本文關鍵詞：外源砷在土壤中的老化及植物有效性研究

  更多相關文章： 土壤老化 有效態(tài)砷 結(jié)合態(tài)砷 有機酸 植物有效性

【摘要】：砷是一種毒性較強的類金屬元素,一般以大氣沉降和廢水排放等形式進入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),并通過農(nóng)作物進入食物鏈,最后威脅人類健康。外源砷在土壤中的老化是一個自然的過程,明確其相應過程,對正確評價外源砷進入土壤后的風險和利用被砷污染的土壤等,均具有重要的參考意義。本研究以紅壤區(qū)三種不同母質(zhì)發(fā)育的土壤(第四紀紅土發(fā)育的第四紀紅壤(RS1)、紫色砂頁巖發(fā)育的紫色土(RS2)、花崗巖發(fā)育的花崗巖紅壤(RS3))為研究對象,通過培養(yǎng)和盆栽等試驗,研究了不同形態(tài)外源砷進入土壤后的老化過程及其影響因素、有機酸類型對外源砷在土壤中老化的影響,以及不同老化時間后砷生物有效性等的變化。論文獲得的主要結(jié)果如下:(1)經(jīng)過120 d的老化后,進入三種土壤中的三價砷(As(III))可全部轉(zhuǎn)變?yōu)槲鍍r砷(As(V)),而二甲基砷(DMA)則發(fā)生了脫甲基化作用,第四紀紅壤和花崗巖紅壤中的脫甲基化主要過程為DMA轉(zhuǎn)化成As(V),DMA完全轉(zhuǎn)化期分別為120 d和90 d;而紫色土中的脫甲基化過程同時伴有一甲基砷(MMA)的產(chǎn)生,DMA完全轉(zhuǎn)化期為120 d。在老化進程中,紫色土有效態(tài)砷含量顯著高于其他2種土壤。土壤pH值、有機質(zhì)、鐵鋁錳氧化物是影響外源As(III)老化過程的主要因素,且錳氧化物的影響遠大于鐵鋁氧化物,而無定形鐵鋁氧化物則可能是影響DMA老化進程的主要因素。外源As(III)和DMA在土壤中老化的進程中,隨著培養(yǎng)時間延長,非專性吸附態(tài)、專性吸附態(tài)砷含量呈逐漸下降趨勢,即呈現(xiàn)出向結(jié)晶水合鐵鋁氧化物結(jié)合態(tài)、殘渣態(tài)等更加穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。(2)在25℃、好氧黑暗、濕度為最大田間持水量70%的條件下,有機酸類型對砷在第四紀紅壤中老化過程的影響不顯著,不同有機酸處理下土壤結(jié)合態(tài)砷含量差異不顯著,但有機酸濃度對培養(yǎng)期間土壤有效態(tài)和結(jié)合態(tài)砷的含量具有顯著影響。當乙酸的添加量為50和100 mg·kg-1時,對As(V)在土壤中的老化具有抑制作用;在200 mg·kg-1時,對As(V)的老化具有促進作用。而草酸和檸檬酸的添加量為50 mg·kg-1時,促進了As(V)在第四紀紅壤中的老化;在100和200 mg·kg-1時則抑制As(V)的老化。腐殖酸對外源砷在土壤中的老化具有抑制作用,其中對第四紀紅壤中砷老化的影響遠大于其它類型的有機酸。有機酸的添加量在50-200 mg·kg-1時,乙酸和草酸對土壤中專性吸附態(tài)砷含量有顯著影響;添加量為50和100 mg·kg-1時,檸檬酸和腐殖酸對弱結(jié)晶水合鐵鋁氧化物結(jié)合態(tài)砷有顯著影響;添加量為200 mg·kg-1時,乙酸、檸檬酸和腐殖酸對結(jié)晶水合鐵鋁氧化物態(tài)砷影響顯著。(3)在外源As(V)老化不同時間的土壤中種植小油菜時,其生物量有隨老化時間延長逐漸增加的趨勢,而小油菜地上部和地下部砷含量及土壤有效態(tài)砷含量則呈逐漸減少趨勢,說明老化時間對外源砷的作物有效性具有較大影響。老化時間相同時,三種土壤中小油菜的生物量由大到小順序為:第四紀紅壤花崗巖紅壤紫色土;小油菜地上部和地下部砷含量、土壤有效態(tài)砷含量由大到小為紫色土花崗巖紅壤第四紀紅壤。該結(jié)果說明,土壤性質(zhì)也顯著影響砷的有效性及作物的生長等,小油菜地上部和地下部比較,地下部的砷含量大于地上部。
【關鍵詞】：土壤老化 有效態(tài)砷 結(jié)合態(tài)砷 有機酸 植物有效性
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 英文縮略表14-15
• 第一章 引言15-23
• 1.1 土壤中砷的來源和含量分布15-16
• 1.2 土壤中砷的主要存在形態(tài)及其轉(zhuǎn)化16
• 1.3 影響砷在土壤中老化的影響因素16-19
• 1.3.1 pH17
• 1.3.2 土壤類型與土壤質(zhì)地17
• 1.3.3 土壤有機質(zhì)17-18
• 1.3.4 土壤有機酸18
• 1.3.5 土壤中伴隨離子18-19
• 1.4 土壤砷與植物有效性的關系19
• 1.4.1 土壤中砷的含量19
• 1.4.2 土壤類型與質(zhì)地19
• 1.4.3 植物種類19
