岩溶区富含铁锰结核土Cd、Zn迁移机制及环境效应

Iron-manganese nodules have enrichment effect of heavy metals in soil,and are relatively closed system in soil.Many researchers have demonstrated that soil of rich iron-manganese nodules has toxic effect on crops in karst area,and the main pollution factors are Cd,Zn,and activity inhibition test of heavy metal do not reach standard level,it need further study to migration mechanism and environmental effect of Cd,Zn.The project select soil of rich iron-manganese in different parent rock and different profile as research object in subtropical karst area,contents and speciation of Cd,Zn in soil- iron-manganese nodules-soil solution-crops would be tested by method of ICP and Tessier A sequential extraction,it would be analysed the distribution and migration regular;Material structure and mineral composition of soil, iron-manganese nodules,crops would be analysed by technology of nuclear magnetic resonance(NMR) and X-ray diffraction,it would be study the relationship of Cd,Zn between iron-manganese nodules and soil-crops in different karst environment;It would be proved the main control factors of Cd,Zn migration in soil of rich iron-manganese by method of element chemical analysis,leaching test,multiple statistics.the pollution characteristics of soil and crops would be clarified by method of single factor index and composite index,et al.The findings can provide scientific basis for effective restoration and management of soil in rich iron-manganese in karst area.

岩溶区铁锰结核对土壤重金属具有富集效应，并以相对独立的封闭体系存在于土壤体系之中。已有研究表明，岩溶区富含铁锰结核土对农作物产生毒害效应，污染因子以Cd、Zn为主，重金属活性抑制试验未达到标准水平，急需对Cd、Zn迁移机制及环境效应进行深入研究。本项目选择亚热带岩溶区不同成土母岩、不同剖面富含铁锰结核土为研究对象，利用ICP法和连续提取法对土壤-铁锰结核-土壤溶液-农作物进行Cd、Zn含量及不同元素形态化验，分析Cd、Zn分布与迁移规律；采用核磁共振、X射线衍射等技术对土壤、铁锰结核、农作物进行物质结构、矿物成分分析，厘定不同岩溶环境铁锰结核Cd、Zn与土壤-农作物Cd、Zn关系；利用元素化学分析、土柱淋滤试验、多元统计等方法，探明影响Cd、Zn迁移的主控因素；采用单因子指数、内梅罗综合指数等方法，阐明土壤、农作物污染特征。研究成果将为岩溶区富含铁锰结核土有效修修复和治理提供科学参考依据。

岩溶区铁锰结核对土壤重金属具有富集效应，并以相对独立的封闭体系存在于土壤体系之中。已有研究表明，岩溶区富含铁锰结核土对农作物产生毒害效应，污染因子以Cd、Zn为主，重金属活性抑制试验未达到标准水平，急需对Cd、Zn迁移机制及环境效应进行深入研究。.查明了不同成土母岩土壤、铁锰结核、土壤溶液Cd、Zn以及不同元素形态分布特征及规律。采用单因子指数法、综合污染指数法、污染负荷指数法、地累积指数法、潜在生态危害指数法，对富含铁锰结核土壤进行了污染评价。不同评价方法对比表明泥盆系土壤剖面Cd、Zn均为重污染，综合污染程度为重污染；石炭系土壤剖面Cd、Zn分别为重污染、轻（中）污染，综合污染程度为中（重）污染。质量评价表明，泥盆系土壤剖面Zn、Cd质量级别分别为中等、很坏，综合质量级为很坏。石炭系土壤剖面Zn、Cd质量级别分别为安全、中等，综合质量级别为中等（警戒级）。对四种不同种类、十七种农作物进行了重金属含量特征分析与质量评价。除玉米质量级别为安全之外，其它16种农作物食用部分质量以坏、很坏为主。.对土壤、铁锰结核、土壤溶液中影响Cd、Zn的相关性进行了分析。土壤中Cd、Zn含量受地质条件为碳酸盐岩以及铁锰结核性质的双重制约，但受控因素具有差异，同时Zn、Cd具有协同作用。土壤中Cd、Zn与Mg的相关性与铁锰结核中Cd、Zn与Mg的相关性正好相反，说明土壤Cd、Zn与铁锰结核Cd、Zn同样受碳酸盐岩的影响，但影响程度不同；因子分析进一步反映成土母岩碳酸盐岩地质背景以及铁锰结核自身对Cd、Zn双重因素的影响。.阐明了铁锰结核中Cd、Zn吸附、解吸特征以及主控因素。随时间进行，铁锰结核对Cd、Zn累积吸附量、解吸量表现为指数增长，吸附率、解吸率表现为直线下降趋势。相关分析可知，电导率、硬度、氧化还原电位、Ca2+与均与Cd、Zn达到了极显著相关，说明含盐量、Ca2+、氧化还原电位是影响Cd，Zn的主控因素。