酸沉降对土壤地球化学过程的影响

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1、地质地球化学2002年第30卷第4期68GEOLOGY-GEOCHEISTRYl.30，N.4，2002文章编号：1008-0244（2002）04-0068-07酸沉降对土壤地球化学过程的影响许第发，钟天祥，徐冬梅，刘广深（浙江大学环境科学研究所，浙江杭州310027）摘要：酸沉降通过影响土壤组分的化学行为进而影响土壤地球化学过程。本文就该领域的目前研究进展做了较详细的论述。考察了酸化条件下土壤中盐基离子和铝、硅的释放淋失及硅对铝毒的缓解作用；论述了酸沉降通过影响土壤中微量金属及稀土离子沉淀-

2、溶解、吸附-解吸、络合-解离、氧化-还原平衡进而影响其存在形态和化学行为；同时关注了酸沉降对C、N、S、P循环转化直接和间接的影响。关键词：酸沉降；土壤组分；化学行为；循环转化中图分类号：X142文献标识码：A酸雨是指pH值小于5.6的雨水，也包括雪、Ca、）的交换反应，伴随着盐基离子的大量淋霜、露、雾等其它形式的大气降水。酸雨是通俗的失、初级缓冲体系缓冲能力的减弱或耗尽，土壤对叫法，科学上称作酸沉降，包括湿沉降如酸雨、酸输入质子的缓冲作用向次级缓冲体系过渡。次级雪、酸雾和干沉降如二氧化硫（SO

3、2）、氮氧化物缓冲体系是动力学上较慢的土壤矿物风化过程，（NOX）、氯化合物（HCl）等气体酸性物。我国是继主要表现为土壤中原生及次生铝硅酸盐的酸性水欧洲、北美之后，在世界上出现的第三大酸雨区。解，在此过程中除Al3+、S（iOH）外，同时伴随有4近年来，由于燃煤和汽车尾气等造成的污染，使我盐基的释放，以补偿可溶态和交换态盐基的淋国的酸性沉降物，尤其是酸雨有愈演愈烈之势，并失［3］。降水酸度及酸雨淋溶量对土壤盐基离子、且呈硫酸型［1~2］。这些外部输入的大量氢离子对［4~8］铝和硅释出的影响已见

4、有很多研究报道。大气酸沉降的主要受体———土壤最直接的影响就这里值得一提的是，由酸雨导致的铝异常富是引起土壤pH值降低和盐基饱和度减少，造成集明显抑制植物根伸长，妨碍根的生长和吸收功土壤酸化。酸沉降通过影响土壤中一系列物理、能［9］及光合作用的能力。当土壤溶液中Ca/Al接化学、生物的性质，进而影响土壤中营养离子、稀近1时，即对植物产生毒害作用［10］。铝通过食物土元素及有毒重金属离子的环境化学行为，并且链及饮用水对动物和人的危害更是不容忽通过更为复杂的机制影响主要以有机形态存在于［11~13］

5、视。铝作为一种有毒元素越发引起人们的土壤中的C、N、S、P的循环转化。关注。可以认为：酸作用下土壤中硅的释出可以!酸化条件下盐基离子和Al、Si的有效缓解Al的生物毒性，减缓土壤pH的下降辐释放淋失度。有研究表明，加硅处理的酸性土壤可以促进植物对某些营养元素的吸收，降低地上部分铝的在酸沉降条件下，土壤中发生的化学过程实［14］含量，对根际土壤的酸化有一定的缓冲作用。质上是土壤组分对H+缓冲作用的表现。国内外唐志华［15］指出：生物体的进化是通过pH值和必研究表明，土壤对酸沉降的缓冲作用分别是由初

6、不可少的过量硅的缓解拮抗来防止铝中毒的。在级缓冲体系和次级缓冲体系来完成。初级缓冲体土壤溶液中，铝主要以Al3+、A（lOH）2+、A（lOH）2+系表现为土壤阳离子，主要为盐基离子（K、Na、和A（lOH）-等可溶性离子存在。各形态与pH关4系如图1。在我国南方一些长期受酸雨影响的区收稿日期：2002-06-21；修回日期：2002-03-20域，土壤中活性铝的含量非常高。因此，可通过向第一作者简介：刘广深（1964—），男，教授，博士，环境地球化学专土壤中添加含硅矿料并配合施用土壤改良剂的方

7、业。第4期许第发等：酸沉降对土壤地球化学过程的影响69法来减缓铝毒。率，图2［16］示出了一些微量金属元素移动性与pH关系。可见对于微量植物营养元素来说，这种作用可以增大金属离子有效浓度、促进植物的生长发育，但对于环境污染元素来说，它的溶出不仅会增大对生物的毒性，而且通过迁移作用污染水源。土壤重金属（Cu，Pb）的水溶态和交换态含量随土壤pH的升高而降低［18］。土壤中活性Co亦与pH呈负相关［19］。陈英旭等［20］指出，低pH条件下，土壤中水溶性和代换性Cr浓度显著增加。对三种紫色土所作的实

8、验表明：在其他条件相同的情况下，酸性土中可溶性Ni的比例较石灰土中为大，这主要是因为酸性土pH更低的缘故［21］。图1土壤溶液的可溶性铝与pH关系［16］Fig.1.RelationshipbetweensolubleAlandpHinsoilsolution.!微量金属离子的活化土壤中含有多种微量金属元素，其中Fe、Mn、Cu、Zn为植物、动物和人体所必需；Cr、Co和Ni为动物和人而并非植物所需，称其为生命元素。Pb、Hg、Cd等为对生物体有毒害作用的环境污染元素，其实，即便是生物营养元素，