【摘 要】
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西南地区重金属地质背景高,土壤酸化严重,酸化与重金属污染叠加危害成为区域内土壤环境问题的重要特征,分析阐明区域内土壤酸化特征、重金属赋存形态与活性以及两者之间的耦合关系,对于区域土壤酸化与重金属污染协同治理具有重要科学意义。论文采用空间代替时间的方法,采集了西南地区紫色土、黄壤和红壤等主要类型不同酸化阶段实地土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,以及对外源重金属的吸附-解吸
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西南地区重金属地质背景高,土壤酸化严重,酸化与重金属污染叠加危害成为区域内土壤环境问题的重要特征,分析阐明区域内土壤酸化特征、重金属赋存形态与活性以及两者之间的耦合关系,对于区域土壤酸化与重金属污染协同治理具有重要科学意义。论文采用空间代替时间的方法,采集了西南地区紫色土、黄壤和红壤等主要类型不同酸化阶段实地土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,以及对外源重金属的吸附-解吸特征,结合小白菜盆栽生物试验,探讨了区域土壤酸化特征及其与重金属形态活性变化的耦合关系。主要研究结果如下:（1）供试三类土壤交换性酸只存在于pH＜6.60的土壤样品中。随土壤酸化程度加强,交换性酸组分以交换性H+为主逐渐转变为以交换性Al3+为主;紫色土与黄壤交换性盐基总量与pH值呈显著正相关,土壤酸化主要导致交换性盐基中Ca2+的流失。（2）不同酸化阶段的紫色土与黄壤对酸敏感性相差较大,这是由于土壤处于不同酸缓冲体系所造成的。紫色土在pH＞7.50与pH＜4.50时,酸缓冲容量较大,前者受碳酸钙缓冲体系制约,后者已经进入铝缓冲范围,pH在5～7的土壤主要酸缓冲体系为盐基和硅酸盐体系,对酸化敏感,是土壤酸化防控的重点;黄壤多数样品目前酸缓冲性能处于交换性盐基控制阶段,在酸添加量为0～9.60 mmol.kg-1时,酸缓冲容量与土壤交换性盐基离子含量较强的正相关性;且随着酸添加量增加,酸缓冲容量的增大倍数与土壤盐基离子消耗速率有关。（3）重金属Cd、Pb在土壤中的赋存形态与土壤类型和酸化程度紧密相关:紫色土中重金属Cd、Pb主要以可交换态与残渣态为主,且随土壤酸化程度增加交换态占比增加,残渣态占比减少;黄壤中以交换态与残渣态为主,随土壤酸化程度加深,交换态和Fe-Mn结合态比例增加,残渣态降低;红壤中以残渣态与Fe-Mn结合态为主,Cd的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的2.15与1.73倍,Pb的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的4.30与3.91倍,与红壤铁含量较高有关。（4）供试土壤对外源重金属Cd、Pb的吸附过程可以分别快速反应阶段和慢速反应阶段,最优动力学模型为Elovich模型,土壤酸化降低了紫色土和黄壤在快速反应阶段对Cd、Pb的吸附速率,未酸化土壤的较大吸附率得益于其对土壤对重金属Cd、Pb的亲和力较高;紫色土、黄壤和红壤对Cd、Pb的等温吸附曲线可用Freundlich模型和Langmuir模型拟合（R2＞0.97）,酸化增加了紫色土和黄壤对Cd的最大吸附容量,pH为3.90的紫色土（C1）和pH为4.99的黄壤（G1）是未酸化紫色土（C4,pH=7.80）的2.88倍和未酸化黄壤（G4,pH=6.60）的2.50倍;但是降低了对Pb的最大吸附量,pH为8.37的紫色土（C5）和pH为7.93的黄壤（G5）的Pb的最大吸附量是酸化紫色土（C2）的1.22倍和酸化黄壤（G1）的2.11倍。土壤酸化同样增大了紫色土与黄壤对Cd、Pb的解吸率,pH为3.90的紫色土（C1）和pH为4.99的黄壤（G1）的Cd解吸率是未酸化紫色土（C4,pH=7.80）与未酸化黄壤（G5,pH=7.93）的2.47和3.04倍;pH为3.90的紫色土（C1）和pH为4.99的黄壤（G1）的Pb解吸率是未酸化紫色土（C5,pH=8.37）与未酸化黄壤（G4,pH=6.60）的 24.25 和 3.83 倍.（5）小白菜生长量和Cd、Pb累积受土壤类型和酸化程度的制约。在紫色土中,仅当土壤强烈酸化至pH＜4时,小白菜生物量才有所较低,说明紫色土酸化未对小白菜生长产生显著性影响;而在黄壤上小白菜生长受土壤酸化影响明显,生物量随土壤酸化程度的增加明显降低;而红壤中Y1由于土壤砂质含量较高,不利于小白菜生长,发育不良,生物量较低。在紫色土和黄壤上酸化均促进了小白菜对Cd、Pb的富集,小白菜Cd、Pb富集系数均表现为酸化土壤＞未明显酸化的土壤;土壤酸化通过促进土壤中Cd、Pb向高活性的交换态、铁锰结合态等转化而促进小白菜的富集。
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