• 1.5 外源砷在土壤中的老化19-20
• 1.5.1 土壤中砷的吸附-解吸及其不同形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化20
• 1.5.2 土壤中砷的老化過程20
• 1.6 本研究的目的與意義20-21
• 1.7 本研究的主要內(nèi)容21-22
• 1.7.1 外源As(Ⅲ)和DMA在不同母質(zhì)發(fā)育土壤中的老化過程21
• 1.7.2 有機酸對As(Ⅴ)在土壤中老化的影響21
• 1.7.3 不同老化時間對土壤中外源砷的生物有效性的影響21-22
• 1.8 本研究的技術(shù)路線22-23
• 第二章 材料與方法23-30
• 2.1 試驗材料23-26
• 2.1.1 供試土壤的采集與理化性質(zhì)23-24
• 2.1.2 主要試驗藥品與試劑24-26
• 2.1.3 主要試驗儀器26
• 2.2 試驗方法26-27
• 2.2.1 外源As(Ⅲ)和DMA在三種母質(zhì)發(fā)育土壤中的老化26
• 2.2.2 有機酸對砷在土壤中老化的影響26-27
• 2.2.3 外源砷不同老化時間后的生物有效性27
• 2.3 分析方法27-30
• 2.3.1 土壤pH的測定27
• 2.3.2 土壤總砷的測定27-28
• 2.3.3 土壤砷化學價態(tài)的測定28
• 2.3.4 土壤有效態(tài)砷的測定28
• 2.3.5 土壤結(jié)合態(tài)砷的測定28-29
• 2.3.6 植物樣品中總砷的測定29
• 2.3.7 質(zhì)量保證與控制29
• 2.3.8 數(shù)據(jù)分析29-30
• 第三章 外源As(Ⅲ)和DMA在三種母質(zhì)發(fā)育土壤中的老化30-43
• 3.1 添加外源As(Ⅲ)和DMA后土壤中砷化學價態(tài)隨時間的變化30-32
• 3.1.1 添加外源As(Ⅲ)后土壤中砷價態(tài)的變化30-31
• 3.1.2 添加外源DMA后土壤中砷價態(tài)的變化31-32
• 3.2 添加外源As(Ⅲ)和DMA后土壤有效態(tài)砷含量隨培養(yǎng)時間的變化32-37
• 3.2.1 添加外源As(Ⅲ)和DMA后土壤有效態(tài)砷的變化32-34
• 3.2.2 外源As(Ⅲ)和DMA老化中土壤有效態(tài)砷含量變化的動力學模擬34-37
• 3.3 添加外源As(Ⅲ)和DMA后土壤結(jié)合態(tài)砷含量隨培養(yǎng)時間的變化37-40
• 3.3.1 外源As(Ⅲ)和DMA老化中結(jié)合態(tài)砷含量的變化37-39
• 3.3.2 外源As(Ⅲ)和DMA老化中土壤有效態(tài)砷和各結(jié)合態(tài)砷含量的關系39-40
• 3.4 討論40-42
• 3.4.1 外源砷在土壤中老化的可能過程及其價態(tài)轉(zhuǎn)化40-41
• 3.4.2 土壤性質(zhì)對外源砷有效性的影響41-42
• 3.5 小結(jié)42-43
• 第四章 有機酸對As(Ⅴ)在土壤中老化的影響43-56
• 4.1 不同類型有機酸對As(Ⅴ)在土壤中老化的影響43-47
• 4.1.1 不同類型有機酸對As(Ⅴ)老化中土壤有效態(tài)砷含量的影響43-44
• 4.1.2 不同類型有機酸對As(Ⅴ)老化中土壤各結(jié)合態(tài)砷的影響44-47
• 4.2 有機酸添加量對As(Ⅴ)老化中土壤砷含量變化的影響47-54
• 4.2.1 有機酸添加量對As(Ⅴ)老化中土壤有效態(tài)砷含量的影響47-48
• 4.2.2 有機酸添加量對As(Ⅴ)老化中土壤各結(jié)合態(tài)砷的影響48-54
• 4.3 討論54-55
• 4.3.1 不同類型有機酸對As(Ⅴ)在土壤中老化過程的影響54
• 4.3.2 有機酸添加量對As(Ⅴ)在土壤中老化過程的影響54-55
• 4.3.3 有機酸影響砷在土壤中老化的可能機制55
• 4.4 小結(jié)55-56
• 第五章 外源砷在土壤中老化時間對生物有效性的影響56-63
• 5.1 As(Ⅴ)在土壤中老化不同時間對小油菜生長的影響56-58
• 5.2 As(Ⅴ)在土壤中老化不同時間對小油菜砷含量的影響58-59
• 5.3 As(Ⅴ)在土壤中老化不同時間后土壤有效態(tài)砷的變化59-60
• 5.4 討論60-61
• 5.4.1 老化時間與砷生物有效性的關系60-61
• 5.4.2 土壤性質(zhì)與植物砷生物有效性的關系61
• 5.5 小結(jié)61-63
• 第六章 全文結(jié)論與展望63-65
• 6.1 全文結(jié)論63
• 6.2 創(chuàng)新點63-64
• 6.3 研究展望64-65
• 參考文獻65-71
• 致謝71-72
• 作者簡歷72

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：679722