石灰石对红土和水稻土中铜（Cu）和镉（Cd）生物可利用性的影响及其作用机制——基于不同的顺序提取方法

《Journal of Soil Science and Plant Nutrition》：Effect and Mechanism of Limestone on the Bioavailability of Cu and Cd in Red and Paddy Soils Using Different Sequential Extraction Methods

　　中国南方突发性重金属污染土壤经石灰石处理后，铁氧化物胶体显著降低铜、镉生物有效性，其中非晶态铁氧化物对铜固定效果更佳，晶态铁氧化物影响镉形态，揭示了土壤胶体铁氧化物在重金属钝化中的关键作用。

　　

摘要

中国南部的土壤由于重金属污染和酸沉降而面临风险。突发性污染土壤中铜（Cu）和镉（Cd）的生物可利用性高于累积性污染土壤，因此这类土壤的潜在风险更大。石灰石在去除这些重金属方面起着关键作用。本研究通过传统和改良的形态提取方法，探讨了土壤中铁氧化物在结合和固定重金属中的作用。实验所用土壤包括红壤（R）和水稻土（P），分别代表突发性和累积性污染土壤。实验过程包括向土壤样品中添加石灰石，然后在受控条件下进行培养实验。研究还考察了土壤的物理化学性质、重金属迁移性以及土壤与土壤胶体的相互作用。结果表明，添加石灰石后，采用不同形态提取方法（经典的Tessier方法（T）、改良提取方法T1和T2）提取的红壤中Cu和Cd的可交换态和碳酸盐态含量分别降至38.57 mg·kg^?1和0.94 mg·kg^?1，显示出红壤比水稻土具有更好的抗污染效果。T1和T2方法突出了易还原铁-锰组分（FE）和非晶态/结晶态铁氧化物组分（FEA/FEC）在固定和结合重金属中的作用。通过0.05 mol·L^?1HCl提取各种组分后得到的残留物结果显示，在T/T1/T2处理过程中，提取出铁和锰氧化物组分后，T1中的有机组分（T1-OM）和T2中的非晶态铁氧化物组分（T2-FEA）以及T/T1-FE、T1-OM、T2-FEA和T2中的结晶态铁氧化物组分（T2-FEC）中仍含有部分可利用的Cu和Cd。其中，Cu受非晶态铁氧化物组分的影响更大，添加石灰石后T2中非晶态铁氧化物组分中的可利用Cu含量从2.08%增加到4.36%。相比之下，Cd受易还原铁氧化物、非晶态铁氧化物和结晶态铁氧化物组分的影响。石灰石用于去除Cu和Cd的固定途径并不一致。添加石灰石后，T2-FEC-Cu和T1-FEC-Cd与土壤胶体中的非晶态/结晶态铁氧化物之间存在显著相关性。土壤胶体铁氧化物是降低土壤中Cu和Cd生物可利用性的主要因素和途径。