岩溶区典型石灰土Cd形态指示意义及风险评价——以桂林毛村为例

为了了解岩溶区石灰土中重金属Cd形态分配特征及富集情况,在桂林毛村采集了3种处于不同发育阶段的黑色、棕色和红色石灰土进行研究。通过原子光谱仪测试了Cd质量分数,运用改进的Tessier分析法测定了3种石灰土中Cd的可交换态(EXC)、碳酸盐结合态(CAB)、铁锰氧化物结合态(OXI)、有机结合态(ORG)、残渣态(RES)5种形态,并对其指示意义及风险进行了分析与评价,结果表明,3种石灰土中Cd质量分数从大到小依次为早期黑色石灰土、中期棕色石灰土、晚期红色石灰土。形态测试结果表明:黑色石灰土和棕色石灰土中Cd形态以铁锰氧化态和残渣态为主,占土壤Cd质量分数的63%以上,且5种形态质量分数从大到小顺序均为铁锰氧化态、残渣态、可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态;红色石灰土Cd形态以残渣态为主,占土壤Cd质量分数的76%,形态分配特征从大到小为残渣态、铁锰氧化态、可交换态、碳酸盐结合态、有机结合态。Cd稳定度和富集程度评价结果表明:在黑色石灰土、棕色石灰土和红色石灰土中Cd稳定度逐渐减小,环境二次释放风险逐渐降低;富集程度从大到小依次为黑色石灰土、棕色石灰土、红色石灰土,其中Cd在黑色石灰土中呈显著富集状态,在棕色石灰土中呈中度富集状态,在红色石灰土中呈轻微富集状态。潜在生态风险评价和健康风险评价结果表明,由早期黑色石灰土到中期棕色石灰土和晚期红色石灰土,土壤中Cd的生态风险和健康风险均逐渐降低。研究结果可为岩溶区土壤重金属Cd污染修复与治理提供基础数据。     

钙、铁、铝形态对岩溶石灰土磷有效性的影响

为揭示钙、铁、铝形态与岩溶地区土壤磷有效性关系,通过改进的BCR元素形态连续提取法获取石灰土不同发育阶段土壤矿质元素赋存形态,并分析与总磷及速效磷含量之间的相关关系。初步研究表明:石灰土壤中全磷和速效磷在石灰土发育过程呈降低趋势,从黑色石灰土到黄色石灰土,总磷降低了76.7%,速效磷减少了84.7%。石灰土总磷与速效磷同酸溶态、可还原态及残渣态钙,可氧化态铁、铝和可还原态铝显著正相关,而同总铁、总铝以及残渣态铝显著负相关,相关系数绝对值均达到0.9以上。随着石灰土发育进行,钙总量及其形态均降低,而铝、铁总量和形态呈增加趋势,可能导致岩溶地区石灰土磷及其有效性缺乏越发突出。      

岩溶生态系统中的土壤

在偏碱富钙的岩溶生态系统中,其土壤具以下特征：①形成速率十分缓慢,形成1 m厚的土层需要250～7 880 ka,因而对岩溶区土壤侵蚀的评价应有新的认识;②高含量的钙离子使土壤腐殖质中胡敏酸的含量比例较高,且稳定性好,不易分解的腐殖质使石灰土供应营养元素具缓效性;③微量营养元素含量及有效态具有不平衡性,且随钙镁含量的降低,其有效率显著提高;④粘粒含量高,当有机质含量高时,具有良好的团粒结构,有较好的供水、供肥能力,反之其团粒结构就失去稳定性,使土壤有效水含量、抵御水土流失的能力降低;⑤岩溶地貌制约石灰土的类型及分布,并延缓其向地带性土壤演化。因此石灰土资源的有效利用应从岩溶学、土壤学与植物学相互协调的角度进行生态经济规划。     

