全 文 ：应用生态学报 。年 月 第 卷 第 ! 期
∀# ∃ % & ∋( #) ∋ ∗∗(+, − , .# ( # / 0 , − 1 1 。 2 , 3! 4 5 6 6 7一6 ! 6
重金属在根际中的化学行为 8
9 : 土壤中吸附态铜解吸的根际效应
王建林 刘芷宇 冲国科学院南京土壤研究所 , 南京 5 。2 7 4
【摘要】 用第四纪红壤性水稻土 3;∗ 4、 淀浆白土 3< ∗4 、 第四纪红土3;% 4和赤红壤 3( % 4 研究了土
壤中吸附态铜的解吸的根际效应 : 结果表明 , 吸附态铜可分为2 : += > & # , 解吸的易解吸态铜和。: +=
9 ?≅ 解吸的难解吸态铜 : 随吸附量增加 , 易解吸态铜百分数增加 , 而难解吸态铜百分数下降。 易解吸
态铜在根际土中的量小于非根际土中的量 , 各土壤的根际效应依次为 5 ;∗ Α < ∗Α ( % Α ; % , 其平均
解吸百分数则为 5 ; % Α ( % Α Β ∗Α ;∗ : 难解吸态铜的量为根际土大于非根际土 , 各土壤的根际效应
为 5 Β ∗Α ( % Α ;∗ Α ;% , 其平均解吸百分数依次为;∗ Α < ∗ Α ( % Α ; % : 根际中铜吸附的增加主要
是因为难解吸态铜的增加。
关键饲 解吸 根际效应 易解吸态铜
.Χ 1 Δ Ε1 Φ ≅ Γ 1 ΧΦ Η Ιϑ Κ ϑ Λ Χ 1 Φ ΗΜ Δ 1 ΝΦ ≅Ο
难解吸态铜 解吸百分数
ΙΠ Κ ΧΙΘ ϑ Ο∗Χ1 Κ 1 :
∗ΝΙϑ Π ϑ Λ Φ Ρ , ϑ ΚΓ 1 Ρ . Σ ΙΠ Ο ϑ Ι≅Ο : < Φ Π Τ ∀ΙΦ Π Υ ΙΠ Φ Π Ρ ( ΙΣ
ς Χ 1 Κ ΧΙΘ ϑ Ο∗Χ 1 Κ1
Ω Χ ΙΜΣ 3+Π Ο ΝΙΝΣ Ν 1
: ΛΛ1 ? Ν ϑ Λ Ρ1 Ο ϑ Κ Ξ
? Λ Ψ 2 Ζ 1 Ι1 Π 1 1 :
∋ .Φ Ρ 1 Δ ΙΦ Ζ ΙΠ Ι1 Φ , & Φ Π [ΙΠ Τ 2 2 2 7 4一 ∀ : ∋ ∗ + : , ? ≅ : , 2 , 3!4 5 6 6 7一6 ! 6 :
+Π ΝΧ ΙΟ ∗Φ ∴ 1 Κ , ΝΧ 1 ΚΧ ΙΘ ϑ Ο ∴Χ 1 Κ1 ϑ ΛΛ11 Ν 心Λ Ρ 1 Ο ϑ印 ΝΙϑΠ ϑ Λ Φ Ρ ϑ ϑ ΚΓ 1 Ρ 1 Σ ∴ Κ1Η Ιϑ Σ ϑ ≅Μ ΙΠ ΝΧ 1 ; Σ Φ Ξ
Ν1Κ Π Φ琢 Κ七Ρ Ρ Ι1 ∴Φ Ρ Ρ Μ Ψ 2 3;∴ 4 , (Φ Ν1 Κ ΙΝΙ1 Κ 1 Ρ Ψ 2 3(% 4 , ;ΣΦ Ν1ΚΠ Φ Κ Μ Κ 1 Ρ 1 Φ Κ ΝΧ 3;% 4 Φ Π Ρ< 五ΙΝ1 Γ≅1 Φ?Χ ΙΠ Τ ∴ Φ Ρ ΡΜ Ψ 2 3< ∗ 4 Β 1Κ 1 ΙΠ Η 1 Ο Ν Ι朋 Ν1 Ρ : ς Χ 1 Κ 1 Ο Σ ≅Ν Ο ΟΧ ϑ Β 1 Ρ ΝΧ Φ Ν ΝΧ 1 Φ Ρ Οϑ ΚΓ 1 Ρ
. Σ ?ϑ Σ ≅Ρ Γ1 Ρ ΙΗ ΙΡ 1 Ρ ΙΠ Νϑ ΝΧ、 1 Φ Ο Ι≅Μ Ρ 1 Ο ϑ Κ∴ 1 Ρ . Σ 3. Σ 1 Ρ 1 Ο 4 , Β Χ Ι山 ? ϑ Σ ≅Ρ Γ 1 Ρ 1 Ο ϑ Κ∗1 Ρ Γ Μ
2 : += > & # 6 , Φ Π Ρ ΝΧ 1 Ρ ΙΛ Ι1 Σ ≅Ν≅Μ Ρ 1 ΟϑΚ ∴ 1 Ρ . Σ 3. Σ Ρ Ρ 1 Ο 4 , Β Χ Ι比 Β ϑ Σ ≅Ρ Γ1 Ρ 1 Ο ϑ Κ∴ 1 Ρ Γ Μ
2 : Ι= 9 . + : ∋ Ο ΝΧ 1 Φ Ρ 5 ϑ Κ∴ ΝΙϑ Π ϑΛ . Σ ΙΠ ?Κ 1 Φ Ο 1 Ρ , ΝΧ 1 Ρ 1 Ο ϑ Κ∴ ΝΙϑ Π ∴ 1Κ? 1 Π ΝΦ Τ 1 1 Λ . Σ 1 Ρ 1 Ο ΙΠ ?Κ Ξ
1 Φ Ο 1 Ρ , Β Χ Ι≅1 ΝΧ Φ Ν ?Λ . Σ Ρ Ρ 1 Ο Ρ“Κ1 Φ 5 1 Ρ : )ϑ Κ . Σ 1 Ρ 1 Ο , ΙΝ Β Φ Ο ≅1 Ο Ο ΙΠ ΚΧ ΙΘ ϑ ϑ∗Χ 1Κ 1 Ο ϑ Ι∀ ΝΧΦ Π
