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土壤的重金属污染问题是世界上许多国家面临的严重环境问题。在我国，随着经济的高速发展，这一问题也越来越严重。金属与土壤的有机、无机组分反应，分化为各种物理化学形态，现在普遍认为重金属在土壤中的化学行为是由其形态而不是总浓度决定的。因此，对土壤中重金属生物有效性的研究无论从农业还是环境还是人类健康角度考虑都有重要的意义。在重金属各种形态中，已有的研究证明在大多数的环境中自由离子浓度(或活度)是决定重金属的生物有效性和化学行为的关键因素。道南膜技术(Donnan Membrane Technique，DMT)能够同时测定多种自由离子浓度。但目前，关于采用DMT技术研究土壤中重金属和生物有效性的关系的研究报道尚少；有机质含量、老化作用、植物生长等对重金属自由离子如何影响?DMT能否应用于自由态阴离子的形态研究中?针对上述问题，本论文主要从以下几个方面对其进行研究：
1、应用道南膜技术(DMT)对铅锌矿区土壤的污染调查
在浙江省上虞市某铅锌矿区采集土壤和植物样品，该矿区附近的土壤污染较严重，Zn、Cd、Pb超标最为突出，已经对人类健康造成严重威胁。铜、铅、镉、锌的自由态离子浓度可以通过土壤OM、pH、重金属总量进行预测，并得到较好的模拟结果。多元线性回归分析的结果显示：大麦根长与重金属总量、pH不相关，与自由镉、铅存在显著负相关(P＜0.05)，与土壤有机质显著正相关(P＜0.05)。同时考虑自由重金属离子浓度以及K、Mg等保护离子的作用，土壤中重金属的综合毒性可以用多元线性回归方程来描述。
2、老化及外源有机质对土壤中自由镉(Cd)、铜(Cu)的影响
采用道南膜技术研究老化和有机质(水稻秸秆)对土壤自由铜、镉的影响，对于实验中采用的四种土壤的影响不同。老化作用对自由镉(Cd2+)浓度的影响比对自由铜离子(Cu2+)浓度的影响更加明显，可能的机理是由于Cd2+与粘土矿物的吸附作用更强。添加有机质后，自由铜、镉总体上呈下降趋势，可能是由于添加有机质处理后pH提高、结合位点增加。
3、土壤中重金属自由离子浓度影响的初步研究
选择我国浙江上虞两种污染程度不同的土壤，研究水稻、小麦、缺P小麦的生长对土壤中重金属自由离子浓度的影响。结果表明，在同一土壤的不同处理中，自由态的金属离子浓度有差异。在不同植物的影响下，土壤中自由态的Zn2+和Cu2+浓度都比对照低。特别是在缺P小麦处理下，两种土壤中自由态的Zn2+和Cu2+的浓度都显著低于对照。
4、应用DMT对阴离子形态的初步研究
采用阴离子交换膜DMT研究阴离子(砷)形态。选择供出液体积采用200 ml，以Na3AsO4形式加入砷200μgL-1，接收液体积采用18 ml，背景溶液均为0.005M KNO3，砷可以通过阴离子交换膜并在48h达到平衡，但供出液的体积偏小，吸附在交换膜上的砷对供出液中砷浓度的测定产生了影响。供出液采用1000mL后，以Na3AsO4形式加入砷100μg L-1，背景溶液分别采用0.001 MKCl、0.001M KNO3、0.01 M KCl、0.01 M KNO3，结果表明供出液体积加大后消除了吸附对测定的影响，供出液体积及背景溶液的离子强度会影响DMT的测定结果和平衡时间，背景溶液选择0.001 M NO3-可以使系统在48h达到平衡。用优化条件后的DMT研究亚砷酸与EDTA的络合，供出液中以Na3AsO3形式加入砷，浓度为100μgL-1，供出液EDTA浓度分别为0、50、100μg L-1，结果表明亚砷酸溶液中添加EDTA可以增加接受液中的砷浓度，可能是由于亚砷酸分子与EDTA发生络合，通过氢键形成稳定的带有负电荷的环状络合物。