機物料常作為土壤重金屬污染修復措施之一，但有機物料（如腐殖酸、有機肥等）中活性組分組成因其物料來源、腐熟化條件的不同而異

2、，施用含腐殖質物質等有機物料對土壤重金屬的活性調控效果常不一致。有機物料組成復雜，其對重金屬活性的影響方向和程度是其各種組分綜合作用的結果。腐殖酸是有機物料的主要活性組分，包括胡敏酸（HA）和富里酸（FA），兩者均可與土壤重金屬發(fā)生絡合（螯合）作用，但高分子量的胡敏酸在土壤中移動性差，與土壤礦物結合緊密，而FA等低分子組分則能保持較高的移動性和生物活性，因此，兩者在有機物料中含量和比例可能是決定其最終效應的重要原因。同時，污染土壤中的鉛

3、可通過直接暴露對人群健康產生危害，而降低土壤中重金屬植物有效性的措施，能否同時降低人體直接接觸土壤的健康風險還有待考究。為此，本研究通過室內模擬實驗，探討腐殖酸的兩大活性組分含量和比例對鉛在土壤中的吸附解吸特性、形態(tài)轉化和化學可提取性的影響，并結合體外胃腸模擬試驗方法研究測定不同腐殖酸狀態(tài)土壤中鉛的生物有效性，闡明不同種類和比例的腐殖酸影響下土壤鉛生物有效性與其吸附解吸和形態(tài)轉化之間的關系，為深入了解腐殖酸環(huán)境化學行為及利用含腐殖酸有機

4、物料修復土壤鉛污染提供科學依據。主要研究結果如下：
　　腐殖酸（HAs）對土壤鉛的吸附解吸特性的影響受其種類、含量和比例的制約。HA能有效促進土壤鉛的吸附，顯著增加土壤鉛的平衡吸附量和吸附速率常數，而FA和HA/FA為5/5的HAs則顯著降低了土壤鉛的吸附能力，平衡吸附量未達到對照（CK）的50％，土壤鉛吸附速率常數較CK分別降低了18.92%、29.12%。供試土壤對鉛具有強力吸附能力，添加外源鉛濃度最高為1500mg·L-1時

5、，CK及HA處理土壤還未達到飽和吸附，而FA及HA/FA為5/5的HAs處理土壤鉛均達吸附平衡狀態(tài)，最大吸附量分布在21.44～36.52 mg·g-1，且隨著FA含量或HA/FA比值的增加，土壤鉛的吸附能力均有所提升。鉛在所有腐殖酸處理后的紫色潮土中的解吸率均不超過15%，但與CK相比，HA處理土壤所吸附的鉛難以解吸，而FA處理土壤則降低了鉛的吸附強度，解吸率較CK增加了1.60～14.12個百分點。在等量HAs（1%C）條件下，當H

6、A/FA≥7/3時HAs能降低鉛的解吸率，而當HA/FA≤5/5時HAs對土壤鉛的解吸能力顯著增加，促進了土壤鉛的解吸，增加了土壤鉛釋放的環(huán)境風險。
　　不同活性組分含量及比例的腐殖酸對土壤鉛形態(tài)分配的作用方向和影響程度差異較大。外源鉛進入土壤后，隨培養(yǎng)時間的延長，添加HA的土壤交換態(tài)鉛的降低速率高于FA。轉化達平衡后，HA添加量為0.5%C、1%C、3%C、5%C的土壤碳酸鹽結合態(tài)鉛百分含量較CK分別降低了5.79、9.95、1

7、5.79、20.37個百分點，不同FA添加量的土壤交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)鉛百分含量較CK分別增加了3.31～17.01和0.07～10.03個百分點。在相同HAs（1%C）用量水平下，HAs對于土壤鉛的鈍化或活化作用受HA/FA比的制約，當HA/FA比≥7/3時，土壤有效態(tài)鉛含量均低于CK，而當HA/FA比≤5/5時，其對鉛的表觀效應與FA相似，增加了土壤鉛的有效性。HA主要通過促進碳酸鹽結合態(tài)鉛向鐵錳氧化態(tài)、有機結合態(tài)和殘渣態(tài)鉛的轉化而

8、對土壤中鉛具有鈍化作用，FA則通過降低鐵錳氧化態(tài)、有機結合態(tài)和殘渣態(tài)鉛的分配比例，大幅增加交換態(tài)和碳酸鹽結合態(tài)鉛的分配比例而活化土壤中的鉛，且他們的鈍化或活化作用隨著HAs用量的增加而逐漸增強。
　　HAs對土壤鉛化學提取有效性的影響與鉛的賦存形態(tài)具有密切聯系，回歸分析表明，紫色潮土化學可提取態(tài)有效鉛含量以交換態(tài)鉛和碳酸鹽結合態(tài)鉛對其貢獻最大。通過鉛的抑制或活化百分率可知，HA對土壤鉛的鈍化作用與其用量呈顯著正相關關系：y1=5.

9、12 x+8.31（P＜0.05, n=4）；FA對土壤鉛的活化作用存在臨界點，當FA用量≥1%C時，土壤鉛活化百分率急劇增加10.01%，出現明顯上升拐點，土壤鉛的生物有效性和毒性顯著增加。
　　不同HAs處理土壤的鉛在胃階段的生物可給性均遠遠高于腸階段的生物可給性，而HAs不同活性組分含量及比例對鉛的生物可給性的影響較大。PBET方法中，不同碳含量HA處理土壤鉛在胃腸階段的生物可給性均低于CK，降幅分別為0.36%～1.54%

10、、0.99%～3.85%，而不同FA碳含量影響下的土壤鉛在胃階段的生物可給性較CK明顯增加，且增幅為2.20%～6.02%，當FA≥1%C時的土壤鉛在腸階段的生物可給性顯著增加，較CK增加了5.01%～12.87%，且胃腸階段的生物可給性均與FA碳含量呈正相關關系。在等量HAs（1%C）條件下，當HA/FA≥7/3時鉛在胃腸階段的生物可給性均低于CK，HA/FA≤5/5時均高于CK。SBET方法中，HA均降低了鉛的生物可給性，降低幅度與

11、HA添加量呈正相關關系，FA均增加了鉛的生物可給性，當FA≥1%C時增幅更加明顯。
　　HAs對土壤鉛的生物可給性與鉛的賦存形態(tài)呈顯著相關性（P＜0.01），PBET（y1）和SBET（y2）兩種方法在胃階段的鉛生物可給性受交換態(tài)（x1）、碳酸鹽結合態(tài)（x2）、鐵錳氧化態(tài)（x3）和有機結合態(tài)鉛（ x4）的影響，關系式分別為y1=-7.827+0.968x1+1.001x2+0.574x3+0.764x4（R2=0.996），y2=