重金屬污染水稻土中重金屬與有機(jī)碳的分布及其相互作用.pdf

1、土壤有機(jī)碳庫(kù)的數(shù)量、組成和動(dòng)態(tài)直接影響土壤結(jié)構(gòu)和質(zhì)量，而污染土壤中重金屬的積累大大改變了土壤有機(jī)碳的礦化動(dòng)態(tài)。土壤有機(jī)碳、重金屬在土壤固相不同粒徑組分微環(huán)境中的空間分異及其相互作用不僅影響重金屬的環(huán)境行為，也反映有機(jī)質(zhì)對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)。為了完善土壤環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和土壤碳循環(huán)的研究以及進(jìn)一步發(fā)揮土壤有機(jī)碳庫(kù)在全球氣候變化、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的積極作用，需更深入了解污染土壤中重金屬的遷移特性和碳基質(zhì)的礦化水平。本論文選擇大寶山多金屬礦區(qū)及其下

2、游污染水稻土作為研究材料，采用兩種物理分離方法、室內(nèi)土壤礦化培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)數(shù)學(xué)分析相結(jié)合的研究方法，探討了污染土壤中重金屬與有機(jī)碳的相互作用，獲得的主要結(jié)果如下：
　　 不同污染程度下土壤中總有機(jī)碳(TOC)和顆粒態(tài)碳(POC)都隨土層深度增加而降低，但POC垂直分異較TOC更明顯。對(duì)于0～5，5～10，10～20cm表土層，中污染程度土壤POC含量分別較輕污染的顯著升高82％、126％、261％，但TOC的變化差異不顯著；而

3、重污染程度土壤TOC含量較輕污染的顯著降低74％，69％和45％。這說明POC作為土壤有機(jī)碳庫(kù)中的活躍部分，其組成可以較為靈敏地指示土壤有機(jī)碳的早期變化。
　　 土壤剖面重金屬和有機(jī)碳的垂直分布特征都表現(xiàn)為隨土層深度增加呈降低的趨勢(shì)。不同污染程度的水稻土MOM組分中所含的重金屬、有機(jī)碳均比POM組分中的高，本研究采集的各土壤剖面樣品中MOM-C最高達(dá)到POM-C的18倍，MOM-Zn最高達(dá)到POM-Zn的56倍。MOM組分既是“

4、碳匯”也是“重金屬匯”。
　　 有機(jī)碳與重金屬在不同污染程度的土壤粒徑組分中均呈雙峰分布，即0.2～2mm粗顆粒和＜0.053mm的粘粒礦物都具有富集有機(jī)碳和重金屬的特點(diǎn)，而0.053～0.2mm的細(xì)砂級(jí)顆粒表現(xiàn)為有機(jī)碳和重金屬的虧缺。稻田重金屬污染并沒有改變土壤顆粒組分中重金屬分布的總體格局。
　　 土壤CO2釋放速率在礦化初期較低，第3d左右達(dá)到峰值，隨后顯著下降。土壤礦化速率曲線基本符合通常的土壤有機(jī)質(zhì)降解一級(jí)動(dòng)力

5、學(xué)反應(yīng)，但并不完全遵循，重金屬污染可能改變了土壤有機(jī)質(zhì)分解的動(dòng)力學(xué)規(guī)律。1～7d礦化階段土壤碳礦化量約占28d培養(yǎng)期間碳總礦化量的41.3％～67.9％，對(duì)整個(gè)碳礦化過程貢獻(xiàn)很大。礦化后溶解態(tài)碳(K2SO4-C)和微生物量碳(MBC)較礦化前均顯著降低，28d培養(yǎng)期間可礦化的K2SO4-C和MBC分別為0.67％～37.3％和21％～82.6％，MBC的降低幅度較K2SO4-C更大。微生物商(MBC/TOC)在未污染土壤中偏高，輕微污染

6、土壤中降低，重污染程度下又有升高趨勢(shì)，而污染土壤代謝熵(qCO2，CO2-C/MBC)顯著高于未污染土壤(p＜0.05)。
　　 多元逐步回歸分析顯示，在TOC、K2SO4-C和MBC三項(xiàng)土壤有機(jī)碳基質(zhì)中，K2SO4-C對(duì)土壤在培養(yǎng)期間的CO2總釋放量的影響最大，而對(duì)qCO2影響最大的土壤碳基質(zhì)是MBC。Cu、Pb對(duì)有機(jī)碳總礦化量的影響表現(xiàn)為拮抗作用，但其復(fù)合污染效應(yīng)促進(jìn)了土壤基礎(chǔ)呼吸，而Zn污染使qCO2增高。