酸性硫酸盐土中硫的形态含量分布和酸化特征3
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3 澳大利亚 ARC 基金会 、广东省自然科学基金资助项目 (980161) 和广东省高等院校博士后科学研究基金资助. 3 3 通讯联系人. 1999 - 05 - 18 收稿 ,1999 - 07 - 19 接受.
584
应 用 生 态 学 报 10 卷
85 ℃真空干燥 48h ,真空中研磨过筛.
2. 2. 2 分析测试方法 土壤 p H 用电位法测定 ,SO24 - 硫酸钡比
浊法测定 ,硫的分级测定根据文献[8 ]的方法进行.
实际总酸度 ( Total Actual Acidity , TAA) TAA 的测定1) . 取
2. 5g 土样加 1mol·L - 1 KCl50ml ,振荡 1h 、静置 16h ,离心过滤 ;
存特征及其与潜在酸性的定量关系 ,旨在加深对酸性 硫酸盐土中硫赋存规律的认识 ,也为酸性硫酸盐土环 境危害机理的研究和环境风险的评价提供科学依据.
2 研究区域概况与研究方法
2. 1 研究区域概况 研究区域在广东省台山市南部广海湾至镇海湾一带的沿
海围田区 (21°34′～22°27′N ,112°18′～113°03′E) . 全年总辐射 平均为 111. 8k 46717kJ ·cm - 2 ,年日照 2006h ,年平均气温 22. 2 ℃,年雨量可达 2270～2460mm ,年蒸发量只有 1546mm ,无霜 期长达 363d , ≥10 ℃有效积温可达 7654 ℃. 滨海平原附近低 山 、丘陵由于暴雨洪水冲刷 ,把粘粒及砂粒冲入大海 ,由海水顶 托在海岸边沉积下来 ,经围垦改良利用形成酸性硫酸盐土等滨 海土壤 ,酸性硫酸盐土的面积有 6020. 27hm2 ,是珠江三角洲酸 性硫酸盐土连片分布面积最大的地区[6 ] . 2. 2 研究方法 2. 2. 1 样品采集与处理 1998 年 4 月采集酸性硫酸盐土土壤 剖面样品 5 个 ,潜在酸性硫酸盐土剖面样品 1 个 ;同时 ,采集砂
应 用 生 态 学 报 1999 年 10 月 第 10 卷 第 5 期 CHIN ESE J OU RNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 1999 ,10 (5) ∶583～588
酸性硫酸盐土中硫的形态含量分布和酸化特征 3
泥田土壤剖面样品 1 个 ,咸田剖面样品 3 个作为对照. 记录采
样点的地形地貌特征 ,用罗盘定位 ,将采样点标注在研究区域 1
∶5 万地形图上. 土样取样深度为 1m ,每隔 20cm 取样 ,共 5 层.
土样用 双 层 塑 料 袋 密 封 防 止 氧 化 , 带 回 实 验 室 后 , 24h 之 内
3 AASS :Actaul acid sulfate soil ,PASS : Potential acid sulfate soil.
取 25ml 滤液 ,电位法测定 p H 值 ,若 p H ≥5. 5 , TAA = 0 ;若 p H < 5. 5 ,0. 05mol·L - 1NaOH 滴定至 p H = 5. 5 ,记录 NaOH 用量.
滨海平原 Coastal plain
滨海平原 Coastal plain
荒稻田 Uncropped
荒旱地 Uncropped
稻田 Rice
稻田 Rice
稻田 Rice
红树林 Mangrove
蔗田 Sugarcane
稻田 Rice
蔗田 Sugarcane
稻田 Rice
0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100
关键词 酸性硫酸盐土 硫 酸化特征
Characteristics of sulf ur forms content distribution and its acidif ication of acid sulfate soils. Wang Jianwu and L uo Shiming ( Instit ute of T ropical and S ubt ropical Ecology , Sout h Chi na A gricult ural U niversity , Guangz hou 510642) . 2Chi n. J . A ppl . Ecol . , 1999 ,10 (5) :583～588. Characteristics of sulfur forms , content , distribution and its acidification of Acid Sulfate Soils (ASS) in t he sout hern coastal regions of Taishan city , Guangdong , are studied. The results show t hat t he sulfur content of ASS is very high , 2 to 6 times t han coastal saline soil , 3 to 9 times t han paddy soil. The sulfate of ASS is mainly in inorganic forms , it covers 82. 3 % to 90. 4 % of t he total sulfur in t he soil. Among t hem , pyrite is t he highest form ; it covers 30. 3 % to 46. 2 % of t he total sulfur in t he soil. The distribution of pyrite in profile is corresponding wit h t he total sulfur. The difference of sulfur content in t he profile and between t he soils is significant . The sulfur is very high in t he place where near t he hill. This means t he suitable sulfur accumulation place is near t he hill. Acidity of ASS is come from pyrite ox2 idation. The acidification cause p H value drops to 5. 5 , even to 2. 83. The potential acidity of ASS is 2 to 3 time high t han t he actual acidity , t he potential environmental risk of ASS is great .
