重金属的土水分配行为研究——根际土壤溶液采样器的应用
①基金项目：国家自然科学基金项目（40772155）、咸宁学院重点项目（BK0704）和生物地质与环境地质教育部重点实验室开放基金项目（BGEG0809） 资助。作者简介：郝汉舟（1970－），男，湖北英山人，博士，主要从事生态修复的教学与科研工作。E-mail: haohz110@163.com
在开挖的土壤剖面上采用负压式土壤溶液采样器采 集土壤溶液。在剖面深度 20、40、60、80、130、 160 cm 处埋置陶瓷头。土壤溶液采集有以下步骤：
①清洗。第一次使用的新仪器，在安装前用稀酸洗 干净并用蒸馏水浸泡陶瓷头 24 h 以上。②埋置。用 直径略大于陶瓷头的土钻在预定的剖面深度处打
孔，打孔时略向下倾斜，将土钻中的土壤取出，过
筛去掉粗砂和石砾，加水搅和成泥浆倒回孔中，把 陶瓷头放入孔中央，使泥浆没过陶瓷头，加土压实 密封防止大气进入。③连接。把陶瓷头通气支管用 金属杆堵塞，确保密闭。④润洗。按压真空泵抽气， 使瓶内气压为 -0.7 个标准大气压。初抽取的溶液 并不取样，只用于润洗陶瓷头、导管和采样瓶。⑤ 采样。在负压达到要求时，经过润洗后即可进行采 样。
土壤及土壤溶液中 Cu 和 Zn 用 IRIS Intrepid 全谱 仪测定（检测方法依据 DZ/T0064-93），Cd 用 M6 石 墨炉原子吸 收分光光度 计测定（检 测方法依据 GB5750-85 ）。土壤溶 液 pH 用美 国哈希 HACH sensION4 便携式 pH 计测定。土壤有机 C 用用重铬酸 钾氧化-外加热法测定。
2分析与讨论
2.1土壤溶液重金属浓度
不同深度土壤溶液中的重金属浓度见表 1，大值 和小值相差 2 个数量级。其中，在 20 cm 深度上，
溶液中的 Cu 浓度范围为 0.001 ~ 0.404 mg/L，平均值 为 0.018 mg/L；Cd 浓度范围为 0.01 ~ 0.08 μg/L，平均
值为 0.06 μg/L；Zn 浓度范围为 0.034 ~ 0.343 mg/L，平
均值为 0.095 mg/L。
表 1 不同深度土壤溶液中 Cu、Cd、Zn 浓度描述统计（n = 24）（mg/L）
Table 1 Cu, Cd and Zn concentrations in soil solution at different depths
| 深度 | 平均值 0.018 0.026 0.021 0.023 0.022 0.008 | Cu (mg/L) 小值大值 0.0010.404 0.0010.126 0.0010.059 0.0050.064 0.0020.051 0.0010.019 | CV 0.004 0.009 0.005 0.005 0.004 0.002 | | 平均值 0.06 0.10 0.10 0.12 0.08 0.06 | Cd (μg/L) 小值大值 0.010.08 1.6 0.20 1.7 0.14 0.060.14 0.050.09 0.040.08 | CV 0.002 0.003 0.001 0.004 0.002 0.003 | | 平均值 0.095 0.080 0.092 0.100 0.076 0.059 | Zn (mg/L) 小值大值 0.0340.343 0.0040.260 0.0070.211 0.0310.260 0.0080.189 0.0180.110 | CV 0.024 0.019 0.017 0.018 0.016 0.008 |
| | | | | | | | | | | | | | |
| | | | | | | | | | | | | | |
| 20 | | | | | | | | | | | | | | |
| 40 | | | | | | | | | | | | | | |
| 60 | | | | | | | | | | | | | | |
| 80 | | | | | | | | | | | | | | |
| 130 | | | | | | | | | | | | | | |
| 160 | | | | | | | | | | | | | | |
在对溶液中重金属进行对数转换后作为因变量， 用土壤溶液中理化性质作为自变量，进行多元线性回 归。自变量进入方程选择逐步回归方法（stepwise），
是土壤溶液pH、土壤中重金属浓度（Mtotal ）、土壤有 机碳（Corg ）的函数：
()()
有log(Corg )、pH、log(Zntotal) 进入方程。
log M solution
=a +
b ´ pH + c ´
log M total
从表 2 可知，对于土壤溶液中Cu来讲，只有土壤
+d ´
log (Corg )
（2）
溶液中有机C（Corg ）进入了方程，其他土壤理化性质 没有作为自变量进入方程。对于土壤溶液中Cd来讲， 只有土壤溶液pH进入了方程。对于土壤溶液中的Zn， 土壤溶液pH和土壤中的Zn浓度都作为自变量进入方 程。已有资料报道[10]，土壤溶液中的重金属（Msolution ）
该模型中a、b、c、d为常数。该模型前提假设是土壤
溶液中的离子和H+ 竞争土壤的吸附位。该模型对来自 与田间和认为污染的土壤进行回归预测，对土壤溶液 中的Cu、Cd、Zn，方程的决定系数分别为 0.611、0.884、 0.618[10]。
表 2 土壤溶液中重金属预测方程
Table 2 Prediction equations for heavy metal in soil solution
在本研究中，Cd、Zn的线性回归方程中，pH能解
释方差变异的 42.3% 和 64.5%。无论是土壤溶液中的 有机C还是土壤黏粒含量，作为自变量进入方程后不能 进一步提高决定系数R2的大小。对于Cd和Zn，pH是 重要的预测土壤溶液中重金属的因子，土壤溶液中的 土壤有机质没有相同的预测效果。从回归方程可以看 出，土壤溶液中的Cu和Cd、Zn完全不一样，土壤溶液 中的有机质能够解释方程变异的 32.2%，土壤溶液pH