ΙΠ Γ Σ ≅] Ψ 2 Υ , ΝΧ 1 ΚΧ ΙΘϑ 5 灿 1 Κϑ 1Λ 1? Ν ?Λ Ο Φ Δ ∴ Υ 1 Ο Β Φ Ο ΟΧϑΒ Π Φ Ο ; ∴ 4 < ∗4 ( % 4 ; % , Φ Π Ρ ΝΧ 1Δ 1 Φ Π Ρ 1 5 ϑ印ΝΙ1 Π ∴ 1 Κ1 1 Π ΝΦ Τ 1 才 1 Φ Ο ΙΘΜ Ρ 1 Ο ϑΚ ∴1 Ρ 1 Σ Β 1 Κ? ΙΠ ΝΧ 1 ϑΚ Ρ 1 Κ 〔Λ ;∴ ⊥ < ∗3 ( % 3
;% : )ϑΚ ? Σ Ρ Ρ 1 Ο , ΙΝ Β Φ Ο Δ Σ ?Χ ΙΠ ΝΧ 1 ΚΧ Ι Θ ϑ Ο∗Χ 1Κ1 Ψ 2 , ΝΧ 1 ΚΧ ΙΘϑ Ο∴ Χ 1 Κ1 1Λ1 1 Ν Β Φ Ο ΟΧϑΒ ΠΦ Ο < ∴ 4 ( % 4 ;∗ 4 ; % , Φ Π Ρ Ν Χ1 Δ 1ΦΠ Ρ1 Ο ϑ印Ν Ιϑ Π ∗1 Κ? 1 Π ΝΦ Τ 1 ?Λ Ρ ΙΛ Ι1 Σ ≅Ν≅丫 Ρ 1 5 ϑ Κ∴ 1 Ρ . Σ
Β 1 Κ 1 ΙΠ ΝΧ 1 ϑ Κ Ρ ϑ Κ ?Λ ; ∴ Α < ∴ 4 ( % Α ;% : ς Χ 1 Νϑ ΝΦ ≅ Ρ 1 ΟϑΚ ∴ ΝΙϑ Π 讲Κ? 1 Π ΝΦ Ο1 ?Λ 5 Φ Δ ∴ ≅1 Ο Β 1 Κ 。
;∗ 4 < ∴ Α ; % 4 ( % : ς Χ 1 ΙΠ 1 Κ 1Φ Ο 1 ϑ Λ . Σ Φ Ρ 5 ϑ 印ΝΙϑ Π ΙΠ Κ Χ ΙΘ ϑ ϑ ∴Χ 1 Κ1 Β Φ Ο Δ Φ ΙΠ ≅Μ Φ Ν ΝΚ ΙΓ Σ Ν1 Ρ
Νϑ ΝΧ 1 ΙΠ 1 Κ 1 Φ Ο 1 ϑΛ Ρ ΙΛΛΙ1 Σ ≅Ν≅Μ Ρ 1 Οϑ Κ∴ 1 Ρ . Σ :
> 1 Μ Β ϑ Κ ΡΟ − 1 Ο ϑ Ν ∴ ΝΙϑΠ , % Χ ΙΘ ϑ Ο∴ Χ 1 Κ1 。红沈Ν , , , Φ Ι≅Μ Ρ 1 ϑ ϑ印1 Ρ . Σ , − Ι代Ι1 Σ ≅Ν ≅Η Ρ 1 ϑ ϑ印 1 Ρ
. Σ , − 1 Οϑ Κ∗ΝΙϑ Π ∗1Κ? 1 Π ΝΦ Τ 1 Ξ
前 盲
土壤中重金属的解吸是其被土壤吸附的反
过程 , 它将直接影响重金属在土壤及其生态环
: 国家自然科学基金资助课题 :
本文于 Θ。。ϑ年 月 6 日收到 :
境中的形态转化 , 制约这些元素在环境中的迁
移和归趋 , 对植物的有效性及对环境的生物毒
性, 最终影响农产品的质量及人类 一的 生存 环
境 : 这些过程常受土壤∴ 9 、 , Χ 和吸附载袜的
影响 ‘“ ’们 , 而 植物生长可以明显地改变 这 些
∀ , ∋ ∗ +: , 1 ϑ ≅: , 5 ! 3 2 4
! 期 王建林等 5 重金属在根际中的化学行为 + 6 6
因素 〔 ’ : 研究解吸有利于了解重金属的 吸 附
机理及其控制措施 :
前报中我们研究了铜吸附的根际效应 〔“’ ,
表明植稻后引起的铜吸附载体 、 ∴ 9 等土壤环
境因子在根际土与非根际土中的差异 , 导致了
根际土对铜的吸附大于非根际土 。 本工作在上
述基础上研究土壤中吸附态铜解吸 的 根 际 效
应 , 以进一步探讨铜吸附机理的根际效应 , 从
而对重金属在根际微生态系统中的物理化学行
为有一较全面的了解 。
裹 供试样品的甚本性质
≅ Φ Γ _ ⎯ Φ Ο α 1 ∗邝∴1 Κ Ν≅1 Ο ϑ Λ Ο Φ Δ ∴ ≅1 Ο
材料和方法
: 供试土壤
采用与前报相同的土样 , 即熟化的第四纪红壤性
水稻土 3;∴ 4、 淀浆白土3< ∗4 、 第四纪红土 3; % 4 和
花岗岩母质发育的赤红壤 3( % 4。 根际土壤的 制 备 同
前报 β 〕: 各土样按常规法测定的有关组 成 , 以及样
品对铜吸附过程最佳拟合方程中的最大吸附量 3=计 4
及>值 , 所有数据列成表 : 其中.和0分别为吸附平
衡液中的铜浓度印1 χ ·Δ Υ 一 4和吸附量 印 1 χ 一 Τ 一 4。
