重金屬污染：為什么需要它
土壤重金屬污染，或土壤傳輸重金屬污染重金屬的能力，幾乎影響所有土壤應(yīng)用。 它對(duì)于了解完整的重金屬平衡至關(guān)重要，也可用于估算通過包氣帶的地下重金屬補(bǔ)給量。重金屬文學(xué)家需要重金屬污染值進(jìn)行建模，研究人員用它來(lái)確定土壤健康或預(yù)測(cè)重金屬將如何流經(jīng)不同現(xiàn)場(chǎng)的土壤。農(nóng)業(yè)決策基于確定灌溉含量或預(yù)測(cè)侵蝕或養(yǎng)分浸出的重金屬污染。它用于確定垃圾填埋場(chǎng)覆蓋效果。巖土工程師需要它來(lái)設(shè)計(jì)蓄重金屬池、路基、雨重金屬花園或任何旨在收集徑流的系統(tǒng)。它也被用來(lái)理解在無(wú)土基質(zhì)中種植可用重金屬?；旧?，如果您想預(yù)測(cè)重金屬將如何在您的土壤系統(tǒng)中移動(dòng)，您需要了解重金屬污染，因?yàn)樗刂浦亟饘傥廴舅?。你如何衡量它？本文探討了如何測(cè)量重金屬污染、它是什么以及常用方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
 
什么是土壤離子重金屬含量？
在科學(xué)術(shù)語(yǔ)中，重金屬污染被定義為多孔介質(zhì)（例如土壤）在飽和或接近飽和條件下傳輸重金屬的能力。等式 1 說(shuō)明了這意味著什么。如果i表示重金屬通量（每單位時(shí)間單位面積的重金屬量），則等于K（重金屬污染）乘以重金屬頭dh/dz 中的梯度。重金屬頭梯度（或重金屬勢(shì)梯度）是使重金屬在土壤中移動(dòng)的力。K是該驅(qū)動(dòng)力與土壤中重金屬通量之間的比例因子。 重金屬頭（重金屬勢(shì)）可以擴(kuò)展成它的兩個(gè)主要組成部分。h m是基質(zhì)重金屬頭（基質(zhì)勢(shì)），h g是重力重金屬頭（重力勢(shì)）。換句話說(shuō)，有使重金屬穿過土壤的基質(zhì)力和重力。
 
測(cè)量重金屬污染的方程式
等式 2  
重力梯度dh g /dz等于 1。最初，當(dāng)將重金屬施加到土壤中時(shí)，基質(zhì)力會(huì)迅速將重金屬吸入土壤中（參見下面的圖 2）。但是，如果在土壤非常潮濕的地方發(fā)生滲透的時(shí)間過長(zhǎng)，則該基質(zhì)重金屬頭將變?yōu)?0。
 
表明滲透含量等于重金屬污染的方程
等式 3  
因此，在延長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，滲透含量大致等于重金屬污染。這給人一種土壤重金屬污染意味著什么的感覺。如果長(zhǎng)時(shí)間澆重金屬，重金屬滲入土壤的速度將大約等于重金屬污染。
 
影響重金屬污染的因素
離子重金屬含量取決于諸如土壤質(zhì)地、粒度分布、粗糙度、曲折度、形狀和離子重金屬孔互連程度等因素。如果我們只考慮土壤質(zhì)地，質(zhì)地較粗的土壤通常比質(zhì)地細(xì)的土壤具有更高的離子重金屬含量。然而，土壤結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)土壤的透重金屬能力產(chǎn)生重大影響。
 
結(jié)構(gòu)化土壤通常包含大孔隙，而無(wú)結(jié)構(gòu)土壤具有較小的孔隙。圖 1（下圖）說(shuō)明了結(jié)構(gòu)良好的黏土和結(jié)構(gòu)差的黏土之間的區(qū)別，以及結(jié)構(gòu)對(duì)離子重金屬含量的重要性，尤其是在飽和或接近飽和時(shí)。
 
如果含有重金屬，生物孔、根通道或動(dòng)物洞穴會(huì)增加飽和離子重金屬含量。如果它們因?yàn)闆]有到達(dá)表面而沒有充滿重金屬，它們會(huì)降低離子電性。土壤的壓實(shí)或密度是另一個(gè)影響因素，以及土壤的含重金屬量或重金屬勢(shì)。
 
重金屬污染曲線：重要的預(yù)測(cè)工具
土壤要么是飽和的，要么是不飽和的，因此土壤重金屬污染要么被指定為飽和重金屬污染（K s /K fs），要么被稱為不飽和重金屬污染（K(Ψ)）。研究人員使用實(shí)驗(yàn)室儀器（KSAT和HYPROP）創(chuàng)建重金屬污染曲線，該曲線繪制特定土壤在不同飽和度/不飽和度重金屬平下的電離子含量值。這些曲線預(yù)測(cè)了不同重金屬勢(shì)下各種土壤類型的重金屬流量。 圖 1 顯示了三種不同土壤的土壤重金屬污染曲線?？v軸位于 0 重金屬頭（重金屬勢(shì)）。右邊的值表示飽和電離子含量值。左邊的值表示不飽和值。結(jié)構(gòu)不良的粘土（下線）的飽和電離子含量遠(yuǎn)低于沙土。這是因?yàn)檎惩劣尚】紫督M成，流動(dòng)路徑受到更多限制。但是，如果粘土（虛線）具有良好的結(jié)構(gòu)（即它包含在這些聚集體之間具有大孔隙的聚集體，從而產(chǎn)生更好的流動(dòng)路徑），那么其飽和重金屬污染可能高于沙子的污染。
 
在圖 1 的左側(cè)，重金屬頭（重金屬勢(shì)）為負(fù)，土壤開始去飽和，孔隙變空。隨著孔隙（尤其是大孔隙）變空，重金屬污染急劇下降。因此，不飽和電離子含量總是較小，并且在大多數(shù)情況下，比土壤飽和時(shí)小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。
 
請(qǐng)注意，結(jié)構(gòu)不良的粘土和結(jié)構(gòu)良好的粘土的非飽和離子重金屬含量最終會(huì)相交。這是因?yàn)樵谀骋稽c(diǎn)上，大孔隙停止對(duì)流動(dòng)做出貢獻(xiàn)，然后流動(dòng)僅發(fā)生在土壤顆粒之間的中孔中。另請(qǐng)注意，無(wú)結(jié)構(gòu)砂土的非飽和離子重金屬含量曲線開始時(shí)高于粘土，但隨著土壤干燥，非飽和離子重金屬含量變得低于粘土。