卷期环境科学土壤中铬的形态及其转化陈英旭关何增耀吴建平浙江农业大学环保系杭州摘要通过土壤中不同结合态铬的逐级提取方法的研究提出了以 和。,压提取的铬分别为交换态铬沉淀态铬和有机结合态铬自然土壤中铬主要以沉淀态铬和残渣态铬形式存在还原条件下土壤中铬有向有机结合态铬转化的趋势降低土壤水溶态和代换态铬含量增加沉淀态和残渣态铬含量降低添加能使土壤本身值下降添加”使土壤值有所上升关键词铬土壤逐级提取形态转化和种价土壤中铬通常是以顺序提取法每种提取剂溶液和土壤比为提取顺序为态存在的两者的毒性和化学行为相差甚一大仁一〕以阴离子的形态存在一般不易总铬用消被土壤所吸附具有较高的活性对植物易产生班被认为具有致癌作用而毒害极化每种提取剂浸提时间振荡平衡然后离心过滤易被土壤胶体吸附和形成沉淀其活动性差产生的危害相对较轻对动植物和微生物的毒性一比大得多般提取液中铬浓度用原子吸收分光光度计测用二苯碳酞二阱比色法测定定但单从价态来区分并不能反映土壤环境中铬的真实存在形态土壤是一个多组分多相的复杂体系存在着各种结合态的铬它们对环境的毒性和植物的有效性也是结果与讨论不同形态铬的提取剂选择根据重金属等元素形态提取剂的选不一样的所以必须选用合适的提取剂把不同结合态逐级提取区分开来进行研究本文拟对土壤中不同形态铬的提取剂选择,’择和成分的划分“〕并考虑铬的化学性质把铬划分成水溶态交换态沉淀态包括铁锰结合态有机结合态和残渣态和还原条件交换态铬选取对铬形态转化的影响做初步探讨或作为提取剂沉淀态铬选取材料与方法一试验所用土壤是青紫泥作为提取剂有机结合态用或作为提取浙江嘉 剂把它们分成组进行逐级提取兴铬含量 黄筋泥和旱地红壤一浙江巨州铬含量分别为和方法步骤土壤里兰几水溶态止里些型坐交换态三里竺三些址沉淀态兰望些生型竺笃有机结合态土壤风干过筛备用铬形态转化试验称取土加入到塑料杯中然后加入不同浓度不同价态的铬加入的总溶液量均为℃一方法残渣态步骤充分搅拌后扎上塑料布放置在士恒温培养箱中在不同的时间周取样每次取土壤中铬的化学行为研究姐 土采用连续年月日收到修改稿环境科学卷期土壤三全且水溶态四巴些三兰竺三兰交补换态4P207提取的溶液比较粘稠用原性另外用Na三卫丝生竺生沉淀态吵…型兰竺些三有机结合态一表法残渣态子吸收测定不太适宜且干扰大其次从残渣态含量来看方法I处理和对照中的残渣态铬含量是组逐级提取方法提取的土壤中不差不多这和实际情况比较符合加进的铬不可能立即转化为残渣态的铬从以上讨论中可以看出方法I的提取步骤比较合理所以在后面的同形态铬的浓度可以看出提取能力和效果方要大于方法从各个提取剂提取的浓度来看加入班处理和对照的土壤用试验中均采用方法I的连续提取步骤笔者还测提取浓度都是很低的也说明了无机加入到土壤后绝大部分变成非水溶性水0种土壤中不同形态铬的含量定了全国1.g提取的交换态铬含量低于osmg/k溶态只有左右和提取.5%一般少于总铬的0土壤中铬主要以沉淀的浓度相差不大多数以提取的浓度稍高从处理和对照提取的浓度看用 !∀态残渣态和有机结合态铬形式存在有机结合态铬一般在15mg/kg以下在土壤中比沉淀态和残渣态铬含量要低一般残渣态铬含量要占总处理后交换态含量比对照有所增加从连铬量的50%以上表法方不同提取方法提取的不同形态铬的土壤还原条件对铬形态转化的影响图1是土壤在渍水的还原条件下不同形态铬转化动态可以看出水溶性和交换性铬从总旱地红壤提取剂青紫泥对照处理黄筋泥对照趋势看略有上升但变化很小随着土壤培育时处理对照处理间延长青紫泥和黄筋泥中残渣态铬逐渐减少I方法有机结合态铬逐渐增加这说明在还原条件下有利于有机结合态铬的形成有残渣态铬逐渐向有 机结合态铬转化的趋势孔维屏等人进行铜形态转化试验中认为川黄棕壤水稻土还原条件水溶性铜增加是由于铁锰氧化物的活性组分被部Z和Mn+而失去对Cu的吸附能力分还原成Fe,+残渣态 ! ##∀∀ ∃%∀ #%!∀!