赫二Ρ 5 际粼今碑
: δ 。 山 , 二 Ε非根际土 ; ∗ ε : 2 ! ε 。: ! Ψ
·二· α默嚣嚼一’陈Ξ
赤3。 ⋯冀翼二几嚣⋯5555 ε5 55
组 分3∗∗Δ 4∋ 1ΝΙΗ 1 ?ϑ Δ ∗ϑ Π 1 Π ΝΟ . φ0 二 > φ = γ . φ =
) 1 5 2 5 ε = Π ϑ = 3卜1χ · Τ 一 4
5555 Ε5555 Ε5555 ⋯5555 ⋯
α Ψ
2 η
2 。 ι !
2 。 6
! 仑。 7
Ψ ι δ 7
η ! 。
Ψ 。 !
2 。 6 7
2 。 η !
6 η 。 6
! 2
【5 : 6 5 ε
ι : 2 η δ 2
7 。 η
6 6 2 : 7 7
一、∀ϑΝ‘!≅ΓΞ钾才72山≅‘阴::!ϕ7 一∀#∃%卜一口‘&∋#, %(魂)#‘、#%上孟一&%∗几&,叨
% + , + −. /01 2−34 3 ) %
村 5 6 , 57 89 34∀ 8 4 : 43 ;; .< 2 8 ; ; 4 ) , = 6 , = 五.9 3 >?38 3 五) ≅ 2 8 ; ;了 ) , 5 + , 5 7 8 934 且 84: 4 3 ; 38 4 9− ,Α + , Α 89 34 .Β.3 4 3 ; ) %
& % & 试验方法
据报道 Χ ‘” 〕, 吸附态铜可以区分成交换吸 附态
和专性吸附态两部分 。 为了研究根际效应对吸附态铜
解吸的影响 , 我们以 。% Δ Ε Φ Γ ∋ , 解吸的铜定义为易
解吸态铜 , 而将 ) % ΔΕ Η 铜。 具体解吸过程如下 , 铜的吸附 Ι含 铜 样本 的制
备ϑ , 铜吸附试验 Χ&Κ 后残留在离心 管 中 的 样本 , 以
≅ Λ 乙醇洗 Μ 次 Ι撼次用量为& Ν ?ϑ , 以除去残留的游
离铜 , 此时样本已不同程度地为铜离子所饱和 , 供铜
解吸试验用 。 试样对铜的吸附量与平衡液中铜浓度 的
关系 , 经统计表明其最佳拟合方 程 为 Α 8∀ Ο Ν 7. 4 方
程 , Ε计与常数Φ值一并列于表 , 以供参考 %
在已洗净游离铜的离心管中, 分别 加入 2Η Π % )
的0 % /Ε Φ Γ ) Μ溶液Ι土水比为 , & ϑ , & ℃恒温振荡
& 小时 , 再在 & ℃恒温箱中放置&! 小时 , 离心分离后
测定平衡液中铜的浓度 , 计算出易解吸态铜的 量 % 用
解吸量对解吸前的吸附量作图得到解吸曲线% 同时用
称量法确定离心管中残留的铜量 Δ ‘Θ %
。% Δ Ε Φ Γ ∋ , 解吸后的样品中 , 再分别加入 ) % Δ Ε
Η Ρ Δ溶液 , 以解吸不能为 。% Δ Ε Φ Γ ∋ Μ解吸的吸 附态
铜 , 条件如上 。 离心分离后 , 测定平衡液中铜浓度 ,
再扣除残留铜量 , 计算出难解吸态铜量 , 对吸附量 作
图得到难解吸态铜的解吸曲线 % 所有试样的铜均目原
子吸收分光光度法测定 %
Μ 结果和讨论
Μ % 易解吸态铜
以。% . Ε Φ Γ ∋ 。解吸的铜量对解吸前铜的
Θ , Σ 2 6Δ 、Τ <0 ?, , , ! Ι ≅ ≅ ) ϑ
6! 。 应 用叮生 态 学 报 卷
吸附量作图 , 即为供试样本易解吸态铜的解吸
曲线 3图 4 。 可以看出 , 所有样本的解吸量均
与吸附量呈正相关 : 经常用的几 种方程式拟合 ,
表明直线方程拟合最佳 3表 4 : 解 吸 曲线 中
出现的“平台” , 似可用磷吸附平台 作 类 似 解
释 〔Ψ , 。
表 易解吸态铜30 4与铜吸附Ν 3κ 4的关系
ς ΦΓ : % 1≅Φ ΝΙϑ Π ΟΧ Ι∴ Γ 1 ΝΒ 1 1 Π 1 Φ Ο Ι≅Μ Ρ 1 Οϑ Κ∴ 1 Ρ
. Σ 30 4 Φ Π Ρ . Σ Φ Ρ Ο ϑ Κ ∗Ν Ιϑ Π 3κ 4
0 λ 口 γ Γκ
7##∃叨甘比一勺心上#∃工山几‘曰移‘口通∗% %⋯0∀Υ)?
%9 %,43??3131