表 1 几种滨海土壤剖面硫和酸度
Table 1 Sulf ur and acidity of some soil prof iles
采样点
土壤类型 地 貌 利用类型 深度
Localit y
Soil type
Landform
Land use
Dept h (cm)
台山冲蒌霞洲 Xiazhou ,Chonglou , Taishan ( TASS1)
王建武 3 3 骆世明 (华南农业大学热带亚热带生态研究所 ,广州 510642)
【摘要】对广东省台山市南部滨海平原酸性硫酸盐土 (以下简称 ASS) S 的形态 、含量 、分布和酸化特征的研究表 明 ,ASS 全硫含量高达 0. 615 % ,比咸田高 2～6 倍 ,比砂泥田高 3～9 倍 ;其硫以无机硫为主 ,占全硫的 82. 3 %～ 90. 4 % ,其中 ,黄铁矿硫的含量最高 ,占全硫的 30. 3 %～46. 2 % ,黄铁矿硫在剖面中的分布与全硫含量同步. ASS 硫含量的空间变异和剖面内部的分异十分显著. ASS 发育过程中 ,适合黄铁矿累积的环境及其持续时间与地形 地貌 (山) 的关系十分密切. ASS 的主要致酸物质是黄铁矿的氧化 ,酸化的 ASS 的 p H 一般在 5. 5 以下 ,最低达 2. 83. ASS 可氧化总酸度一般比实际总酸度高 2～3 倍 ,潜在的环境风险极大.
台山海侨东堤 Dongdi , Haiqiao , Taishan ( TPSS1)
台山海侨护亨 Huheng , Haiqiao , Taishan ( TSS1)
台山海侨东风围 Dongfengwei , Haiqiao , Taishan ( TSS2)
台山海侨东风围 Dongfengwei , Haiqiao , Taishan ( TSS3)
台山海宴安和 Anhe , Haiyan , Taishan ( TPS1)
酸性硫酸 盐土
AASS 3
酸性硫酸 盐土 AASS
酸性硫酸 盐土 AASS
酸性硫酸 盐土 AASS
酸性硫酸 盐土 AASS
潜在酸性 硫酸盐土
PASS 3
咸田 Coastal saline
soil
咸田 Coastal saline soil
Key words Acid sulfate soils , Sulfur , Acidification characteristics.
