本文選題：凍融 + 砷　； 參考：《沈陽農業(yè)大學》2016年碩士論文

【摘要】：凍融是北方地區(qū)常見的自然現象,是作用于土壤的非生物應力,其會對土壤中的礦物、電荷和有機物質的數量、電荷的種類以及有機物質的形態(tài)產生影響。前人對于砷在土壤中的吸附解吸行為及賦存形態(tài)等問題開展了較為細致的研究,關于凍融條件對土壤理化性質及重金屬Cd形態(tài)轉化影響的報道也并不少見,但是凍融條件對砷在土壤中的吸附解吸行為及賦存形態(tài)影響的研究還未見報道。本研究以棕壤為試驗材料,采用室內模擬培養(yǎng)試驗的方法分析不同凍融條件下土壤對砷的吸附-解吸特性及其影響因素,研究外源砷在土壤中的賦存形態(tài)及其對凍融作用的響應,探討外源砷在凍融條件下的釋放特征,可為凍融區(qū)砷污染土壤的修復及其生態(tài)環(huán)境風險評價提供數據參考和理論依據,具有重要的理論和現實意義。得到的主要結果和結論如下：1.應用不同等溫吸附模型對所得數據進行擬合,以Langmuir模型為最優(yōu)；在同一含水量條件下,凍融土壤對As的吸附量低于未凍融土壤,解吸率都高于未凍融土壤,并且隨著凍融周期的增加,土壤對As的吸附量降低,解吸率增大,即凍融能夠抑制砷的吸附能力但增強砷的解吸能力。不同水分處理土壤As的最大緩沖容量(MBC)隨凍融周期增加分別由40.2、35.5、31.5下降到22.1、19.8、19.6。凍融能減弱吸附一解吸過程中的滯后效應。各處理土壤MBC值與有機質(OM)、陽離子交換量(CEC)和可變電荷(CECv)均呈顯著正相關關系,說明凍融條件下土壤有機質(OM)、陽離子交換量(CEC)和可變電荷(CECv)的變化是改變土壤吸附解吸砷特性的最主要原因。2.應用Elovich方程和雙常數方程均可以較好的擬合土壤對As的動態(tài)吸附和解吸行為。吸附和解吸過程均表現為先快、后慢兩個階段,120分鐘后吸附或解吸達到平衡；各處理Elovich方程中的初始速率常數A隨凍融周期的增加而減小,雙常數方程中的速率常數B值均在0-1之間,且隨凍融周期的增加而增大,均表明土壤吸附砷速率由于接觸時間的增長而變慢,土壤對砷的吸附速率隨凍融作用增強而降低。3.凍融周期變化對土壤中各形態(tài)砷的含量均有不同程度的影響。活性砷、鐵型砷含量隨凍融周期的增加而減少,鋁型砷、鈣型砷和閉蓄態(tài)砷隨凍融周期的增加而增大,且主要以難溶態(tài)砷和閉蓄態(tài)砷為主。當含水量為40%時,經過凍融處理后的土壤中各形態(tài)砷含量大小順序是：Ca-AsAl-AsFe-AsO-AsH2O-AsA-As;當含水量為70%和100%時, 經過凍融處理后的土壤中各形態(tài)砷含量大小順序是：Al-AsO-AsCa-AsFe-AsH2O-AsA-As。4.當污染土壤中砷的含量在10-30mg·kg-1時,經過凍融處理的土壤中砷的釋放量均比未凍融土壤高,且砷的釋放量與凍融周期之間呈極顯著直線正相關關系(P0.01)。凍融作用可以促進土壤中As的釋放；在砷濃度較高時,砷釋放量隨凍融周期增加的速度更快。
[Abstract]:Freezing and thawing is a common natural phenomenon in northern China. It is an abiotic stress acting on soil, which will affect the amount of minerals, electric charge and organic matter, the type of electric charge and the form of organic matter in soil. Previous studies on the adsorption and desorption behavior of arsenic in soil and its occurrence forms have been carried out in detail, and reports on the effects of freeze-thaw conditions on soil physical and chemical properties and transformation of CD forms are not uncommon. However, the effects of freeze-thaw conditions on the adsorption and desorption behavior of arsenic in soil have not been reported. In this study, the adsorption and desorption characteristics of arsenic in brown soil under different freezing and thawing conditions and its influencing factors were analyzed by means of simulated culture experiment in laboratory. To study the form of exogenous arsenic in soil and its response to freezing and thawing, and to explore the characteristics of arsenic release under freezing and thawing conditions, can provide a data reference and theoretical basis for the remediation of arsenic contaminated soil and the assessment of ecological environment risk in frozen and thawed areas. It has important theoretical and practical significance. The main results and conclusions are as follows: 1. Different isothermal adsorption models were used to fit the data and the Langmuir model was used as the optimum. Under the same water content, the adsorption amount of as in freeze-thawed soil was lower than that in non-frozen and thawed soil, and the desorption rate was higher than that in unfrozen and thawed soil. With the increase of freezing and thawing cycle, the amount of as adsorbed in soil decreased and the desorption rate increased, that is, freezing and thawing could inhibit the adsorption ability of arsenic but enhance the desorption ability of arsenic. The maximum buffer capacity of as in different water treatments decreased from 40.2 to 19.819.6 with the increase of freezing and thawing cycle, respectively. Freezing and thawing energy weakens the hysteresis effect in the process of adsorption-desorption. Soil MBC values of each treatment were positively correlated with organic matter, cation exchange capacity (CEC) and variable charge (CECV), respectively. The results showed that the changes of soil organic matter (OMN), cation exchange capacity (CEC) and variable charge (CECv) were the main reasons for changing the characteristics of arsenic adsorption and desorption under freezing and thawing conditions. The dynamic adsorption and desorption behavior of as can be well fitted by Elovich equation and double constant equation. The process of adsorption and desorption was fast first, then reached equilibrium after 120 minutes in two stages, and the initial rate constant A in each Elovich equation decreased with the increase of freezing and thawing period, and the adsorption and desorption reached equilibrium after 120 minutes of adsorption and desorption, and the initial rate constant A decreased with the increase of freeze-thaw period. The rate constant B values in the double constant equation were between 0 and 1, and increased with the increase of freezing and thawing period, which indicated that the adsorption rate of arsenic on soil slowed down with the increase of contact time, and the adsorption rate of arsenic on soil decreased with the increase of freezing and thawing. The changes of freezing and thawing cycle have different effects on the content of arsenic in different forms of soil. The content of active arsenic and iron type arsenic decreased with the increase of freezing and thawing cycle, while the content of aluminum type arsenic, calcium type arsenic and closed storage arsenic increased with the increase of freezing and thawing cycle, and the insoluble arsenic and closed storage arsenic were the main ones. When the water content was 40%, the order of arsenic content in the frozen and thawed soil was: 1: Ca-AsAl-AsFe-AsO-AsH-As-AsA-As-As@@ When the content of arsenic in polluted soil was at 10-30mg kg-1, the release of arsenic in freeze-thaw treated soil was higher than that in non-freeze-thawed soil, and there was a significant linear positive correlation between arsenic release and freeze-thaw period. Freezing and thawing can promote the release of as from soil, and the release rate of arsenic increases more rapidly with the freeze-thaw cycle when the concentration of arsenic is higher.
【學位授予單位】：沈陽農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X53

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本文編號：1943904