欧芙容，吕殿青，赵丹丹

（湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙410081）

东洞庭湖湖滨带土壤酸碱度的分布及对重金属含量的影响

欧芙容，吕殿青，赵丹丹

（湖南师范大学资源与环境科学学院，湖南 长沙410081）

用统计学方法研究了东洞庭湖湖滨带土壤 pH值的分布特征及与重金属污染特征关系。研究表明：在东洞庭湖湖滨带67个采样点中，7.46%的土样为酸性土壤，多分布在居民地和旅游区；13.43%的土样为中性土壤，多分布在湿地保护区；79.10%的土壤为碱性土壤，主要分布在农业区和工业区；无强酸性和强碱性样品。不同土壤 pH范围的重金属平均含量不同，随着土壤 pH值由酸性、中性到碱性的升高，Hg、Cd、Pb、Zn含量先降低后增加；As、Cu、Ni、Cr含量先增加后降低。

土壤；pH；空间分布；重金属；关系；东洞庭湖

土壤pH值是影响土壤环境质量的一个重要化学指标，不仅控制着植物和微生物所需养分的有效性，而且还影响土壤重金属元素的存在形态、吸附解吸和迁移转化［1～2］。当 pH值 ＜3时，有金属硫化物存在；当pH值＜5～5.5时，铝和锰的溶解度提高，对许多生物产生毒害；当 pH值 ＞7时，一些元素特别是微量金属阳离子如 Zn2＋等溶解性降低，导致植物和微生物中这些元素的缺乏［3］。土壤酸碱度的影响因素主要与成土母质、土地施肥方式、盐基饱和度、土地利用方式及工业发展等密切相关［4～5］。

洞庭湖作为湖南省重要的农业生产区，也是重要的湿地保护区。近年来，经工农业生产、生活排放进入湖区的有机毒类和重金属污染物增加。受土壤pH值影响，重金属的赋存形态随 pH值不同而变化，进而导致湖区重金属污染程度有所差异。本研究以东洞庭湖为例，分析东洞庭湖湖滨带土壤中pH值的空间分布特征，并系统地研究土壤 pH与重金属污染特征的关系，以期为该地区进行多金属复合污染土壤修复提供一些参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

本研究在东洞庭湖湖滨带进行。东洞庭湖位于长江中游荆江段南侧，承纳湘、资、沅、澧四水，吞吐长江水量，位于112°43′E～113°15′E，28°59′N～29°38′N。湖区总面积1328km2，是洞庭湖湖泊群落中最大、保存最完好的天然季节性湖泊。该湖周围是宽阔的沼泽和平原，海拔30～35m，土壤为湖沼土和河沼土，气候属亚热带湿润季风气候，多年平均气温 17C°，多年平均总降水量 1200～1300mm，平均无霜期285d。湖区土地利用情况主要为农业生产、自然保护活动、旅游活动、城镇居民生活，除此之外，周围部分地区有一些工业活动。湖区湿地环境多样，被 “国际湿地公约”收录，且成为中国政府指定的 21个国际重要湿地自然保护区之一。

1.2 土样采集

于2009年12月—2010年1月枯水期，在岳阳市区、城陵矶、君山公园、团州、麻塘镇、采桑湖、漉湖芦苇场等地采集土层样品 67个，采集深度为0～20cm。为保证土壤样品的代表性，每个采样点取5个重复作为 1个混合土样，置室内风干，研磨过60目和 100目筛以供pH值和土壤重金属的测定。采样时利用 GPS定位，现场记录采样点的经纬度，在 ArcGIS9.2软件中生成采样点示意图（图1）。

1.3 测定方法与数据处理

土壤pH值采用酸度计法 （赛多利斯UB－7酸度计）测定，土水比为 1∶2.5；土壤重金属 Pb、Cu、Zn、Cr、Ni采用 X－射线荧光光谱法测定，Cd采用原子吸收分光光度法测定，As、Hg采用氢化物法测定。数据处理采用 SPSS统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 土壤 pH值统计分析

国内一般将土壤的pH值分成 5个级别［6］：pH ≤5.0为强酸性，pH 5.0～6.5为酸性，pH 6.5～7.5为中性，pH 7.5～8.5为碱性，pH≥8.5为强碱性。对研究区土壤样品 pH值进行数理统计分析，结果见表1、表2。

不同土壤研究项目的变异情况各不相同，按照反映离散程度的变异系数大小可以将土壤变异性进行粗略的分级［7］（C.V.＜10%为弱变异，C.V.＝10%～100%为中等变异，C.V.＞100%为强变异）。由表1可知，在东洞庭湖湖滨带0～20cm土壤67个采样点中，土壤pH平均值为7.8，变异系数为9%，属于弱变异，表明土壤 pH受人类活动的影响较小。从表2可以看出，pH 5.0～6.5的酸性样品有5个，占总样品数的7.46%；pH 6.5～7.5的中性样品有9个，占总样品数的13.43%；pH 7.5～8.5的碱性样品有53个，占79.10%；无强酸性和强碱性土壤样品。表明整个东洞庭湖湖滨带土壤多碱性土壤。