1 引 言
全球工业化发展背景下 ,酸沉降可能引起的土壤 酸化及其毒性物质的环境危害问题已成为世界范围内 研究的热点. 科学家关注的焦点是外源致酸物质 ,尤其 是酸雨对土壤环境和水环境的危害. 事实上 ,劣质土壤 本身也可能对土壤和水环境造成酸害. 酸性硫酸盐土 就是广泛分布于热带 、亚热带沿海三角洲平原和低洼 地的一种有致酸作用的劣质土壤 ,它不仅在港湾生态 系统中扮演着潜在污染源的角色[7 ] ,而且是温室气体 (CO2) 和 SO2 、H2 S 等毒性气体的排放源之一[1 ] . 90 年 代各地酸性硫酸盐土环境危害事件的频繁发 生[1 ,10～13 ,15～17 ] ,使酸性硫酸盐土的环境危害机理研 究日益受到重视[15 ] . 近年来 ,国外学者对酸性硫酸盐 土还 原 性 硫 及 其 潜 在 酸 度 估 算 方 面 作 了 不 少 研 究[7 ,14 ] ,国内主要在 80 年代结合第二次土壤普查和海 岸带资源调查工作对酸性硫酸盐土硫化学过程及其酸 性表现方面进行了初步探讨[2 ,3 ,5 ,8 ,9 ] ,侧重于酸性硫 酸盐土特殊理化性质的对比分析 ,很少注意其环境风 险的定量测定. 本研究探讨了酸性硫酸盐土中硫的赋
表3酸性硫酸盐土各种形态硫的垂直分布table3contentsofdifferentformsofsulfurinacidsulfursoilsprofiles采样地点locality台山冲蒌霞洲酸性硫酸盐土xiazhouchonglouaasstaishantass1土壤类型soiltype利用类型landuse荒稻田uncropped深度depthcm02020404060608080100020204040606080801000202040406060808010002020404060608080100水溶性硫watersoluble2s00450055009900920097003600350040004500510035003400910056006100450038006500470056交换性硫exchangeable2s00410071007100860108005700740078008100800050004200680053003100180008001900180014黄钾铁矾硫jarosite2s00700089008700950049003700060003001700230030005000270013003700060005004900020003黄铁矿硫fes22s00650104046003590137012901280145012001540378039104050214013401130155007501320167有机硫元素硫organicandelement2s00910102021001810254003500160034004700470048004000130026002700350033004600580035台山海宴新寨围xinzhaiwenhaiyanaasstaishantass2酸性硫酸盐土荒旱地uncropped台山汶村九岗jiugangwencuntaishantass3酸性硫酸盐土aass稻田rice台山海侨东堤dongdihaiqiaotaishantpass1潜在酸性硫酸盐土红树林passmangrove685应用生态学报10卷表4酸性硫酸盐土理化指标相关矩阵分析table4correlationmatrixfor11propertiesn15phph10000ts06426310000ws080683304916ws0394900269
咸田 Coastal saline soil
砂泥田 Paddy
soil
山谷河漫滩 Valley
flood land
滨海平原 Coastal plain
溺谷 Liman
滨海平原 Coastal plain
滨海平原 Coastal plain
沼泽 Marsh
滨海平原 Coastal plain
滨海平原 Coastal plain
台山海宴新寨围 Xinzhaiwei , Haiyan , Taishan ( TASS2)
台山汶村九岗 Jiugang ,Wencun , Taishan ( TASS3)
台山海宴沙头 Shatou , Haiyan , Taishan ( TASS4)
台山海宴南泮里 NanSS5)
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应 用 生 态 学 报 10 卷
85 ℃真空干燥 48h ,真空中研磨过筛.
2. 2. 2 分析测试方法 土壤 p H 用电位法测定 ,SO24 - 硫酸钡比
浊法测定 ,硫的分级测定根据文献[8 ]的方法进行.
实际总酸度 ( Total Actual Acidity , TAA) TAA 的测定1) . 取
2. 5g 土样加 1mol·L - 1 KCl50ml ,振荡 1h 、静置 16h ,离心过滤 ;
存特征及其与潜在酸性的定量关系 ,旨在加深对酸性 硫酸盐土中硫赋存规律的认识 ,也为酸性硫酸盐土环 境危害机理的研究和环境风险的评价提供科学依据.
2 研究区域概况与研究方法
2. 1 研究区域概况 研究区域在广东省台山市南部广海湾至镇海湾一带的沿
海围田区 (21°34′～22°27′N ,112°18′～113°03′E) . 全年总辐射 平均为 111. 8k 46717kJ ·cm - 2 ,年日照 2006h ,年平均气温 22. 2 ℃,年雨量可达 2270～2460mm ,年蒸发量只有 1546mm ,无霜 期长达 363d , ≥10 ℃有效积温可达 7654 ℃. 滨海平原附近低 山 、丘陵由于暴雨洪水冲刷 ,把粘粒及砂粒冲入大海 ,由海水顶 托在海岸边沉积下来 ,经围垦改良利用形成酸性硫酸盐土等滨 海土壤 ,酸性硫酸盐土的面积有 6020. 27hm2 ,是珠江三角洲酸 性硫酸盐土连片分布面积最大的地区[6 ] . 2. 2 研究方法 2. 2. 1 样品采集与处理 1998 年 4 月采集酸性硫酸盐土土壤 剖面样品 5 个 ,潜在酸性硫酸盐土剖面样品 1 个 ;同时 ,采集砂
应 用 生 态 学 报 1999 年 10 月 第 10 卷 第 5 期 CHIN ESE J OU RNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 1999 ,10 (5) ∶583～588
酸性硫酸盐土中硫的形态含量分布和酸化特征 3
泥田土壤剖面样品 1 个 ,咸田剖面样品 3 个作为对照. 记录采
样点的地形地貌特征 ,用罗盘定位 ,将采样点标注在研究区域 1
∶5 万地形图上. 土样取样深度为 1m ,每隔 20cm 取样 ,共 5 层.