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本1一Μ托们‘<。样ϑ%Δ一试 样Π 8也6?3 。 七 ς 43Π一数
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Ν一
56
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Α+
Α+ +
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翻 6Ζ ) % ) , 《铃 6 Ι ) % ) ) % Ι下 同ϑ
井三念一奋一青一艺 ”吟‘份[ 气黔一十一省场熟泛前铜的吸附量∴甲,>%之],∋6践Υ0目。上∗确,%报展咨脸呜 ,⊥‘)冶吕。%_
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Ρ 0 8 ;, 0 , 沪10 ∀ 比α0 4 3 ;3 004 口.0 ∀ α 州。今 “‘ ϑ
田 易解吸态铜的解吸曲线Ι& ℃ ϑ
β. Ο % χ 31 0 46 9 .0 ∀ < 7 , 3 0 α 3 81 . ?4 ; 晓扣 42 3 ; Ρ住 Ι & ℃ ϑ %
表 & 中δ为易解吸态铜量 Ι林3 ε% Ο 一 ’ ϑ , φ
为解吸前的吸附量 Ι林3 ε% Ο 一 ‘ϑ , 所有样本两者
间均呈极显著的正相关 % 表中的>值为单 位 吸
附量中易解吸态铜的量 , 即平均的解吸百分数
Ι ; : γ ; η ϑ % 可见所有根际土的易解吸态铜百分
数均小于非根际土 , 说明进入根际土中的铜主
要不是交换吸附 % 表中根际土 的 > 值 与非 根
际土的比 值 , 各 土 壤 依 次 为 , 56 Ι) % ( ϑ Ζ
= 6 Ι ) % 名( ϑ Ζ Α + Ι ) % ≅ & ϑ Ζ 5 + Ι ) % ≅( ϑ , 该 值 越
大 , 说明根际土与非根际土的差异越小 , 亦即
易解吸态铜的根际效应越小 , 因此各土壤中易
解吸态铜的根际效应依 次 为 , 5 6 ι = 6 ι Α +
ι 5+ , 这与铜吸附的根际效应及各土壤 上 植
物根系的生长量是 一 ’致 的 ,幻 % 统 计表 明 ,
Ξ值与表 中的Φ 值呈极 显 著 的 正 相 关 Ι 4 “
) % ≅Ω Β Β , ” ” ( ϑ , 说明>值与Φ 值一样 , 反映出
吸附态铜的结合强弱 % 表 & 中的 8 值 ϕ 为吸附
量等于零时的解吸量 , 因此能反映出各供试土
壤的吸附态铜的解吸特性。 将 。 值与表 中的
Ε值相比可知 , 两者间有极显著的负相关 Ι 4 ‘
一 。% ≅ Ω Β Β , 。 κ (ϑ , 说明 8 值具有容量特征 ,
是铜吸附和解吸容量的指标 % 4
图 中 , 所有根际土的易解吸态铜百分数
均小于非根际土者的原因 , 看来可能是部分交
换吸附位为根系分泌物等有机物质所掩蔽 , 或
由于根际土中根系分泌物的存在使 其胶 体 中
β 3 和Ε ?? 等吸附载体被配合或鳌合 , 交换吸附
位被破坏 , 导致根际土中易解吸态铜小于非根
际土中的 % 此外 , 也可能是根系分泌物鳌合了
外加的铜 , 使交换态铜下降% 因此 , 根际土中
铜吸附的增加主要不是由易解吸态铜引起的 %
除第四纪红土外 , 随吸附量增加 , 易解吸
态铜的解吸百分数也增加 , 两者间有极好的正
相关 % 表 Μ 中 >值为增加单位吸附量而引起的
解吸百分数的增加 , 在56和 = 6 土壤上 , 根
际土中该值小于非根际土中 的 , 而 Α + 则 相
易解吸态铜的解吸百分数 Ι δ ϑ与铜吸附Δ Ιφ ϑ关系
Μ + 3 ?8 9.0 ∀ 1− .6 > 3 9λ 3 3 ∀ ; 3 1 0 4 69 .0 ∀ 6 3 4 3 3 ∀ [
0 α 3 8 1 . ?μ ; 3 1 0 42 3 ; Ρ7 Ιδ ϑ 8 ∀ ; Ρ 7 8 ;‘0 42 9. 0 ∀ Ιφ ϑ
试 样
Π8 Ν 2?3
样Γ0 % 0α 本 数1 8 Ν 2?
