文 献 综 述

1. 什么是土壤团聚体

土壤团聚体是土壤的重要组成部分，是土壤中最基本的物质和功能单元^[1]。目前，关于土壤团聚体结构的形成主要有两种观点^[2]，观点一认为土壤是由小团聚体团聚后在形成大团聚体的，而另一种观点认为大团聚体首先形成，然后小团聚形成于大团聚体内部的有机质颗粒周围或当有机质分解，大团聚体破碎成小团聚体。不同粒径的团聚体因为其与有机物和矿物质结合方式不同，所以它们对有毒物和重金属的束缚能力以及在生物有效性上存在巨大差异^[3]。同时土壤团聚体的形成受成土条件、水热条件、植被覆盖等影响，另外团聚体的形成也影响土壤透气性、土壤导水率等影响作物产量。因此，团聚体既是土壤物质结构的重要基础，也是反应土壤肥力的重要指标^[4]。

2. 重金属在不同粒径团聚体中的分布

土壤中的重金属在不同粒径的团聚体中分布存在明显不同，如汤志云等^[5]发现，重金属Cu、Cd元素及有机物的浓度随着团聚体粒径减小有不断增高的趋势，表明团聚体粒径越小，有机碳与其作用程度越高，富集金属的能力越强。王曲漪等^[6]研究发现，谷里铜矿周围土壤中，Pb在砂粒级（gt;0.2 mm）团聚体颗粒含量最高，而Cu和Zn在粘粒级(lt;0.002mm)土壤团聚体中分布最高，粘粒级（lt;0.002 mm）团聚体颗粒具有相对较高的有机质（OM）含量、阳离子交换量（CEC）、游离氧化铝含量（Al_d）和游离氧化铁含量（Fe_d）。其次重金属的存在也能改变不同粒径团聚体的产生。如有研究发现，污染稻田中土壤团聚体最大粒径的砂粒团聚体的数量远低于非污染稻田，而其它各组分均高于非污染稻田^[7],表明重金属的存在抑制了较大土壤团聚体的形成。

3. 团聚体解吸动力学研究

土壤的污染程度取决于土壤中重金属的含量，而吸附和解吸是影响土壤中重金属的浓度主要因素，土壤重金属的吸附/解吸是影响土壤系统中重金属迁移性和归趋的主要过程，尤其大大影响重金属的生物可利用性及其在食物链中的传递等^[8]。研究土壤团聚体对重金属的吸附解吸过程更接近于土壤中金属转移的实际情况，其结果有助于作为预防和修复土壤的重金属污染提供依据。因此，有必要对团聚体进行解吸动力学研究。

一些研究表明，重金属在土壤以及土壤团聚体的吸附/解吸过程与土壤以及土壤团聚体的有机质含量（OM）、游离氧化铁Fed、游离氧化铝 Ald等参数有很大相关性^[9]。土壤有机质、游离氧化铁、氧化铝含量越多,对金属离子亲合力越强,吸附的重金属离子越不容易被解吸^[10-13]，如马海清发现中，原土和团聚体颗粒Cu² 的解吸率大小顺序为粗粉砂级gt;粉砂级gt;原土gt;砂粒级gt;粘粒级,恰好与团聚体中有机质、游离氧化铁、氧化铝含量大小顺序相反^[10]。又有研究表明，在相同淋洗剂的情况下，不同粒径的团聚体对不同金属的解吸量不同。如EDTA对不同粒径水稳团聚体重金属解吸实验中^[6]，对于Cu和Zn来说，在粘粒级和细粉砂粒级颗粒中解吸量相对较高;而对于Pb来说，细粉砂级解吸量最高，砂粒级解吸量最低。以上充分说明，团聚体对重金属的解吸量与团聚体自身性质有很大的关系。团聚体动力学的另一个方面是解吸速率的研究。资料显示重金属解吸过程分为两个阶段，先是快速增长解吸阶段主要解吸来自土壤胶体表面的低能量吸附位点的金属离子，然后趋于平缓的慢解吸阶段主要是解吸来自较高能量的吸附位点的金属离子。

目前团聚体解吸重金属过程经常用以下几种方法来描述（1）Elovich方程^[15] q_t =a blnt (2)指数方程（双常数方程）q_t=at^b （3）抛物线扩散方程q_t=a bt^1/2 （4）一级动力学方程ln(1-q_t/q_∞)=k_at上述式中t为反应时间，a、b为动力学方程参数（在不同方程中其含义不同），k_a为一级反应动力学的表现速率常数，q_t为t时间内累积的解吸量，q_∞为表现平衡的解吸量。Elovich方程能描述慢反应扩散机制，如解吸结果能用Elovich方程很好地拟合，则说明实验过程为一非均相扩散过程^[17]。双常数方程又称为修正的Frendlich方程，也用来反映土壤颗粒能量分布的非均质性。抛物线扩散方程常用来描述离子在固相颗粒内的扩散过程，常数b值则代表了离子的表观扩散速率。而符合一级反动力学方程，则说明团聚体对重金属的解吸速率是由土壤表面覆盖度单一因素控制。

不同研究者对不同土壤用不同的方程来描述重金属的解吸动力学，拟合程度存在差异。如王曲漪等^[6]对谷里铜矿污染土壤各重金属的解吸行为通过抛物线模型、双常数方程、一级动力学方程和Elovich方程对其化学反应的数据进行拟合，发现Elovich方程拟合程度最高，双常数模型次之。而马海清等^[10]的对水稻土团聚体解吸Cu² 的动力学模拟中一级动力学方程具有很高的相关性。薛泉宏等^[18]用各种动力学模型对陕西五种黄土性土壤对K 的吸附解吸进行拟合，发现k 吸附、解吸反应可以用一级反应方程和Elovich方程很好地描述。最佳拟合方程不同的原因，可能与土壤团聚体类型、重金属种类、实验方法等有关。