土样用 双 层 塑 料 袋 密 封 防 止 氧 化 , 带 回 实 验 室 后 , 24h 之 内
3 AASS :Actaul acid sulfate soil ,PASS : Potential acid sulfate soil.
取 25ml 滤液 ,电位法测定 p H 值 ,若 p H ≥5. 5 , TAA = 0 ;若 p H < 5. 5 ,0. 05mol·L - 1NaOH 滴定至 p H = 5. 5 ,记录 NaOH 用量.
滨海平原 Coastal plain
滨海平原 Coastal plain
荒稻田 Uncropped
荒旱地 Uncropped
稻田 Rice
稻田 Rice
稻田 Rice
红树林 Mangrove
蔗田 Sugarcane
稻田 Rice
蔗田 Sugarcane
稻田 Rice
0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100 0～20 20～40 40～60 60～80 80～100
关键词 酸性硫酸盐土 硫 酸化特征
Characteristics of sulf ur forms content distribution and its acidif ication of acid sulfate soils. Wang Jianwu and L uo Shiming ( Instit ute of T ropical and S ubt ropical Ecology , Sout h Chi na A gricult ural U niversity , Guangz hou 510642) . 2Chi n. J . A ppl . Ecol . , 1999 ,10 (5) :583～588. Characteristics of sulfur forms , content , distribution and its acidification of Acid Sulfate Soils (ASS) in t he sout hern coastal regions of Taishan city , Guangdong , are studied. The results show t hat t he sulfur content of ASS is very high , 2 to 6 times t han coastal saline soil , 3 to 9 times t han paddy soil. The sulfate of ASS is mainly in inorganic forms , it covers 82. 3 % to 90. 4 % of t he total sulfur in t he soil. Among t hem , pyrite is t he highest form ; it covers 30. 3 % to 46. 2 % of t he total sulfur in t he soil. The distribution of pyrite in profile is corresponding wit h t he total sulfur. The difference of sulfur content in t he profile and between t he soils is significant . The sulfur is very high in t he place where near t he hill. This means t he suitable sulfur accumulation place is near t he hill. Acidity of ASS is come from pyrite ox2 idation. The acidification cause p H value drops to 5. 5 , even to 2. 83. The potential acidity of ASS is 2 to 3 time high t han t he actual acidity , t he potential environmental risk of ASS is great .
表 1 几种滨海土壤剖面硫和酸度
Table 1 Sulf ur and acidity of some soil prof iles
采样点
土壤类型 地 貌 利用类型 深度
Localit y
Soil type
Landform
Land use
Dept h (cm)
台山冲蒌霞洲 Xiazhou ,Chonglou , Taishan ( TASS1)
王建武 3 3 骆世明 (华南农业大学热带亚热带生态研究所 ,广州 510642)
【摘要】对广东省台山市南部滨海平原酸性硫酸盐土 (以下简称 ASS) S 的形态 、含量 、分布和酸化特征的研究表 明 ,ASS 全硫含量高达 0. 615 % ,比咸田高 2～6 倍 ,比砂泥田高 3～9 倍 ;其硫以无机硫为主 ,占全硫的 82. 3 %～ 90. 4 % ,其中 ,黄铁矿硫的含量最高 ,占全硫的 30. 3 %～46. 2 % ,黄铁矿硫在剖面中的分布与全硫含量同步. ASS 硫含量的空间变异和剖面内部的分异十分显著. ASS 发育过程中 ,适合黄铁矿累积的环境及其持续时间与地形 地貌 (山) 的关系十分密切. ASS 的主要致酸物质是黄铁矿的氧化 ,酸化的 ASS 的 p H 一般在 5. 5 以下 ,最低达 2. 83. ASS 可氧化总酸度一般比实际总酸度高 2～3 倍 ,潜在的环境风险极大.
