三种化肥对土壤重金属溶出性影响的研究

时间：2024-05-19

伍兆龙，朱素贤

(1.深圳市昌宏泰环保科技有限公司，广东深圳 518000;2.江西嘉和环保技术有限公司，江西南昌 330029)

1 引言

本研究将以广西岩溶区土壤为例，从广西的实际情况出发，研究3种化肥对岩溶区土壤中重金属溶出性的影响，并为在占广西总面积37.8%的岩溶区土壤利用时，合理地施用化肥，降低土壤中重金属的生物有效性提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 供试土壤

实验所用土壤样品均采自广西某电镀厂附近的水稻田中。污染土壤采自该电镀厂排污口以下100m的水稻田中，对照土壤则采自排污口以上100m的水稻田中。采样深度为0～30cm(耕作层)，所有样品均为随机多点采样的混合样。样品在室温下自然风干后，过100目筛，供实验分析。实验之前，首先对供试土壤的部分理化性质进行了分析见表1。

表1 受试土壤的部分理化性质

2.2 实验方案

参照大田化肥使用量设计化肥的添加水平:尿素和硝酸铵钙浓度为 600、300、150、60、30、12、6、0mg/L的溶液;钾肥浓度为 300、150、60、30、15、6、3、0 mg/L。用不同浓度化肥溶液浸提土壤中的重金属，然后离心分离，取上清液，用原子吸收光谱测定溶出的重金属浓度。

总铜的测定方法:取0.1g样品加2mL浓 HNO3，6mLHF，2mLHClO4消解，定容到 25mL，用原子吸收光谱(PE－AA700)测定。

3 结果与讨论

3.1 尿素对重属Cu的溶出影响

土壤对Cu的吸附表现为专性吸附，本试验Cu的浸出浓度随化肥浓度变化结果见图1，当尿素浓度为0～6mg/L区间，随着浓度的增加，尿素对Cu的溶出性有抑制作用;当尿素浓度超过6mg/L后，Cu的溶出浓度开始回升，表面上看来尿素对Cu的溶出具有促进作用，其是造成这种原因是叠加效果，尿素本身可能就含有重金属Cu，只是在量少的时候没有表现出来，当尿素的投加亮超过6mg/L，这种叠加效果就显现出。

3.2 钾肥对重金属Cu的溶出影响

如图2，随着钾肥浓度的增大，Cu溶出浓度逐渐降低，说明了钾肥对Cu的溶出性具有显著的抑制作用;但浓度到了300mg/L时，Cu的溶出浓度开始有回升的趋势，这可能是钾肥中本身就含有Cu的缘故，在小于300mg/L时，化肥量少时，Cu含量也较少，还没有表现出钾肥本身所含Cu对土壤Cu溶出浓度的影响。

3.3 硝酸铵钙对重金属Cu的溶出影响

硝酸铵钙对Cu的溶出性影响如图3，在浓度0～6mg/L区间，对Cu的溶出有显著的抑制作用，但同尿素一样，浓度超过6mg/L时，Cu的溶出浓度开始回升，这归咎于硝酸铵钙本身含有Cu的缘故，投加的越多，含有的Cu越多，叠加效果愈加明显。

一般铜在土壤溶液中浓度太低，以致不受土壤中含铜矿物溶解控制，而受铜在铁、铝和锰氧化物表面上吸附以及与有机质的结合来控制。铜能被闭蓄或埋藏在层状硅酸盐土壤粘粒和铁、锰氧化物等各种矿物结构中，也可能包裹在铝和铁的氢氧化物共沉淀中。层状硅酸盐粘粒、有机质和铁铝锰氧化物能专性吸附或化学吸附铜离子，土壤中大部分铜是难溶的。

因铜在土壤中的非活动性，植物主要以根系截获铜。有效铜形态与有效储备之间可能有以下关系:

可交换性和可溶性铜 ←——→ 专性吸附态铜←——→ 有机束缚态铜束缚在有机质上。

图3 硝酸铵钙对Cu溶出性的影响

有机酸分子通过螯合和络合作用溶解铜。土壤表层中大多数铜是有机络合态的。Cu2+直接在两个或多个有机官能团上，主要是羧基、羰基和酚基官能团。

土壤腐殖质中的胡敏酸和富里酸都含有许多铜束缚位点，以羧基(COO－)起主导作用。在大多数矿质土壤中，有机质与粘粒紧密结合，可能形成粘粒－金属－有机质复合体。有机质丰富的土壤中具有更多的溶解态铜。

而且铜与植物养分间存在许多相互关系，施用氮肥能加重缺铜现象，给作物施氮对铜在植物体内的移动产生不利影响。