【摘要】：本研究采用吸附-解吸、土柱淋洗和盆栽試驗研究了 11種供試煤基腐殖酸對石灰性褐土中砷的吸附解吸、遷移性和形態(tài)分布以及對玉米(Zea mays)、小白菜(Brassica campestris L.ssp.)苗期生長和砷吸收分布的影響,以期利用煤基腐殖酸修復(fù)砷污染土壤提供理論依據(jù)。(1)吸附和解吸試驗結(jié)果表明:不同煤基腐殖酸-土壤體系對砷的吸附一解吸量隨外源砷濃度增加的變化趨勢相同,即砷的吸附量和解吸量均隨外源砷濃度的增加而增加,而砷的吸附率和解吸率均隨外源砷濃度的增加而降低,11種供試煤基腐殖酸均不同程度增強了供試土壤對砷的吸附作用。Langmuir方程和Freundlich方程均能很好的擬合不同煤基腐殖酸-土壤體系對砷的等溫吸附,且以Freundlich方程的效果較好,r2≥0.9748。在供試砷濃度范圍內(nèi),以添加10號煤基腐殖酸后土壤對砷的吸附量、吸附率和最大緩沖容量(MBC)較CK增加最大,而添加9號煤基腐殖酸后土壤對砷的吸附量、吸附率和MBC較CK增加最小,與Freundlich方程所得吸附容量(K值)大小結(jié)果一致。吸附率、解吸率和MBC均與煤基腐殖酸pH、CEC和E4/E6呈負相關(guān)。(2)淋洗試驗結(jié)果表明:淋洗試驗結(jié)果表明砷在供試土壤中可向下遷移,但移動能力不強,10%KCl溶液比去離子水對土壤中砷的淋洗效果好。添加8、9、11號煤基腐殖酸和EDTA處理淋洗液砷濃度高于As處理,而其余煤基腐殖酸處理低于As處理,表明8、9、11號煤基腐殖酸促進了土壤中砷的移動,增加了砷活性,且以9號煤基腐殖酸促進作用最大,其次為11號煤基腐殖酸,但8、9、11號煤基腐殖酸的促進作用均低于EDTA;而其余煤基腐殖酸抑制了土壤中砷的遷移,降低了砷活性,且以10號煤基腐殖酸抑制作用最強,其次為6號煤基腐殖酸。第一、二次淋洗液平均砷濃度均與煤基腐殖酸pH值具有良好的正相關(guān)性,其次為E4/E6和CEC。(3)玉米和小白菜盆栽試驗結(jié)果表明:在供試土壤中不同形態(tài)砷含量依次為殘渣態(tài)砷鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)砷有機結(jié)合態(tài)砷碳酸鹽結(jié)合態(tài)砷可交換態(tài)砷。添加外源砷后土壤中各形態(tài)砷的含量均有不同程度的增加。進一步添加6和10號煤基腐殖酸后,可交換態(tài)和碳酸鹽結(jié)合態(tài)砷含量明顯降低,而鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)、有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)砷含量有所增加;而添加9和11號煤基腐殖酸后,土壤中可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)和有機結(jié)合態(tài)砷含量增加,而殘渣態(tài)砷含量降低;EDTA的加入增加了可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)和鐵-錳氧化物結(jié)合態(tài)砷含量,特別是可交換態(tài)砷含量與As處理相比增加了 33.56%,降低了有機結(jié)合態(tài)和殘渣態(tài)砷的含量。同樣表明6和10號煤基腐殖酸對土壤砷具有鈍化作用,而9和11號煤基腐殖酸對土壤砷具有活化作用,但活化作用弱于EDTA。外源砷的加入顯著增加了土壤有效砷含量,供試作物(玉米和小白菜)中砷的含量與土壤中有效砷含量呈顯著正相關(guān)。與As處理相比,加入6和10號煤基腐殖酸降低了土壤有效砷的含量,減少了供試作物對砷的吸收和積累,表明二者對土壤砷有鈍化作用;而加入9和11號煤基腐殖酸則提高了土壤有效砷含量,增加了供試作物對砷的吸收和積累,表明二者對土壤砷有活化作用,但作用弱于EDTA。供試煤基腐殖酸處理下土壤中有效砷含量與煤基腐殖酸的pH、E4/E6和CEC呈顯著正相關(guān)。外源砷的加入玉米株高、株鮮重、株干重和根干重與CK相比均顯著降低,而小白菜上述生長指標與CK差異不顯著;同時降低了玉米葉片中抗氧化酶(POD、SOD和CAT)活性;小白菜葉片中的POD和CAT活性也有所下降,但SOD活性增加;玉米和小白菜葉片中,脯氨酸含量均有所增加、而葉綠素含量均降低。與As處理相比,加入供試煤基腐殖酸均促進了供試作物的生長,且葉片葉綠素含量和抗氧化酶活性增加,脯氨酸含量降低。而EDTA的加入加劇了外源砷的脅迫,與As處理相比抑制供試作物的生長,表現(xiàn)為供試作物的株高、株鮮重、株干重和根干重與As處理相比均有所降低,葉片中抗氧化酶活性、葉綠素含量均有所降低,而脯氨酸含量卻有所增加。外源砷的加入土壤中有機質(zhì)、全氮和速效鉀的含量均有所下降,而有效磷含量則顯著增加,供試作物氮和鉀含量有所降低,而磷含量增加。加入供試煤基腐殖酸后,增加了供試作物盆栽土壤中有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀的含量,同時促進供試作物對氮、磷和鉀的吸收和積累,特別是9和11號腐殖酸可以顯著增加土壤中全氮、有效磷和速效鉀的含量,并促進供試作物吸收;而加入EDTA后,供試作物盆栽土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀的含量降低,同時降低了供試作物的吸收和積累。
【學(xué)位授予單位】：山西農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S141

【參考文獻】

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本文編號：2754770