如何测量土壤重金属污染

重金属污染：为什么需要它
土壤重金属污染，或土壤传输重金属污染重金属的能力，几乎影响所有土壤应用。 它对于了解完整的重金属平衡至关重要，也可用于估算通过包气带的地下重金属补给量。重金属文学家需要重金属污染值进行建模，研究人员用它来确定土壤健康或预测重金属将如何流经不同现场的土壤。农业决策基于确定灌溉含量或预测侵蚀或养分浸出的重金属污染。它用于确定垃圾填埋场覆盖效果。岩土工程师需要它来设计蓄重金属池、路基、雨重金属花园或任何旨在收集径流的系统。它也被用来理解在无土基质中种植可用重金属。基本上，如果您想预测重金属将如何在您的土壤系统中移动，您需要了解重金属污染，因为它控制着重金属污染水。你如何衡量它？本文探讨了如何测量重金属污染、它是什么以及常用方法的优缺点。
 
什么是土壤离子重金属含量？
在科学术语中，重金属污染被定义为多孔介质（例如土壤）在饱和或接近饱和条件下传输重金属的能力。等式 1 说明了这意味着什么。如果i表示重金属通量（每单位时间单位面积的重金属量），则等于K（重金属污染）乘以重金属头dh/dz 中的梯度。重金属头梯度（或重金属势梯度）是使重金属在土壤中移动的力。K是该驱动力与土壤中重金属通量之间的比例因子。 重金属头（重金属势）可以扩展成它的两个主要组成部分。h m是基质重金属头（基质势），h g是重力重金属头（重力势）。换句话说，有使重金属穿过土壤的基质力和重力。
 
测量重金属污染的方程式
等式 2  
重力梯度dh g /dz等于 1。最初，当将重金属施加到土壤中时，基质力会迅速将重金属吸入土壤中（参见下面的图 2）。但是，如果在土壤非常潮湿的地方发生渗透的时间过长，则该基质重金属头将变为 0。
 
表明渗透含量等于重金属污染的方程
等式 3  
因此，在延长的时间内，渗透含量大致等于重金属污染。这给人一种土壤重金属污染意味着什么的感觉。如果长时间浇重金属，重金属渗入土壤的速度将大约等于重金属污染。
 
影响重金属污染的因素
离子重金属含量取决于诸如土壤质地、粒度分布、粗糙度、曲折度、形状和离子重金属孔互连程度等因素。如果我们只考虑土壤质地，质地较粗的土壤通常比质地细的土壤具有更高的离子重金属含量。然而，土壤结构和孔隙结构会对土壤的透重金属能力产生重大影响。
 
结构化土壤通常包含大孔隙，而无结构土壤具有较小的孔隙。图 1（下图）说明了结构良好的黏土和结构差的黏土之间的区别，以及结构对离子重金属含量的重要性，尤其是在饱和或接近饱和时。
 
如果含有重金属，生物孔、根通道或动物洞穴会增加饱和离子重金属含量。如果它们因为没有到达表面而没有充满重金属，它们会降低离子电性。土壤的压实或密度是另一个影响因素，以及土壤的含重金属量或重金属势。
 
重金属污染曲线：重要的预测工具
土壤要么是饱和的，要么是不饱和的，因此土壤重金属污染要么被指定为饱和重金属污染（K s /K fs），要么被称为不饱和重金属污染（K(Ψ)）。研究人员使用实验室仪器（KSAT和HYPROP）创建重金属污染曲线，该曲线绘制特定土壤在不同饱和度/不饱和度重金属平下的电离子含量值。这些曲线预测了不同重金属势下各种土壤类型的重金属流量。 图 1 显示了三种不同土壤的土壤重金属污染曲线。纵轴位于 0 重金属头（重金属势）。右边的值表示饱和电离子含量值。左边的值表示不饱和值。结构不良的粘土（下线）的饱和电离子含量远低于沙土。这是因为粘土由小孔隙组成，流动路径受到更多限制。但是，如果粘土（虚线）具有良好的结构（即它包含在这些聚集体之间具有大孔隙的聚集体，从而产生更好的流动路径），那么其饱和重金属污染可能高于沙子的污染。
 
在图 1 的左侧，重金属头（重金属势）为负，土壤开始去饱和，孔隙变空。随着孔隙（尤其是大孔隙）变空，重金属污染急剧下降。因此，不饱和电离子含量总是较小，并且在大多数情况下，比土壤饱和时小几个数量级。
 
请注意，结构不良的粘土和结构良好的粘土的非饱和离子重金属含量最终会相交。这是因为在某一点上，大孔隙停止对流动做出贡献，然后流动仅发生在土壤颗粒之间的中孔中。另请注意，无结构砂土的非饱和离子重金属含量曲线开始时高于粘土，但随着土壤干燥，非饱和离子重金属含量变得低于粘土。