δ 二 8 ν >φ
0 6 ς
。 ο > ? ·
5 6+
= 6
= 6+
Α +
Α+ +
,ϕ
一 ≅ 。 )
一 ( 。 Ω≅
一 ≅ 。 ! Ξ
一 。 )
Ω 。 ( Ξ
% ! &
) 。 Ξ ) Ξ
) 。 ! !
) 。 匀 Μ
) 。 Ω &!
) 。 ≅
5 。 ≅ ( )
) % ≅ ! )件甚番
) % ≅ & 餐井带
) 。 ≅ & Ξ签 % 苍
) % ( ! Ω谷补
) % ≅! &苦朴签
) ≅ Ξ )怪 % 汤
π%日?一⋯
Θ 。 Σ 66Δ % Τ伪 % , , ! Ι ≅ ≅ ) ϑ
! 期 王建林等 5 重金属在根际中的化学行为 6 !
反 : 各土壤中, 不论在根际还是非根际 , 该值
均为(% Α仰 Α ; ∴ : 计算表明尹 Γ值与表中的叼 值 有很好的负相关 3Κ λ 一仇 Ψ η 8 8 , , 二
η 4, 而与> 值无明显关 系 , 所以它反映 了 各
样本中易解吸态铜的多少 : 第四纪红土的易解
吸态铜百分数几乎为一恒值 , 但仍表现出非根
际土大于根际土 。 这可能与其交换量较低 , 在
低浓度时即为铜饱和有关 。
铜的解吸百分数相对反映出解吸的难易程
度 : 表 ! 给出了各供试土壤中易解吸态铜解吸
百分数的变异情况 : 可见 , 易解吸态铜的平均
解吸百分数依次为 5 ;∗ Α ( % Α Β ∴ Α ; % : 它
与各样本的有机质含量呈负相关 3Κ 二 一 2 : ι Ψ 8 ,
Π 二 7 4 , 因而是专性吸附控制 了易解吸态铜的
数量 : 另外 , 平均解吸百分数与表 ≅ 的> 值有
极显著的正 相 关 3Κ “ 2 : 7 8 8 , Π “ 7 4 , 与表
中的Γ值也有极显著的正相关 3Κ λ #。 ι 8 8 ,
, λ 7 4 , 因此 , 解吸百分数与> 值及 Γ值一样反
映了易解吸态铜的结合强度 , 从表 ! 可知 , 各
土壤 依 次 为 5 ;∗ Α < ∗ Α ( % Α ; % : 此外 ,
所有根际土的解吸百分数的变异系数均大于对
应的非根际土 , 这可能是由于根际土的组分较
复杂之缘故 :
表 ! 各试样易解吸态铜解吸百分橄的变异情况
ς Φ卜: ! μ ΦΚ ΙΦ Π 1 1 ϑ Λ Ρ 1 Ο ϑ Κ∗Ν Ιϑ Π ∴ 1 Κ1 1 Π ΝΦ Τ 1 ϑ Λ
1 Φ : Ι≅Μ Ρ 1 Ο ϑ Κ∴ 1 Ρ . Σ
Ε5α,户才偏 4韶声举
解吸前栩的吸附量. “ Φ山 ϑ Κ , 一Ι。。 比 Λϑ Κ1 山 Οϑ Κ∗Ν Ι加〔户1 χ : Τ 魂 4
试 样 ε 样 本 数 εΖΦΔ ∴ ≅1 ε&ϑ · ϑ , Ζ Φ” ∴≅1Ο≅ 变 幅% Φ Π Τ 1 牙
· “_ Ε变异系数.μ
图 难解吸态铜 的解吸曲线 3 Ψ℃ 4
)ΙΤ : − 1Οϑ Κ ∴ ΝΙϑ Π 1 Σ Κμ 1 ϑ Λ Ρ ΙΛΛΙ?Σ ≅Ν≅了 Ρ1Ο ϑ Κ ∴ 1 Ρ
.Σ 3 η℃4 :
难解吸态铜的吸附强度 : 而根际土 与 非 根 际
土的 Γ 值之比 , 则反映了各土壤中 难 解 吸 态
铜的根际效 应 , 该 值 依 次 为 5 < ∗ 3 : Ψ4 4
( % 3 : ! 44 ;∗ 3 : 2 ι 4Α ; % 3 : 2 4 , 可 见 除
; ∗外 , 其余土壤的次序与铜 吸 附 的 根 际 效
应 、 易解吸态铜的根际效应及植物根系的生长
量是一致的 :
从图 中也可以看到 , 尽管根际效应不如
易解吸态的明显 , 但所有根际土的难解吸态铜
量均大于非根际土 , 一与表 Ψ 的 Γ值是一致的 。
由此可知 , 根际土中铜吸附的增加主要归因于
难解吸态铜的增加 :
表 Ψ 难解吸态铜30 4与铜吸附Ν 3κ 4的关系
介卜: Ψ % 1≅Φ ΝΙϑ Π Ο五Ι∗ Γ 1 ΝΒ 1 1 Π 比1 Ρ ΙΛΛΙ? Σ ≅Ν≅ ΜΡ 1‘价∴1 Ρ . Σ 30 4 Φ Π Ρ . Σ Φ Ρ Οϑ Κ∴ ΝΙϑ Π 3κ 4
;∗
;∗%
< ∗
< ∗ %
;%
;% %
(%
( % %
≅
#
7
2 : 2一 6 。 !