云南蒙自断陷盆地石漠化区土壤钙形态特征

以云南蒙自断陷盆地区为研究区,沿盆地、坡地到高原面分别采集不同石漠化程度下的土壤,采用连续浸提（BCR）提取方法测定不同形态钙含量,以探讨断陷盆地不同地貌部位不同石漠化程度石灰性土壤钙形态特征及其影响因素。结果表明:研究区土壤中钙以交换态钙含量最多,表明断陷盆地石灰土中钙的生物有效性高,各形态钙的大小顺序为交换态（61.04%）>残渣态（18.53%）>酸溶态（17.44%）>水溶态（1.63%）>有机结合态（1.36%）。地貌部位和石漠化程度对钙形态分布均具有重要影响,地貌部位的影响主要是通过影响温度、降雨等气候条件而影响土壤钙形态含量,而石漠化程度越强的土壤中钙含量尤其是交换态钙含量相对较高,这主要是由于裸露岩石的“聚集效应”造成的。      

岩溶区典型土壤对Cd2+的吸附特性

文章采用有序批试验,就岩溶区两种典型石灰土（棕色、黑色石灰土）对Cd2+的吸附行为进行研究。试验结果表明:石灰土对重金属Cd2+具有较强的吸附能力（平均吸附率范围89.84~98.84）,黑色石灰土的吸附能力高于棕色石灰土,吸附量随平衡浓度的增加而增大;Langmuir和Freundlich方程均能很好地描述两种石灰土对Cd2+的等温吸附过程,Freundlich方程拟合最优;两种石灰土吸附镉的动力学特征相似,吸附过程可分为快速反应、慢速反应和吸附平衡3个阶段,棕色石灰土对Cd2+吸附动力学的最优模型为Elovich方程和双常数方程（R>0.9）,黑色石灰土仅在Cd2+初始浓度为100 mg/L条件下,Elovich方程、双常数方程和W-M方程的模拟达到较显著水平（R>0.8）;有机质、碳酸钙含量及CEC值是影响石灰土对Cd2+吸附能力的主控因素,铁、铝、硅氧化物含量对Cd2+吸附影响不大;综合热力学、动力学及影响因素分析认为石灰土对Cd2+吸附机理包括土壤颗粒表面官能团的专性吸附及不均匀粒内扩散、静电作用等非专性吸附过程。      

广西武鸣县典型土壤剖面Se的地球化学特征及其影响因素研究

以广西武鸣县典型的碳酸盐岩成土剖面和陆源碎屑岩成土剖面为研究对象,研究了不同成土母质在成土过程中Se元素与其形态在垂向上的迁移变化规律及其影响因素。结果表明：碳酸盐岩和陆源碎屑岩在成土过程中,土壤Se含量均继承了成土母质的特点,且前者在表层明显富集,而后者相对较稳定,算术平均值分别为0.55 mg/kg和1.43 mg/kg。前者的水溶性总硒含量高于后者,平均含量分别为3.48 μg/kg和1.81 μg/kg,但均以硒酸态硒为主,其次是亚硒酸态硒和腐殖酸结合态硒。成土剖面上,土壤Se含量及其形态影响因素研究表明,碳酸盐岩成土剖面上,Se的含量与形态主要受土壤TOC含量和pH值影响;陆源碎屑岩成土剖面上,影响Se的含量及其形态的因素较多,土壤pH值、TOC、Al₂O₃和Fe₂O₃含量以及土壤质地等均对其有不同程度的影响。     

