重金屬Cd在復配土壤中的遷移規律研究

舒曉曉 曲少東

摘 要 通過研究不同比例砒砂巖與沙復配土中重金屬Cd2+的滲透變化，揭示不同比例的復配土對重金屬的遷移吸附能力，為重金屬污染防治提供科學支撐。結果表明，當砒砂巖與沙復配比例為0∶1、1∶4、1∶5時，重金屬Cd的遷移能力較強，而黃土以及砒砂巖與沙復配比例為1∶0、1∶1、1∶2、1∶3時，對重金屬Cd2+的吸附能力較強，遷移阻力較大。

關鍵詞 重金屬;Cd;遷移

中圖分類號：X53 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2020.23.103

近年來，隨著土地資源的日益匱乏，對污染土壤修復進行研究至關重要，而重金屬土壤污染是急需解決的科研難題。重金屬進入土壤后不能被微生物降解，很難消除，在土壤中積累到一定程度就會對土壤-植物系統產生毒害，影響農作物的產量和品質。Smith E等[1-2]研究表明，農作物中的重金屬主要來源于受污染的土壤，特別是一些易吸收重金屬的農作物，如蔬菜、水稻等[3-4]。土壤中Cd、As、Pb、Cu、Zn等重金屬易通過農作物經食物鏈對人體健康造成危害，引發癌癥、痛痛病、血液病和皮膚病等[3，5-7]。污染土壤中的重金屬除了可以在土壤-植物系統中遷移轉化，影響植物的生長及農產品質量安全，也可通過地表徑流、淋溶等作用逐漸向水體（包括地表和地下水體）遷移，從而對水體水質和生態環境產生面源污染[8-9]。

目前，眾多學者針對重金屬污染展開研究。劉勇等[10]研究發現，添加石灰可顯著降低中/重度污染土壤中Cu、Cd、Zn的遷移能力和淋溶量。羅樂等[11]對錳渣中重金屬在模擬酸雨條件下浸出量的研究發現，As、Cd、Cu、Pb的浸出量隨淋溶量增大而逐漸減小。針對土體中重金屬的研究集中于淋溶規律研究，而針對不同土體中的滲透遷移特性研究相對較少。基于此，以不同比例砒砂巖與沙復配土這一新土體為研究對象，開展重金屬Cd2+的滲透遷移特性研究，為重金屬污染防治提供方向。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試材料為砒砂巖和沙不同比例復配后所形成的新型土壤，詳細復配比例見表1。砒砂巖與沙均取自毛烏素沙地，土壤容重約為1.3 g·cm-3。采集風干土過2 mm篩備用。

1.2 試驗方法

采用室內土柱淋溶模擬試驗，將復配土按層填充土柱。土柱總高度設為50 cm，覆土厚度為40 cm，土柱為內徑8 cm的有機玻璃管，上部為敞開，底部有均勻網眼的出水洞，底部中心連接水器，底部側口橡膠管連接出水。試驗開始前，先在土柱中加入去離子水浸濕土壤，使其達到飽和。如圖1所示，將土柱從頂端注入滲透液，保持土柱有1 cm滲透液水頭。對滲透全程進行人工等時間間隔采樣，即在滲透開始每2～4 h取樣一次，并記錄相應取樣時間，當出流液濃度與進入溶液相等時穿透實驗結束。樣品采集后立即送至實驗室進行檢測。研究設置的Cd2+滲透溶液水平為1.0 mg·L-1。

1.3 數據處理

測試指標采用電感耦合等離子質譜法ICP-MS進行測定，數據用Excel進行圖表繪制。

2 結果與分析

圖2中砒砂巖與沙比例為0∶1時，Cd2+在12 h明顯遷移，22 h時，可完全穿透沙土。砒砂巖與沙為1∶4時，Cd2+在40 h開始遷移，濃度逐漸增高趨于平緩，120 h

內已經完全穿透。砒砂巖與沙復配比例為1∶5時，Cd2+在16 h開始穿透土壤，52 h濃度最大，之后緩慢降低趨于平緩。除此之后，Cd2+在黃土以及其他復配土壤中的遷移濃度幾乎為0，表明黃土以及其他配比的復配土壤對重金屬離子Cd2+的吸附能力很強，因而對其的遷移阻力更大。

3 結論

本試驗條件下，Cd2+在不同比例復配土壤中的遷移變化規律不一，當砒砂巖與沙復配比例為0∶1、1∶4、1∶5時，Cd2+的濃度變化較大，說明此種比例的復配土增加了重金屬Cd的遷移，而黃土以及砒砂巖與沙復配比例為1∶0、1∶1、1∶2、1∶3時，對重金屬Cd2+的吸附能力較強，遷移阻力較大。

參考文獻：

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[9] Bayraktar S，Yilmaz T.Measures to diminish leaching of heavy metals to surface waters from agricultural soils[J].Desalination，2008，226（1）：89-96.

[10] 劉勇，劉燕，朱光旭，等.石灰對Cu、Cd、Pb、Zn復合污染土壤中重金屬化學形態的影響[J].環境工程，2019，37（2）：158-164.

[11] 羅樂，王金霞，周皓.錳渣中重金屬在模擬酸雨環境下的浸出規律[J].濕法冶金，2019，38（5）：352-357.

（責任編輯：劉 昀）