2 : 6一 :
2 。 2一一 ι : Ψ
2 : 6 6一 ! : ι
6 ι : 一Ψ 2 , η
。 ι一 ! :
ι 。 ι 2一 ! :
: 6 2一 : 6
: 土 : Ψ
7 : 2 土 ι : η Ψ
。 η 士 : Ψ
2 : 2 士 7 : ι
! ! : 土 Ψ : 尽
6 Ψ : 土 η : ! Ψ
ι : ι 土 Ψ 。 6 η
6 : 7 士 η :
2 : 口6 6
2 。 Ψ!
2 。 ιη Ψ
# 。 7 2 6
2 。
# 。 7 2
2 : 6 2
2 。! Ψ 2
样 本 数 0 λ 口 γ Γ κ
&ϑ : ϑ Λ Ο灿 ∴≅1Ο ; Γ : Κ:
α 6
6
6
6
6 : 难解吸态铜
图 表明难解吸态铜量亦与吸附量呈正相
关 。 直线方程拟合的结果见表 Ψ , 其中 Γ值为
单位吸附量中难解吸态铜的平均百分数 , 反映
;∗
;∗%
< ∗
< ∗%
;%
; % %
( %
(% %
。 Ψ ι
: η
: 6
。 6
2 , Ψ η
# 。! 7
。 ι
。 !
2 : η ι7
2 。 ι η
# 。 Ψ 2
# 。 η ι 7
2 。 η
2 : η Ψ
2 。 6 7
2 。 6η 6
2 。 Ψ
2 。 7
2 : 7 !
2 : ι 7
2 : 7 6
# 。日
2 。 2 7
2 。 7
: ∗⊥ 2 : ϑ ϑ ϕ :
统计表明 , 表 Ψ 中的 Γ 值与表 中的> 值
呈显著的负相关 3Κ 二 一 2 。 ι 8 , Π λ 7 , 如不特
∀ : ∋ ∗∴ Υ : , “ : , 5 ! 3。。ϑ 4
6! 应 用 生 态 学 报 卷
盯土一κ
别注明 , 下同4 , 而与=则有极显著的正 相 关
3Κ 二 2 : η 8 8 4 : 表 Ψ 中的Φ值与> 值的相关性达
极显著的水 平 3Κ 二 2 : ι 8 8 4 , 而与=的相关性
很差 : 因此 , Γ 值既反映难解吸态铜的吸附强
度 , 又反映其容量特征 , 而 Φ 值与> 一样 , 仅
反映这部分铜的结合强度 : 这与易解吸态铜正
相反 。
难解吸态铜解吸百分数随 . Σ 吸附量的增
加而减小 3表 η 4 , 表 η 中的 Γ 值为单位吸附量
增加引起的难解吸态铜解吸百分数的下降值 ,
各土壤依 次 为 5 ; % Α ( % Α < ∗ Α ;∗ : 而 根
际土中的 Γ 值均比非根际土中的要小 , 说明根
际土中专性吸附的铜占总吸附态铜量比例大 ,
也说明根际土中铜吸附的增加是由于难解吸态
的增加 : 经统计 , 表 η 中的Γ值与表 的 > 值
有极显著的负相关 3Κ λ 一 2 : 6 8 8 4, 与=也有
一定的相关性 35 二 一 2 : ι 8 4 , 所以该值大小也
反映了难解吸态铜的结合强弱 , 这不同于易解
吸态铜 。
裹 了 各试样难解吸杏铜解吸百分狱的变异情况
ς Φ Γ : ι μ ΦΚ ≅Φ Π 1 1 ϑ Λ Ρ 1 ΟϑΚ ∴ ΝΙϑ Π ∴ 1Κ 1 1Π ΝΦΤ 1 ϑ Λ Ρ ΙΛΛΙΞ
1 Σ ≅Ν≅Μ Ρ 1 Ο ϑ Κ ∗1 Ρ .Σ
试样 α 样 本 数ΖΦ Δ ∴≅1 & ϑ : ϑ Λ ΟΦ” ∴≅1Ο 范 围% Φ 皿Τ1 变异系致. μ
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! 6 : η一ι 。 ! εΨ η 。 7 土 。
!η 2一ι7 。 η εΨ 。 2 士 。
。 2 6
。 2 ι Ψ
。 ! !