基于碳酸盐岩风化的碳源分析及土壤的影响作用机制

在CO2 - H2O- 岩石系统中由于碳酸盐岩的可溶性,使其回收土壤/大气CO2 的通量比硅酸盐岩更大。通过大陆河流湖泊HCO-3 来源和海洋碳来源两种计算方式得出,碳酸盐岩溶解回收大气CO2 的量是其它岩类的3倍以上。与同纬度地带性土壤相比,岩溶地区土壤通过促进土下碳酸盐岩的溶解与固碳作用对大气CO2 产生更为强烈的汇效应: 土壤的覆盖使土下碳酸盐岩的溶蚀速率平均提高4.35倍,从而加快了对土壤/大气CO2 的回收速率;富钙的土壤地球化学背景使石灰土富含胡敏酸钙,胡敏酸在土壤中的存留时间长达780～ 3 000年,是其它类型土壤有机质如富里酸的4～ 5倍,稳定的胡敏酸钙使土壤有机碳稳定性增加、周转周期延长而得以累积,固碳作用将减少土壤CO2 向大气的排放。石灰土的平均有机质含量比同纬度红壤、黄壤分别提高了44%、33% ,固碳作用十分明显。      

贵州山区石灰土与黄壤土壤有机质δ13C值剖面分布差异研究

以贵州两种主要土壤类型石灰土和黄壤为例,分析了森林植被下植物优势种、枯枝落叶、土壤有机质的稳定碳同位素组成、土壤有机碳含量、pH值和粘粒含量.结果显示,两种土壤类型有机质含量和δ13C值的剖面分布具有显著差异石灰土剖面土壤有机碳含量均大于10 g/kg,最大值为表层土(71 g/kg);黄壤剖面中有机碳含量为2.9～44.3 g/kg.剖面自上而下,石灰土剖面有机质δ13C值为-24.1‰～-23.0‰,黄壤剖面有机质δ13C值为-24.8‰～-21.9‰.土壤类型、土壤pH值、粘粒含量对贵州山区土壤有机质含量和δ13C值剖面分布有重要影响.     

桂林丫吉岩溶区土壤有机碳和pH值与钙形态分布的关系初探

钙是岩溶环境的主要构成元素,是决定岩溶生态系统的结构和功能的关键要素之一。为研究岩溶区土壤有机碳和p H值与钙形态分布的关系,在桂林丫吉岩溶试验场以3个月为周期共2年的时间采集自然植被土壤,利用BCR方法对钙形态进行了研究,结果表明:(1)岩溶区各形态钙中以酸溶态钙含量最多,占土壤全钙的61.63%,表明岩溶区石灰土中钙活跃的迁移状态和生物作用,钙在石灰土中具有较高的活度。并且各形态钙的大小顺序为酸溶态可还原态残渣态可氧化态;(2)除可氧化态钙与土壤有机碳的相关性不显著外,各形态的钙与土壤有机碳之间均呈极显著正相关的关系(P0.01);与土壤有机碳类似,除可氧化态钙与p H值呈不显著的负相关关系外,其余土壤钙形态与p H值均呈极显著正相关关系(P0.01)。(3)利用冗余分析可以对各形态钙与有机碳和p H值的关系大小进行排序,各形态钙与有机碳和p H的关系大小顺序均为:可还原态钙酸溶态钙残渣态钙可氧化态钙。研究结果有助于更清晰的了解钙在岩溶生态系统中的分布和运动特征,为深入理解岩溶区钙循环提供基础数据。     

喀斯特地区代表性土壤中铜的形态研究

在贵州省贵阳市附近喀斯特区选择两种典型的土壤进行采样,并对土样中各种形态的铜进行测试。结果显示在喀斯特地区石灰土中铜的氧化锰结合态铜、无定形氧化铁结合态铜和紧结合有机态铜要比黄壤中相应形态的铜更为活跃,石灰土中可交换态铜为1. 520mg /kg; 而黄壤中铜的可交换态铜、碳酸盐结合态铜、松结合有机态铜和晶型氧化铁结合态铜比石灰土的活跃,可交换态铜可达5. 458mg /kg。      

Characteristics and distributions of humic acids in two soil profiles of the southwest China Karst area

