發(fā)布時(shí)間：2020-06-04 05:02

【摘要】： 重金屬是農(nóng)業(yè)土壤環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品中的重要污染物,重金屬在土壤礦物、生物等界面的遷移和形態(tài)轉(zhuǎn)化決定其在土壤圈中的歸趨和生態(tài)效應(yīng)。近年來(lái),隨著環(huán)境分子科學(xué)的發(fā)展和研究方法的突破,從分子水平深入認(rèn)識(shí)重金屬污染物在環(huán)境介質(zhì)中的反應(yīng)機(jī)制成為環(huán)境科學(xué)新的研究熱點(diǎn)。本論文在傳統(tǒng)分析方法的基礎(chǔ)上,通過(guò)引入同步輻射X射線吸收光譜技術(shù)(SRXAS),對(duì)重金屬在粘土礦物、土壤顆粒和植物根-土界面的分子形態(tài)進(jìn)行了一些探討,主要研究結(jié)論如下: 明確了Cu在蒙脫石和赤鐵礦表面結(jié)合的分子形態(tài)。在蒙脫石和赤鐵礦表面,Cu原子赤道平面上的四個(gè)水分子被O原子取代,形成Cu-O配位。在蒙脫石表面,Cu除了與片層邊緣O原子配位吸附外,還形成多核沉淀;在赤鐵礦表面,Cu除與O原子結(jié)合外,還存在兩種可能的結(jié)合形態(tài),分別是形成內(nèi)層配位和表面沉淀。通過(guò)草酸、Cu耐性植物海州香薷(Elsholtzia splendens)根分泌物、Cu耐性微生物(Pseudomonas putida CZ1)對(duì)礦物表面Cu結(jié)合分子形態(tài)影響研究表明,草酸和海州香薷根分泌物將赤鐵礦和蒙脫石表面的Cu沉淀轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸結(jié)合態(tài),在礦物表面表現(xiàn)出活化作用;Cu的耐性微生物CZ1促進(jìn)了Cu在赤鐵礦和蒙脫石中的吸附,且形成穩(wěn)定性更好的Cu沉淀物,在礦物表面表現(xiàn)出固定作用,在CZ1作用下,赤鐵礦和蒙脫石表面吸附的部分Cu轉(zhuǎn)化為草酸酸和氨基酸絡(luò)合態(tài)。 突破了傳統(tǒng)的土壤重金屬形態(tài)分析方法,對(duì)Cu在污染土壤中結(jié)合的分子形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過(guò)程進(jìn)行量化。以礦區(qū)污染土壤為材料,以硫化物結(jié)合態(tài)、礦物吸附態(tài)、腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)的Cu為參比,通過(guò)不同分子形態(tài)Cu的同步輻射X射線吸收光譜特征分析,證明土壤中Cu含量大小依次為腐殖質(zhì)結(jié)合態(tài)、赤鐵礦結(jié)合態(tài)、水鐵礦結(jié)合態(tài)、硅酸鹽礦物結(jié)合態(tài)和硫化物結(jié)合態(tài);在根分泌物影響下,土壤溶液中以草酸和根分泌物類(lèi)似絡(luò)合態(tài)Cu為主,土壤中水合離子態(tài)Cu顯著下降,表明海州香薷根分泌物對(duì)土壤溶液中的Cu具有絡(luò)合穩(wěn)定作用;硫處理顯著促進(jìn)了土壤的酸化,硫處理后土壤中水溶態(tài)Cu含量顯著上升,土壤溶液中85.5%的Cu以有機(jī)酸類(lèi)似絡(luò)合態(tài)存在。 揭示了土壤中的Cu、Pb、As以膠體顆粒態(tài)遷移的規(guī)律,并對(duì)土壤可移動(dòng)膠體顆粒中Cu的分子形態(tài)進(jìn)行了探討。以諸暨礦區(qū)和上虞礦區(qū)污染土壤中的Cu、Pb、As為研究對(duì)象,通過(guò)土柱模擬淋溶實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)土壤重金屬在遷移過(guò)程中,逐漸向膠體顆粒富集,并隨之遷移,證明土壤中重金屬遷移的主要形態(tài)是膠體吸附態(tài),而不是水溶態(tài)。通過(guò)SEM和TEM-EDX分析,發(fā)現(xiàn)土壤中可移動(dòng)顆粒主要由硅酸鹽礦物和有機(jī)質(zhì)及鐵鋁氧化物膠結(jié)物組成,在膠體顆粒表面,存在一些含F(xiàn)e氧化物和重金屬硫化物的納米顆粒;通過(guò)同步輻射X射線吸收光譜分析,證實(shí)可移動(dòng)膠體顆粒中有機(jī)質(zhì)、Fe氧化物是重金屬的主要運(yùn)移載體,并對(duì)不同分子形態(tài)的Cu含量進(jìn)行了定量。 揭示了在海州香薷根-土界面Cu的分子形態(tài)轉(zhuǎn)化規(guī)律。通過(guò)同步輻射X射線吸收光譜技術(shù)分析,海州香薷根系活動(dòng)對(duì)Cu的分子形態(tài)產(chǎn)生了較大的影響,在海州香薷根際區(qū)域,根分泌物促進(jìn)了赤鐵礦吸附態(tài)Cu的溶解,Cu主要與根分泌物中的羧基基團(tuán)結(jié)合;闡明了硫處理對(duì)海州香薷根-土界面Cu分子形態(tài)的影響機(jī)制,發(fā)現(xiàn)硫處理首先促進(jìn)了土壤中硅酸鹽礦物和無(wú)定形氧化鐵礦物中Cu的溶解,繼而轉(zhuǎn)化為與根分泌物絡(luò)合,并且硫處理促進(jìn)了海州香薷根表Fe氧化物的溶解和根系對(duì)Fe、Cu的吸收,根系吸收的Cu主要累積在根細(xì)胞壁中。
【圖文】：