。 Ψ
。 62 6
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。 2 7
: 2 仑
表 η 难解吸态铜解吸百分傲30 4与铜吸附Ν 3κ 4关系
ς叻 : η % 1≅Φ ΝΙϑ Π Ο Χ Ι∗ Γ1钾1 1 Π Ρ 1 Ο ϑ Κ∗ΝΙϑ Π ∴ 1Κ Ξ1 1Π ΝΦ吕1 ϑ Λ Ρ Ι ΛΛΙ1 Σ ≅Ν≅Μ Ρ 1 Ο ϑ Κ∗1 Ρ . Σ 30 4 Φ Π Ρ . Σ
Φ Ρ Οϑ Κ ∴ ΝΙϑ Π 3κ 4
试Ζ 压戈 样ΦΔ ∴ ≅〔 样 本 数&# : ϑ Λ Ο ΦΔ ∴ ≅1Ο
0 二 Φ γ Φ κ
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Ψ 。
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一 2 。 Ψ ι
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一 2 : 7
一 2 。 7 6
一 2 。 7 7 6
一 2 : η
一 # 。 Ψ ι
一 # 。 ! ι
外 , 平均解吸百分数与表 ≅ 的> 值有显著的负
相关 3Κ λ 一 2 : 7 8 4 , 与表 Ψ 中的Γ值却有极显
著的正相关 3Κ λ 2 : 8 8 4 : 因此 , 它们均反映
了难解吸态铜的结合强度 , 各土 壤 依 次 为5
; % Α ( % Α < ∗ Α ; ∗ : 表 ι 还表明 , 除 ( % 相
差很小外 , 其余 6 个土壤难解吸态铜解吸百分
数的变异系数均为非根际土大于根际土 , 说明
非根际土中各种组分对铜的专性吸附的机理及
速率影响的差异较大 , 有机组分与无机组分同
时控制着难解吸态铜的解吸过程 : 而在根际土
中 , 由于较多地受有机组分控制 , 故变异相对
较小。
6 : 6 铜解析的根际效应及吸附机理的再析
将易解吸态铜与难解吸态铜的解吸百分数
相加 , 即可得到吸附态铜的总解吸百分数 : 表
7 表明 , 除淀浆白土外 , 其它土壤根际土的解
表 7 土滚中吸附态铜解吸百分橄的变异倩况
ς Φ Γ : 7 μ ΦΚ ΙΦ Π 1 1 ϑ Λ Ρ 1 Ο ϑ Κ ∗ΝΙϑ Π ∴ 1Κ 1 1Π ΝΦ Τ 1 ϑ Λ Φ Ρ : ϑ Κ Ξ
Γ 1 Ρ . Σ ΙΠ : 2 吕
:⋯ !,Ι冉−Τ;甘7:2
。舀,口丹介∀2曰#∃甘‘:二月孟山二
: ∗⊥ 2 : 2 2 :
难解吸态铜解吸百分数的变异,情况3表 ι 4
表明 , 各试样的平均 解 吸 百 分 数 依 次 为 5
;∗ Α < ∗ Α ( % Α ; % , 且根际土高于非 根 际
土 : 这与它们的有机质含量是一致的 , 两者间
有极显著的正相关 3Κ 二 2 : Ψ 8 8 4: 因此 , 可以
认为有机质是难解吸态的主要 载休 之一 另
范 围
% Φ肚 Τ 1 κ 十Ζ王
变异系数
.μ
2 : 2一 Ψ : ! 3Ο。
; % %
。 6一 Ψ 。
。 一 Ψ : ι
6 : ι一丈2
。 6一 Ψ ι
ι : η一 2 η
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η 士 Ψ 。
! 土 ! 。!