Characteristics and distributions of humic acid (HA) and soil organic matter (SOM) in a yellow soil profile and a limestone soil profile of the southwest China Karst area were systematically investigated to reveal their evolutions in different soils of the study area. The results showed that characteristics and distribution of SOM along the two soil profiles were notably different. Total organic carbon (TOC) contents of soil samples decreased just slightly along the limestone soil profile but sharply along the yellow soil profile. TOCs of the limestone soils were significantly higher than those of the corresponding yellow soils, and C/N ratios of SOMs showed a similar variation trend to that of TOCs, indicating that SOM can be better conserved in the limestone soil than in the yellow soil. The soil humic acids were exhaustively extracted and further fractionated according to their apparent molecular weights using ultrafiltration techniques to explore underlying conservation mechanisms. The result showed that C/N ratios of HAs from different limestone soil layers were relatively stable and that large molecular HA fractions predominated the bulk HA of the top soil, indicating that HA in the limestone profile was protected while bio and chemical degradations were retarded. Combined with organic elements contents and mineral contents of two soils, we concluded that high calcium contents in limestone soils may play a key role in SOM conservation by forming complexation compounds with HAs or/and enclosing SOMs with hypergene CaCO₃ precipitation.     

Stable carbon isotopic composition of soil organic matter in the karst areas of Southwest China

This study dealt with the distribution characteristics of soil organic carbon （SOC） and the variation of stable carbon isotopic composition （δ^13C values） with depth in six soil profiles, including two soil types and three vegetation forms in the karst areas of Southwest China. The δ^13C values of plant-dominant species, leaf litter and soils were measured using the sealed-tube high-temperature combustion method. Soil organic carbon contents of the limestone soil profiles are all above 11.4 g/kg, with the highest value of 71.1 g/kg in the surface soil. However, the contents vary between 2.9 g/kg and 46.0 g/kg in three yellow soil profiles. The difference between the maximum and minimum δ^13C values of soil organic matter （SOM） changes from 2.2‰ to 2.9‰ for the three yellow soil profiles. But it changes from 0.8‰ to 1.6‰ for the limestone soil profiles. The contrast research indicated that there existed significant difference in vertical pattems of organic carbon and δ^13C values of SOM between yellow soil and limestone soil. This difference may reflect site-specific factors, such as soil type, vegetation form, soil pH value, and clay content, etc., which control the contents of different organic components comprising SOM and soil carbon turnover rates in the profiles. The vertical variation patterns of stable carbon isotope in SOM have a distinct regional character in the karst areas.     

土体腐殖质对水泥土固化的影响

结合软土工程实例,探讨了腐殖质对水泥土作用的规律性.试验结果表明:水泥土中结合态腐殖酸均与原土差异较大;水泥土中腐殖酸光密度E465 /E665 值变大,松结态w(C)FA /w(C)HA 变大,稳结态w(C)FA /w(C)HA 减小.在水泥土水化反应中,土体腐殖质与Ca 2 、Al 3 等生成钙键、铝键等复合体.     

Characterization of soil humin by acid hydrolysis

Studies were conducted to characterize soil humin by acid hydrolysis.Two humin samples collected from two different types of soil,namely chernozem and laterite,which are widespread over a vast area from the north to south of China,were hyrolyzed under reflux with 0.5M H2SO4or 3M H2SO4for 4h.The results showed that 25%-29% of organic carbon and 46%-54%of organic nitrogen could be hydrolyzed by 0.5M H2SO4;36%-40%of organic carbon and 93%-97% of organic nitrogen hydrolyzed by 3M H2SO4.The C/N ration in hydrolyzed organic matter is lower than that in soil humin and that in organic matter hydrolyzed by 3M H2SO4 is lower than that in organic matter hydrolyzed by 0.5M H2SO4.The proportion of nitrogen hydrolyzed from humin is markedly larger than that from the original soil and also markedly larger than that from humic acid fraction.Only 3%-7% of nitrogen in humin exists in a relatively stable from,which is not easy to hydrolyze.There in little nitrogen that occurs in the form of heterocyclic rings in humin.Incubation experiments showed that the newly formed organic matter can be hydrolyzed more easily.     