方法00000..015005..280355500..1..000.032:::.380270000..015205..08231000..0smol/LaN0残渣态所致土壤中铬的转化也可能存在类似的情况16图2是培育过程中水溶性铁的变化结果表明水溶性铁含量随时间逐渐升高“十......143525502238386526983850的还原续提取效果看提取有可能抑制后一步骤Hcf/LHCl的提取效果使ZmoI提取的浓度明显;cf/LHCI提取的浓度低于NHA提取后的Zmo是有机铬合态铁的形成和胶体态铁存在的缘故r在添加500mg/kgC(皿)土壤处理中水溶性铁一和Na;PZo,提取能力因土含量显著低于未加铬处理的对照青紫泥中更加明显可以认为在Cr(l)加入过程中和Fe(l)可能形成氢氧化铁共沉淀有机铬合a;Z7壤不同而不同黄筋泥和旱地红壤中NPo提的铁被铬所取代而使有机络合态铬含量增加有机络合态铁含量减少司体絮状凝}22取的浓度要高于5%H0青紫泥的r(皿)处理来看加结果则相反但从50mg/kgC的加入促使Fe胶入同一浓度的cr(皿)土壤中有机质含量越高..(有机质含量:青紫泥34%>黄筋泥21%>旱当土壤用500mg/kger(矶)处理时水溶性.地红壤16%)提取的浓274P0提取的结果没有这个规律度越高而用Na铁含量开始阶段比对照也要低随后逐渐升高经过6周培育后水溶性铁含量超过对照的水平I)氧化能力比较r(V这可能由于开始加入C卷3期环境科学强把溶液中Fe形成沉淀使开始阶段水溶性铁含量降低但经过6周后Z+氧化成Fe3+Z;ro基本上被还原成C(皿)一ml/LKHPo提取I)的存在水溶性铁经过6周液已测不出cr(v0黄筋泥一卜上青紫泥60仁一卜洲,国\\三农经侧l亨一一言.。仁时间(周川一〕~1残渣态.还原条件下土壤中铬形态转化..2沉淀态3有机结合态4水溶态十交换态.I)处理和后已超过对照水平这可能是经cr(v对照的还原条件已相近那么开始时由于加入I)使一部分有机质被分解成低分子量易公(V溶于水的简单有机分子而使有机络合的铁含量增加土壤pH对铬形态转化的影响青紫泥\\召二泛三又甘068013时间(周)图2还原条件下水溶性铁浓度随时间变化1.er(班)500mg/kg2.Cr(皿)500mg/kgr(l)吸附和沉淀作用与pH根据土壤对c的关系巨〕表2土壤一乡为土r壤吸附沉淀区域中H>6为土壤中c(l)稳定沉淀区域由此可见土壤pH对铬形态分布影响非常大表2是土壤不同pH条件下添加50mg/kgcr(皿)后土壤中不同形态铬的变化,是土壤吸附区域)土壤pH对铬形成分布的影响(mg/ks水溶态+交换态沉捷态有杭菇吾悉列0.10青紫泥6.414.黄筋泥53;:..2800.2575.2720.26350nUj…残渣态11200环境科学15卷3期结果表明较低的条件下水溶性和代换性铬0:了土壤pH值可能是铬的水解等反应引起的rZ6[c(Ho)〕”++HZo=3浓度显著增加左右水溶性和代换性铬..总含量青紫泥可达6375mg/kg黄筋泥可达44.74mg/kg而在pH60左右土壤中水溶性和代换Cr(oH)(HZo)5〕〔O+’++H1尸人…一.16er(oH:)性铬浓度是很低的域因为在吸附或吸附沉淀区域内吸附的铬容易被提取出来而在稳定沉淀区比较高容易形成稳定沉淀态难4以被H刀和NHAc所提取所以在pH高的条er(HZo)〔.KsP=67只10。