热带地区成土母质对水稻土不同粒级组分及其铅吸附形态的影响

为探明热带地区不同成土母质发育的水稻土其各粒级物理组分中理化性质、矿物组成差异以及其对铅形态的影响机制,选取两种不同成土母质(花岗岩与玄武岩)的水稻土,通过湿筛法将未添加铅和添加铅老化土壤分为5个物理组分(2-0.25、0.25-0.05、0.05-0.01、0.01-0.001 mm、<0.001 mm),测定其理化性质,通过BCR连续提取法测定土壤老化后的铅化学形态,通过XRD与SEM-EDS分析各物理组分的矿物质组成与老化后铅的分子形态。结果表明,玄武岩水稻土中有机质、CEC与游离氧化铁含量分别较花岗岩水稻土高出21%、13.2%与114%,且玄武岩水稻土对重金属铅的吸附量与吸附形态的稳定性均强于花岗岩水稻土;随着粒径的减小,各物理组分中的有机质含量、CEC与游离氧化铁含量显著升高。两种不同成土母质土壤的矿物组成存在巨大差异;随着粒径的减小,各物理组分中的原生矿物减小,粘土矿物增多,硅含量减少,各金属元素增多。土壤加铅老化培养后,两种土壤中铅的主要化学形态均为弱酸提取态与可还原态,共占全量铅的83%(SG)与85%(SB);随着粒径减小,两种土壤各物理组分中铅各化学形态与吸附量均增加;可还原态铅占比逐渐增加,而弱酸提取态的比例却逐渐下降,在<0.001mm组分中,可还原态铅成为最主要的化学形态,分别占55%(SB)与63%(SG)。XRD数据显示,磷酸铅与硅酸铅为两种土壤中铅的主要分子形态;随着粒径减小,硅酸铁铅、磷酸铁铅、硅酸铝铅与硅酸铅钙等晶体峰开始出现,在0.01-0.001mm与<0.001mm组分中,原有的硅酸铅峰消失。对比两种不同的成土母质发育的水稻土,其成土母质的不同造成的组成性质差异,使玄武岩水稻土对铅的吸附能力强于花岗岩水稻土,且吸附形态更为稳定;粒径较小的土壤物理组分对铅的吸附能力较强,且吸附的形态相比大粒径土壤物理组分而言更为稳定。因此,不同母质发育的土壤因其各物理组分的组成性质差异导致对铅的吸附能力与形态存在显著不同,最终改变着重金属的生态环境行为。

地球化学组成在不同粒级中的分布特征——以哈尔滨城市道路表土为例

将哈尔滨城市道路表土样品进行粒度分级,测定各粒级组分的常量元素、碳酸盐含量和碳酸盐碳同位素组成。结果显示,常量元素在不同粒级中的变化程度依次为:Al<Na<Si<K<Ca、Mg<Fe<Mn<P<Ti;Fe、Mg、Ca、Mn、Ti和P随粒度变细含量逐渐增加,而Si、Na和K元素则相反,Al元素与粒度的关系不清晰。化学风化指标按照以下的顺序受粒级的影响依次增大:CIA、(Al+Fe+Ti+Mn)/(Mg+Ca+K+Na)<(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3<Fe2O3/MgO<K2O/Al2O3<(CaO+MgO+Na2O)/TiO2。碳酸盐含量在各粒级组分中变化幅度较大,且随着粒度的变细,碳酸盐含量逐渐增加。碳酸盐δ13C值在各粒级组分中的变化幅度较小,与粒级的关系较为复杂。

哈尔滨城市道路表土记录的痕量元素在不同粒级中的分布特征

将城市道路表土样品进行粒度分级(全样、>63μm、63～30μm、30～11μm和<11μm),测定了各粒级组分的微量元素和稀土元素组成。结果显示,微量元素在不同粒级组分中的变化程度按照以下顺序依次递增:Sr<Rb<Ga<Y<V<Zn<Nb<Cr<Zr<Cu<Ni,Sr和Rb受粒度影响较小,Zr、Cu和Ni受粒度影响很大。绝大部分微量元素(V、Cr、Cu、Zn、Sr、Y、Zr、Nb)随粒度的变细含量趋于增加,而Rb则相反,Ni和Ga与粒度不存在明确的相关关系。Rb/Sr比值是一个基本不受粒度分选作用影响的化学风化指标,Zr/Rb、Cu/Zn、V/Cr和Ni/V比值受粒度的影响很大,Zr/Rb比值随粒度变细而明显增高。所有REE在不同粒级组分中的分布规律和波动幅度高度一致,趋向于在细颗粒物质中富集。δEu明显受粒度的影响,随粒度变细,Eu从正异常向负异常演化。δCe在不同粒级组分中的变化不大,显示受粒度的影响较小。