7 ! 。 士 7 :
7 ι , 7 士 :
。 ! 士
7 6 : Ψ 土
( %
(% %
: Ψ一 ! : 7 ει ι : 士 2 :
η Ψ : η一7 6 : ι : 7 士 η 。
# 。 2 Ψ ι
# 。 2 Ψ
2 。 2 7
2 。 2 Ψ
#。
#。 ! Ψ
# 。
2 。 2 Ψ
旧卜匕仪口ανΥπΥ四π治
Θ % Σ 66Δ % Τ <0 Κ % , , ! Ι ≅ ≅ ) ϑ
! 期 王建林等5 重金属在根际中的化学行为 + 6! 6
吸百分数均小于非根际土 , 变异系数也有相同
趋势 , 说明根际土中吸附的铜量虽多, 但可解
吸的铜量却小于非根际土 : 因此 , 可以推论 ,
根际土中的难解吸态铜控制了吸附态铜的活苏
性 , 同时根际土中残留的吸附态铜量多于非根
际土中的 。 这可能是由于根系分泌物控制了铜
的归宿 , 使它们成为难以解吸的有机鳌合物 ,
并以这种形式吸附于土壤无机胶体表面 , 反应
后成为十分牢 固的有机无机复合体 : 0 ϑ Σ ΟΟ1Λ
等 「“’的结果表明外加含铜污泥后 , 根际 土 中
铜浓度较低 , 并认为是由于形成了有机配合物
的缘故 , 这与我们的结果是一致的 : 但也有人
在研究土壤 溶液中的铜浓度随季节的变化时 ,
发现在植物生长最旺盛的季节 , 根区土壤铜浓
度的增加大于非根区土壤 , 并认为是根系分泌
物中的有机酸使土壤中的结合态得到活化 Ε: ’ :
这可能与土壤中铜的吸附容量不同有关 , 也可
能是由于 ”. Σ 在根际中的状况与其中 ∴ 9 等环
境因子的变化有关 :
。 以往在研究磷的吸附与解吸动力学时 , 曾
发现磷吸附有滞后现象 、 〔” , 这可能是因 为 存
在吸附与解吸的缓慢反应 、 吸附与解吸速率不
等以及产生了再吸附 : 本研究中也有类似的现
象 : 从表 7 中可以看到 , 除 ; % 在低浓度时及
淀浆白土在高浓度时外 , 吸附态铜的解吸百分
数均小于 2 2 ο , 说明进入土壤中的铜有一部
分不能被解吸 。 除以上原因外 , 还可能是加入
的铜与根系分泌物等土壤活性有机质及无机胶
体形成了难以解吸的鳌合物 , 这从根际土中的
总解吸百分数小于非根际土的3表 7 4可以得到
佐证 : 有人在研究外加铜进入土壤中的形态及
其转化时 , 发现总有相当部分的残留态铜 【6 ’ ,
这与我们的结果是一致的 。 而残留的机理及残
留态铜的成分 , 尚须从动力学及矿物分析等方
面深入研究。
我们可用图 6 来表征铜解吸的根际效应 。
当铜进入土壤后 , 可能先与专性吸 附 位 反 应
+Μ 山: ϑ Κ碑Ρ
岌摆撇5Κ1?Ν
易解吸态铜
− ΙΛΛΙ亡Σ≅ Ν ≅Μ
Ρ1 Ο ϑ Κ诊Ρ . Σ
‘拼叮
铜吸附量
了入 恨际 Ν % Χ ΙΘ ϑ Ο ∗抽 Κ1
Ψ 2 亩≅
. Σ Φ ΡΟ ϑ Κ∗ ΝΙϑ Π
圈 6 铜解吸盈随吸附公的变化及其根际效应
Κ Ι‘ : 6 % 1≅ Φ ΝΙϑ ΠΟ Χ Ι∗ Γ 1Ν , 11 Π .Σ Φ ΡΟϑ Κ ∴ ΝΙϑ Π Φ Π Ρ
Ρ 氏劝Κ∴ ΝΙϑ Π Φ Π Ρ ΙΝΟ Κ ΧΙΘϑ 印Χ1Κ 1 1 ΛΛ1.Ν :
3吸附活化能较低 4 , 饱和后再发生交换吸附 。
在实际情况下 , 更可能是铜吸附开始时以专性
吸附为主 , 同时伴有少量交换吸附 , 表现为易
解吸态铜较少 , 而难解吸态铜较多, 随着吸附
量增加 , 交换吸附渐趋 明显 , 表现为易解吸态
铜增加 , 而难解吸态铜减少。 不论是对易解吸
态铜还是难解吸态铜 , 各土壤均存在不同程度
的根际效应 。
今 考 文 献
王建林 、 陈家坊、 赵美芝 。 27 : 可变电荷表面对磷的
吸 附和解吸动力学 : 环境科学学 报 , 3! 4 5 砚6ι 一 !刁‘
王建林 、 刘芷 宇 : 2 : 重金属在根际中的化学 行 为 5
: 土集对铜吸附的根际效应。 环境科 学 学 报 3待 发
表 4 :
孔维屏 、 武玫玲 、 陈家坊 : 7 ι : 土壤中铜的形鑫及 其
转化 : 环境科学学报 , ι3 4 5 ι 7一7Ψ :
武玫玲 : 7 : 土城对铜离子的专性吸附及其特征的 研
究 : 土坡学报 , η 3一4 5 Ψ 一盛2 :
赵美芝 、 陈家坊 : 7 : 土坡对决酸根离子的吸 附的初
步研 究 : 土坡学报 , 一7 3Θ 4 5 ι 一 ι 2 :
(ΙΠ 1Χ Φ Π , − : ∀ : 1Ν Φ ≅ : 2 Ψ 2 : Ζ1ΦΟ ϑ Π Φ ≅ 比Φ Π Τ 1Ο ΙΠ
伽 , =红 , Ω 皿 Φ Π Ρ .ϑ 1ϑ Π 1 1 Π ΝΚΦ ΝΙϑ Π Ο ΙΠ Ψ 2 ΙΠ Ν五1
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∀ : ∋ ∗∗ Υ 。, ?ϑ ≅。 , 5 ! 3 24