3+]+3oCr(l)H-=Z令+6Ho一3‘件下沉淀铬量显著增加残渣态铬量也有所增加青紫泥和黄筋泥都是如此土壤添加er(l)和e:(砚)soomg/kg后土壤本身pH也发生变化(图3)添加cr(l)降低:+r(oH)沉水解能释放出H发生c一淀需消耗OH离子上面反应可以说明加cr(l)使土壤pH降低机制也说明在碱性条件P是非下容易生成沉淀态铬溶度积Ks常低的以致在高pH的条件下水溶性和交换性铬含量非常低青紫泥8n寸l、i]6(Jb)8图3cr处理后土壤pH随时间变化1.er(切)500mg/kg2.er(.)500mg/kg后土壤pH随时间I)逐渐升高并且超过对照的pH值因为cr(v和有机质氧化还原反应需要电子和H+参加反2一,+一Zcr0攀+14H++6er+应式可表达为cg/kgr添加e(班)500mrI)开降低添加500mg/kge(V始时水溶性铁含量有所降低随后逐渐增加并超过对照水平土壤pH降低水溶态和代换态铬含量有机质是电子提供者同时消耗溶液中一+部分H使之土壤pH升高7H02增加沉淀态和残渣态铬含量降低添加cr(l)能使土壤本身pH下降添加cr(矶)使土壤pH值有所上升结论(1)自然土壤中铬的形态主要以残渣态和沉参考文献.1976e.J.Environ.QualBartlettRJandJMKimbl淀态为主土壤还原条件下土壤中铬有向有机结合态铬转化趋势有机结合态铬随时间有所增加水溶态和代换态铬浓度略有上升土壤添加gC00mg/k5r(皿)后使土壤水溶性铁含量显著..夏增禄地理学报1959..许欧泳曾灿星环境化学1982..窦争霞北京农业大学学报1987..孔维屏等环境科学学报1987..陈英旭等土壤学报1993,1994sAbtraCtSCnesehiJoUrnalofEifviroflmefltalSCienCeformatecS:.000饥.J.nE刀护on.一52ngsamPlesoftAftertakihegasesreleasedfromthesensuuneaoasesunteineihhMiiPlSlidWtDmPigSiBnananeuaaveanuanatittivedqeijigdmkigthqlttiBanalysesofthesamPlesnE沙护.no.厉c艺000陀乙凭乞.J.AnaqueousCuCI一41.e恤geSomeeountrmeasuresutionweresuggested.feasibletoeontrolsuehaPollKeywords:gasesrelease0‘yaoeta.l(De.PtofEnvironmentalProteetoni0.naon一140℃Idditi一56eveonaeonalBydlPigmthodforthefraetiextraetionofehromiumsPeeiesinvariousbindingstatesin5011。艺兮0.00确i..砚JvnE动on.0nantlyina即ePresentdomi.tatedorresidualstateUndertheredueingPreeiPieonditions0000一46sPersionofInaealeulationoftheatmosPheriediemissionsfromahighoverheadsouree扰.J.nE.:加曰兮范on,0〔000x一‘2刀)/)wCtoerefittheatmmereosphieasusersiondipdparameterso0hhiiehwaetuallyreinvariousPartsfna0一60aseoneraonaontheorythtditilGaussiandisPersiBdsc.乞0讯.J.枷机俨。们.onoflinesoureesofairPollutioneausedby印ersi.vehielesruningonroadInthismethedonoftheSoureeIntensityoftheGases加rminatiReleasedfromMunieiPalSolidWastesDumPingsitesandTheirEnvironmentalImPaetAssessment.ZhouZhongPing
