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我国典型农田土壤中Cr(Ⅵ)的老化过程及主控因子

2021-02-04牟祖廷张延一马义兵李士伟李合莲韩雪梅

农业环境科学学报 2021年1期

牟祖廷,张延一,马义兵,李士伟,李合莲,韩雪梅

(1.济南大学水利与环境学院,济南 250022;2.青岛市生态环境局高新区分局,山东 青岛 266000;3.澳门科技大学澳门环境研究院,澳门 999078)

铬(Cr)在自然界中普遍存在,在自然土壤中的浓度为10~150 mg·kg-1[1]。我国农田土壤中Cr的污染来源包括铬盐、电镀、制革、大气沉降和施用化肥等[2-4],其导致4.31%的农田调查点位超过《土壤环境质量农用地土壤风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中Cr的筛选值[2]。Cr存在多种价态(-2~6),其在土壤环境中以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)最为常见[5]。Cr(Ⅲ)是人类和动物健康所必需的微量元素,对脂质和糖代谢有重要影响[6];而C(rⅥ)是一种强致癌物质,对生态环境和人体健康构成显著威胁[7],在土壤溶液中,C(rⅢ)以阳离子(Cr3+)存在,其迁移性较差[8];与Cr(Ⅲ)不同,Cr(Ⅵ)常以等含氧阴离子形式存在,难以被固定,因此具有很强的活性[9]。鉴于Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)在毒性和物理化学性质方面的显著差异[10],土壤Cr(Ⅵ)污染受到广泛关注。

水溶性重金属进入土壤后,其可提取态、生物有效性和毒性随时间的推移逐渐降低,这个过程称为老化[11-13]。当水溶性的Cr(Ⅵ)进入土壤后,土壤组分和性质对其环境行为有很大影响。pH 值的降低可以增加矿物表面的正电荷,从而增加对Cr(Ⅵ)的吸附能力[14]。铁氧化物能与Cr(Ⅵ)在球内表面形成络合,有利于Cr(Ⅵ)的吸附[15]。当酸性土壤中存在自由Cr(Ⅵ)时,有机质可以提供电子以促进Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)[16]。关于外源重金属在土壤中的老化过程已有较多研究[17]。Ma 等[18]和 Zhang 等[19]认为外源 Cu 离子和 Zn 离子在土壤中的老化过程包括沉淀、有机质络合和微孔扩散,并利用土壤性质和时间构建了预测土壤中同位素可交换态Cu、Zn 的半机理模型。……

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