1990199219941996199820002002200420062008年度圖1一 11990一2009年有關(guān)化學(xué)連續(xù)提取法分析金屬形態(tài)的“scI’’收錄文章逐年數(shù)量Fig.1一 1GrowthinPublieationsfeaturingtheuseofsequentialextraetionforfraetionatinnof traeemetalsfrom1990to20091.5.2化學(xué)提取法存在的問(wèn)題一方面，分級(jí)提取的操作條件與自然界發(fā)生的實(shí)際過(guò)程并不相同。因?yàn)樵谧匀画h(huán)境中發(fā)生的是弱提取和慢動(dòng)力學(xué)反應(yīng)過(guò)程，而分級(jí)提取法的許多操作都不是熱力學(xué)平衡過(guò)程，而是受多種快、慢反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程所控制。因此其結(jié)果的物理化學(xué)意義經(jīng)常難以解釋。在分級(jí)提取法所定義的元素的各種形態(tài)中，只有殘?jiān)鼞B(tài)不受短期自然、人為和實(shí)驗(yàn)條件的影響，能夠代表元素形態(tài)中非活性部分的最小估算值。另一方面，，不管是單獨(dú)提取還是連續(xù)提取法都存在一個(gè)很大的問(wèn)題即提取劑缺乏選擇性，以致各形態(tài)之間存在一定程度上的重疊。這一點(diǎn)已經(jīng)被許多

3.3.2.2根分泌物對(duì)土壤溶液中cu2+濃度的影響土壤重金屬對(duì)生物有效性影響最直接的是可溶態(tài)重金屬含量，為此，我們探討了根分泌物對(duì)土壤可溶態(tài)部分重金屬的分子形態(tài)的影響。圖3一6是分別以去離
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：X53

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 陳光村;惡臭假單胞菌CZ1非飽和生物膜耐受和累積重金屬的分子機(jī)制[D];浙江大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 張樹(shù)金;華中蹄蓋蕨（Athyrium wardii）對(duì)鎘的耐性生理機(jī)制研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2695928