台山海侨东堤 Dongdi , Haiqiao , Taishan ( TPSS1)
台山海侨护亨 Huheng , Haiqiao , Taishan ( TSS1)
台山海侨东风围 Dongfengwei , Haiqiao , Taishan ( TSS2)
台山海侨东风围 Dongfengwei , Haiqiao , Taishan ( TSS3)
台山海宴安和 Anhe , Haiyan , Taishan ( TPS1)
酸性硫酸 盐土
AASS 3
酸性硫酸 盐土 AASS
酸性硫酸 盐土 AASS
酸性硫酸 盐土 AASS
酸性硫酸 盐土 AASS
潜在酸性 硫酸盐土
PASS 3
咸田 Coastal saline
soil
咸田 Coastal saline soil
Key words Acid sulfate soils , Sulfur , Acidification characteristics.
1 引 言
全球工业化发展背景下 ,酸沉降可能引起的土壤 酸化及其毒性物质的环境危害问题已成为世界范围内 研究的热点. 科学家关注的焦点是外源致酸物质 ,尤其 是酸雨对土壤环境和水环境的危害. 事实上 ,劣质土壤 本身也可能对土壤和水环境造成酸害. 酸性硫酸盐土 就是广泛分布于热带 、亚热带沿海三角洲平原和低洼 地的一种有致酸作用的劣质土壤 ,它不仅在港湾生态 系统中扮演着潜在污染源的角色[7 ] ,而且是温室气体 (CO2) 和 SO2 、H2 S 等毒性气体的排放源之一[1 ] . 90 年 代各地酸性硫酸盐土环境危害事件的频繁发 生[1 ,10～13 ,15～17 ] ,使酸性硫酸盐土的环境危害机理研 究日益受到重视[15 ] . 近年来 ,国外学者对酸性硫酸盐 土还 原 性 硫 及 其 潜 在 酸 度 估 算 方 面 作 了 不 少 研 究[7 ,14 ] ,国内主要在 80 年代结合第二次土壤普查和海 岸带资源调查工作对酸性硫酸盐土硫化学过程及其酸 性表现方面进行了初步探讨[2 ,3 ,5 ,8 ,9 ] ,侧重于酸性硫 酸盐土特殊理化性质的对比分析 ,很少注意其环境风 险的定量测定. 本研究探讨了酸性硫酸盐土中硫的赋
表3酸性硫酸盐土各种形态硫的垂直分布table3contentsofdifferentformsofsulfurinacidsulfursoilsprofiles采样地点locality台山冲蒌霞洲酸性硫酸盐土xiazhouchonglouaasstaishantass1土壤类型soiltype利用类型landuse荒稻田uncropped深度depthcm02020404060608080100020204040606080801000202040406060808010002020404060608080100水溶性硫watersoluble2s00450055009900920097003600350040004500510035003400910056006100450038006500470056交换性硫exchangeable2s00410071007100860108005700740078008100800050004200680053003100180008001900180014黄钾铁矾硫jarosite2s00700089008700950049003700060003001700230030005000270013003700060005004900020003黄铁矿硫fes22s00650104046003590137012901280145012001540378039104050214013401130155007501320167有机硫元素硫organicandelement2s00910102021001810254003500160034004700470048004000130026002700350033004600580035台山海宴新寨围xinzhaiwenhaiyanaasstaishantass2酸性硫酸盐土荒旱地uncropped台山汶村九岗jiugangwencuntaishantass3酸性硫酸盐土aass稻田rice台山海侨东堤dongdihaiqiaotaishantpass1潜在酸性硫酸盐土红树林passmangrove685应用生态学报10卷表4酸性硫酸盐土理化指标相关矩阵分析table4correlationmatrixfor11propertiesn15phph10000ts06426310000ws080683304916ws0394900269
咸田 Coastal saline soil
砂泥田 Paddy
soil
山谷河漫滩 Valley
flood land
滨海平原 Coastal plain
溺谷 Liman
滨海平原 Coastal plain
滨海平原 Coastal plain
沼泽 Marsh
滨海平原 Coastal plain
滨海平原 Coastal plain
台山海宴新寨围 Xinzhaiwei , Haiyan , Taishan ( TASS2)
台山汶村九岗 Jiugang ,Wencun , Taishan ( TASS3)
台山海宴沙头 Shatou , Haiyan , Taishan ( TASS4)
台山海宴南泮里 NanSS5)