表1 土壤pH值描述统计量

表2 土壤酸碱性比率统计表

2.2 土壤 pH值空间分布特征

土壤pH值在某种程度上包含了地形条件、土地利用和土壤类型等环境因素对其影响的相关信息［8］。对湖滨带采样点土壤 pH值作统计分布图（图2），可以查明湖区土壤 pH值的空间分布规律。

从图2可看出，酸性土壤主要分布在麻塘镇和君山公园，这些地方主要是居民地和旅游区，受工业污染较少，再加上土壤类型主要为湖沼土，土壤盐基淋溶作用较强，因此土壤呈酸性［9］；中性土壤主要分布在采桑湖湿地保护区内的土壤；碱性土壤主要分布在城陵矶港口、岳阳市区、团州农场、漉湖芦苇场，这些地方多为工业区和农业区，说明人类的活动影响致使土壤 pH升高 ［10］。

2.3 土壤 pH值对重金属含量分布的影响

对土壤中8种重金属元素 （Hg、As、Cd、Zn、Cu、Ni、Cr、Pb）进行了测试分析，各 pH范围内土壤样品中重金属元素含量见图3。本研究的土壤污染评价选取洞庭湖土壤背景值［11］。

从图3可知，8种重金属含量在酸性土壤中高于当地背景值。除 Pb元素外，其余7种重金属含量在中性土壤中绝大部分高于当地背景值。在碱性条件下，只有Cd元素含量全部高于当地背景值，Hg、As、Zn、Cu、Cr含量大部分高于当地背景值。不同pH范围土壤中重金属含量总体变化为：随着pH值升高，Hg、Cd、Pb、Zn含量呈现先降低后增加的规律，在土壤 pH为 6.5～7.5的中性状态时，它们的含量最低；As、Cu、Ni、Cr含量随土壤 pH的升高呈现先增加后降低的变化规律，在土壤为中性条件时它们的含量最高。依据专性吸附的机制解释，主要可能是因为随着土壤 pH升高，土壤中水合氧化物和有机质表面的负电荷增加，对重金属离子的吸附力增强。但是，当土壤pH过高，重金属沉淀物与羟基络合而溶出，从而导致土壤金属含量降低［6］。

从单元素分析，As在碱性土壤中虽然有最高含量和最低含量，但 As含量主要赋存在中性土壤中；Hg、Cd含量在碱性土壤中远高于酸性和中性土壤中；Cu在中性条件下含量最大，但绝大部分富集在碱性土壤中；Pb、Zn在酸性土壤中含量最大，绝大部分元素主要富集在碱性土壤中；Ni、Cr在中性土壤中含量明显高于酸性和碱性土壤中。大量研究证明，土壤溶液pH越高，则土壤中各种重金属元素在固相上的吸附量和吸附能力越强［12～13］。但是从本研究中发现，并非pH越高，重金属浓度越大。由此说明，土壤中重金属受土壤 pH值影响，同时，还受其他环境因子的控制。

3 结论

（1）东洞庭湖湖滨带土壤 pH平均值为 7.8，土壤偏碱性，其中 pH 5.0～6.5的酸性样品有 5个，占总样品数7.46%；pH 6.5～7.5的中性样品有9个，占总样品数13.43%；pH 7.5～8.5的碱性样品有53个，占79.10%；无强酸性和强碱性土壤样品。

（2）从土壤酸碱性的空间分布来看，酸性土壤主要分布在居民地和旅游区，中性土壤主要分布在湿地保护区，碱性土壤主要分布在农业区和工业区。

（3）不同土壤 pH值范围内的重金属含量不同。随着土壤pH值升高，Hg、Cd、Pb、Zn含量呈现先降低后增加的规律，在土壤为中性条件时，它们的含量最低；As、Cu、Ni、Cr含量随土壤 pH的升高呈现先增加后降低的变化规律，在土壤为中性条件时，它们的含量最高。

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Effects of the Distribution of pH Value on the Content of Heavy Metal in soil of the EasternDongting Lakeside Belt

OU Fu－rong，LV Dian－qing；ZHAO Dan－dan
（College of Resources and Environment Science，Hunan Normal University，Changsha Hunan 410081 China）

The relationship between the distribution of pH and the content of heavy metal in the soil of the eastern-Dongting Lakeside belt was studied using statistical methods.Sixty－seven samples were monitored.Around 7 percentages of samples were acid distributing in residential area and tourism area.About 13 percentages of samples were neutral locating in wetland reserves.Nearly 80 percentages of samples were alkaline scattering in agricultural and industrial area.The average content of heavy metals was various in different categories of soils with different pH value. The content of Hg，Cd，Pb，Zn reduced first and increased when the pH value became higher and higher from the acidity to alkaline.However，the content of As，Cu，Ni，and Cr showed an opposite change from high to low.

Soil；pH；spatial distribution；heavy metal；relationship；EasternDongting Lake

X131.3

A

1673－9655（2014）05－0010－04

2014－04－15

湖南省自然科学基金重点项目 （11JJ2012）；湖南省“十二五”重点学科建设项目 （地理学）；湖南省高校创新平台开放基金项目 （12K035）。

欧芙容 （1990－），女，湖南衡阳人，硕士研究生，主要研究方向为土壤污染与环境。

吕殿青 （1975－），女，山西晋中人，教授，主要研究方向为土壤生态与环境。