盐渍化条件下污灌区土壤重金属的释放规律及其对水质安全影响的诊断研究

Soil salinization and heavy metal pollution commonly occurs in wastewater-irrigated areas. For now, it's hard to precisely evaluate either the square of polluted soils which impose an effect to groundwater in wastewater - irrigated areas or adsorption capacity of these soils based upon the safety of drink water. This study was to investigate the release behavior of heavy metal ion between soil-water surfaces in wastewater-irrigated area, and to pinpoint the relationship between the release behavior of heavy metals and metal accumulation, metal speciation, soil salinization and soil properties. This study should offer a significant insight into the environmental behavior of heavy metals in salinized soils and hence provide a theoretical basis for its pollution control and ecological risk assessment. It would be helpful to appropriate management of soil environmental quality and contribute to the guidance of agriculture production in wastewater - irrigated farmlands.

污灌区土壤受重金属污染及盐渍化的双重胁迫。在土壤盐渍化条件下，重金属积累影响地表水和地下水的水质安全，由于在这些方面缺少土壤重金属临界标准，在农村和城市的污灌地区，目前无法准确回答以下问题：对地表水和地下水有潜在影响的重金属污染土壤的面积和程度；从水质安全考虑土壤对重金属污染的承受力在何时会达到其极限；哪些重金属污染的土壤需要采取相应措施以保护水质。本研究以天津典型污灌区土壤为研究对象，分析土壤重金属积累与其在水土界面的释放行为、土壤重金属形态及其盐渍化特征和土壤性质的内在联系，研究土壤向水体释放重金属的规律、特征和影响因素，探索与水质安全相对应的土壤重金属临界指标，建立面向水质安全的土壤重金属测试方法和诊断技术，进行土壤重金属污染早期预警，为全面了解其生物地球化学循环、保障水质安全和人体健康、保护水土资源和指导土壤重金属污染修复提供科学依据，为改善污灌区生态环境提供技术支撑。

以受盐渍化和重金属双重胁迫的天津污灌区土壤为研究对象，通过径流实验和淋溶实验，探讨盐渍化土壤重金属的释放特征及对水质安全的影响。研究的盐分种类为污灌区土壤盐渍化进程中的主要盐分NaCl，设置的盐度梯度为7个，添加质量分数为0（CK）-5%，污染土壤中Cd、Pb和Hg含量分别为2.21 mg•kg-1、234.1 mg•kg-1和0.601 mg•kg-1。结果表明，（1）不同盐度处理下产流所需时间为(51′25″±15″)，盐度对径流产流时间影响不显著；（2）随着NaCl盐度梯度的提高，土壤径流和淋溶液中Cd、Pb和Hg的累计释放量均显著上升。在径流和淋溶实验中，Cd累计释放量从CK的53.40 μg•kg-1和55.63 μg•kg-1分别提高到5% NaCl盐度处理的122.56 μg•kg-1和135.79 μg•kg-1，Pb的累计释放量从CK的168.30 μg•kg-1和94.44 μg•kg-1分别提高到5% NaCl盐度处理的340.68 μg•kg-1和201.93 μg•kg-1，Hg的累计释放量从CK的39.66 μg•kg-1和9.60 μg•kg-1分别提高到5% NaCl处理的89.37 μg•kg-1和11.97 μg•kg-1。同时，径流或淋溶液中可溶态重金属含量显著上升，颗粒态含量有所下降，且其所占比例也显著下降。Cl-含量与重金属累计释放量之间关系可以用线性或对数模型拟合。（3）Cd在高盐度处理下径流液和淋出液中浓度超过地下水水质III类标准，对环境及地下水有一定威胁；Hg在径流和淋溶过程中均超过III类标准，风险较高。本研究结果表明高强度降雨强度下污染农田土壤重金属释放风险不可忽视。