模拟酸雨对土柱中稀土元素迁移的影响

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第24卷第4期环境化学Vo1．24．No．42005正7月ENVIRONMENTALCHEMISTRYJuly2005模拟酸雨对土柱中稀土元素迁移的影响张宇峰姚敏邵春燕王晓蓉骆永明’(1南京工业大学城建与安全环境学院，南京，210009；2南京大学环境学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，南京，210093；3中国科学院南京土壤研究所，南京，210008)摘要模拟研究酸雨对土柱中稀土元素迁移的影响．结果表明，在雨水、酸雨淋溶下，对照组红壤土柱中所含稀土元素有向下迁移的趋势，并且随淋溶液pH值的降低，稀土元素

2、向下迁移的能力增加．外源稀土迁移量的大小顺序为；Ce>La>Nd>Pr，其顺序与各稀土元素在稀土微肥中含量大小的顺序相同．表明外源稀土的迁移性与外源稀土的总量密切相关．外源稀土在土柱中的含量随着红壤深度的增加而减少，稀土元素主要在土柱中第一、二层持留；随着淋溶液酸度的下降，稀土元素向下迁移的能力增加．关键词稀土元素，土柱，淋溶．农用稀土的大面积施用会造成稀土元素在表层土壤中持留．当外源稀土在土壤中积累到一定程度后，在一定条件下稀土元素向下迁移的能力增加，稀土元素在土壤中迁移能力的增加，在土壤中的生物可利用性提高¨．本文模拟研究酸雨对土柱中稀土元素的影响，进一

3、步研究在环境条件改变时，外源稀土元素在红壤中的迁移有助于为大田施用稀土微肥的风险性评价提供依据，并为外源稀土元素在土壤中的运移模型提供准确有效的数据．1实验部分1．1样品的采集红壤采自江西省进贤地区．风干，除去草根、石块等杂物，过20目筛备用．土样的物理化学性质为：pH值5．45，有机碳含量0．63％，阳离子交换容量(CEC)为5．07cmol·kg～，粘粒(小于0．002mm)为32．3％，总铁为35．3g·kg～，总锰为0．22g·kg～．红壤中几种稀土元素的本底值为：Ce53．7，La28．4，Nd20．0，Pr7．29；单位均为mg·kg～．将农用稀

4、土微肥(由全国稀土农用中心提供)稀释至含稀土总量为1mg·ml的溶液；稀土微肥的主要成分如下：La26．9％，Ce46．4％，Nd18．5％，Pr7．32％，Sm0．86％．模拟酸雨以盐酸调节pH值(5．6，4．0，3．0)，其成分模拟自然雨水的化学成分．(Ca“1．5，Na6．80，NH2．62，Mg“1．00，SO：一10．00，CO；一2．61，C1—11．17，K1．78．单位均为mg·1)．1．2实验方法称取900g红壤装入直径为10cm，高30cm的聚乙烯圆柱内，分三次加入，每次加入各300g，加入后铺平，再铺上一层与圆柱底面大小相同的100目尼

5、龙筛网作为分隔；另称取300g红壤加入适量水使其饱和后，再加入100ml(1mg·ml)稀土微肥溶液静置数天，风干磨细后均匀铺在已加入900g红壤的土柱上层．装柱时注意模拟自然土壤容重，并尽量使各层土壤高度一致，土柱高约为1Oem，各层高约2．5em．按淋溶液的pH值(5．6，4．0，3．0)分成三组，每组有两根土柱，其中2柱为按上述方法处理的土柱，1柱为对照(最后300g红壤不加入外源稀土)土柱，用同种淋溶液淋溶两柱．每根土柱约淋雨4000ml，调节淋溶速度为50ml·h，每天连续淋溶10h，共淋溶8d．淋出液定期收集待测．实验结束后，依照装柱时放入的尼龙

6、筛网将土柱中的土壤均匀的分为四层(每层300g)采集土样，2004年9月3日收稿．+国家自然科学基金资助项目(29890280—1)维普资讯http://www.cqvip.com380环境化学从上到下依次为第一、二、三、四层，风干、磨细过100目筛备用．淋出液经0．45m滤膜过滤后，用J．A110063通道真空电感耦合等离子体直读光谱仪(ICP-AES，美Jarrell—Ash公司)测定淋出液的稀土含量．将土柱中的红壤均分为四层，土壤中稀土元素的测定按文献[5]进行．2结果与讨论2．1淋出液pH值的变化表1表示雨水、酸雨淋出液的变化，由表1可知，在雨水、酸

7、雨淋溶过程中，淋出液pH值随淋溶量的变化不大，基本在6．5—7．0之间波动，说明此时酸雨的质子输入量还低于红壤的可交换盐基量，土壤的缓冲反应主要是可交换盐基与外源质子的交换，这种阳离子交换属于初级缓冲体系．表1模拟雨水淋溶土柱淋出液pH值的变化Table1ThepHvalueintheleachateoftheredsoilcolumnleadedbysimulatedrainwaterpH5·6pH4·0pH3·OpH5·6pH4·OpH3·O，一1**，一1⋯“1m柱2m柱l·柱2m柱1m柱2m柱臂⋯“l柱2柱l柱2m柱1m柱2柱2506．947．O06

8、．8l6．856．966．9322506．876．7