浙江常山县表层土壤锗地球化学特征及影响因素

通过浙江西部常山县表层土壤的调查研究,首次查明了土壤锗含量特征:研究区内表层土壤锗含量0.87~5.59 mg/kg,平均值为1.59 mg/kg,略低于中国土壤锗的平均含量1.70 mg/kg。不同成土母质的表层土壤锗含量平均值略有差异,变化范围为1.50~1.73 mg/kg,以花岗岩类风化物最大,石英砂岩类风化物最低,其他母质区土壤锗含量较接近。不同土壤类型锗含量变化范围为1.45~1.62 mg/kg,以黄壤中锗含量最高,潮土最低,其他类型土壤锗含量为1.51~1.61 mg/kg。泥质含量较高的砂岩、粉砂岩、泥岩的锗含量较高,可达1.75~1.95 mg/kg;白云岩、灰岩的锗含量低,仅为0.12~0.20 mg/kg。常山县大面积分布的砂岩、泥岩、粉砂岩等岩石锗含量较高,是土壤锗含量相对较高的主要原因。     

凹凸棒石-双交联水凝胶微球钝化修复镉污染土壤研究

为研究凹凸棒石-双交联水凝胶微球(SA/PVA/ATP)对镉污染土壤钝化修复的效果,将SA/PVA/ATP添加到镉浓度为3.72 mg/kg的土壤中进行淹水培育,采用模拟酸雨、二乙烯三胺五乙酸(DTPA)和三乙醇胺(TEA)混合提取剂(DTPA提取剂)提取土壤有效态镉;采用欧共体标准局顺序提取方法(BCR)提取土壤中不同形态镉;讨论了SA/PVA/ATP添加量、土壤有效态镉和各形态镉的相关性;计算了钝化容量、修复效率和重金属风险评价指数,探究了SA/PVA/ATP对土壤镉的钝化机理。结果显示,随着SA/PVA/ATP的增加,DTPA提取剂和酸雨提取的有效态镉含量分别从1.72 mg/kg和0.024 mg/kg下降到0.66 mg/kg和0.004 4 mg/kg;土壤中的弱酸可提取态镉和可还原态镉含量分别从1.40 mg/kg和0.81 mg/kg下降到1.01 mg/kg和0.41 mg/kg,而可氧化态镉和残渣态镉含量分别从0.86 mg/kg和0.63 mg/kg增加到0.95 mg/kg和1.27 mg/kg。材料添加量与土壤中有效态镉、弱酸提取态镉和可还原态镉含量呈极显著负...     

三酸分步消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤详查样品中23种金属元素

土壤详查样品具有数量大、基质复杂、有机质含量高的特点,传统上采用多种混合酸体系的消解方法,不仅会造成有机质消解不完全,消解后的溶液中常有黑色的碳质存在,而且样品消解后只用稀硝酸提取,一些难溶氧化物、硫酸盐、氟化物难以形成可溶性盐,致使提取不彻底,若用逆王水提取则易大量引入氯离子造成氯的多原子离子质谱干扰。本文针对上述问题,充分利用硝酸、氢氟酸、高氯酸的不同特性,采用电热板控温,三酸分步加入法消解土壤样品,对于消解后的样品,采用硝酸-盐酸（体积比20：1）作为提取剂,有效降低了氯的多原子离子质谱干扰且提取彻底。结果表明：本方法能够消解土壤中有机质和硅酸盐组分,具有试剂用量少、氯的质谱干扰小、操作流程简单、工作效率高等优点,方法检出限（3s）更低（0.0008~0.90mg/kg）。将该方法应用于暗棕壤、石灰岩土壤、黄棕壤国家标准物质中23种元素的测定,其测定结果明显优于传统的消解方法,相对标准偏差（RSD,n=6）为0.022%~5.83%,相对误差为-8.33%~9.17%,测定时与认定值相符。该方法具有较高的适用性和可靠性。