煤基腐植酸对土壤砷的活性及作物生长的影响

发布时间：2020-07-14 09:06

【摘要】：本研究采用吸附-解吸、土柱淋洗和盆栽试验研究了 11种供试煤基腐殖酸对石灰性褐土中砷的吸附解吸、迁移性和形态分布以及对玉米(Zea mays)、小白菜(Brassica campestris L.ssp.)苗期生长和砷吸收分布的影响,以期利用煤基腐殖酸修复砷污染土壤提供理论依据。(1)吸附和解吸试验结果表明:不同煤基腐殖酸-土壤体系对砷的吸附一解吸量随外源砷浓度增加的变化趋势相同,即砷的吸附量和解吸量均随外源砷浓度的增加而增加,而砷的吸附率和解吸率均随外源砷浓度的增加而降低,11种供试煤基腐殖酸均不同程度增强了供试土壤对砷的吸附作用。Langmuir方程和Freundlich方程均能很好的拟合不同煤基腐殖酸-土壤体系对砷的等温吸附,且以Freundlich方程的效果较好,r2≥0.9748。在供试砷浓度范围内,以添加10号煤基腐殖酸后土壤对砷的吸附量、吸附率和最大缓冲容量(MBC)较CK增加最大,而添加9号煤基腐殖酸后土壤对砷的吸附量、吸附率和MBC较CK增加最小,与Freundlich方程所得吸附容量(K值)大小结果一致。吸附率、解吸率和MBC均与煤基腐殖酸pH、CEC和E4/E6呈负相关。(2)淋洗试验结果表明:淋洗试验结果表明砷在供试土壤中可向下迁移,但移动能力不强,10%KCl溶液比去离子水对土壤中砷的淋洗效果好。添加8、9、11号煤基腐殖酸和EDTA处理淋洗液砷浓度高于As处理,而其余煤基腐殖酸处理低于As处理,表明8、9、11号煤基腐殖酸促进了土壤中砷的移动,增加了砷活性,且以9号煤基腐殖酸促进作用最大,其次为11号煤基腐殖酸,但8、9、11号煤基腐殖酸的促进作用均低于EDTA;而其余煤基腐殖酸抑制了土壤中砷的迁移,降低了砷活性,且以10号煤基腐殖酸抑制作用最强,其次为6号煤基腐殖酸。第一、二次淋洗液平均砷浓度均与煤基腐殖酸pH值具有良好的正相关性,其次为E4/E6和CEC。(3)玉米和小白菜盆栽试验结果表明:在供试土壤中不同形态砷含量依次为残渣态砷铁-锰氧化物结合态砷有机结合态砷碳酸盐结合态砷可交换态砷。添加外源砷后土壤中各形态砷的含量均有不同程度的增加。进一步添加6和10号煤基腐殖酸后,可交换态和碳酸盐结合态砷含量明显降低,而铁-锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态砷含量有所增加;而添加9和11号煤基腐殖酸后,土壤中可交换态、碳酸盐结合态、铁-锰氧化物结合态和有机结合态砷含量增加,而残渣态砷含量降低;EDTA的加入增加了可交换态、碳酸盐结合态和铁-锰氧化物结合态砷含量,特别是可交换态砷含量与As处理相比增加了 33.56%,降低了有机结合态和残渣态砷的含量。同样表明6和10号煤基腐殖酸对土壤砷具有钝化作用,而9和11号煤基腐殖酸对土壤砷具有活化作用,但活化作用弱于EDTA。外源砷的加入显著增加了土壤有效砷含量,供试作物(玉米和小白菜)中砷的含量与土壤中有效砷含量呈显著正相关。与As处理相比,加入6和10号煤基腐殖酸降低了土壤有效砷的含量,减少了供试作物对砷的吸收和积累,表明二者对土壤砷有钝化作用;而加入9和11号煤基腐殖酸则提高了土壤有效砷含量,增加了供试作物对砷的吸收和积累,表明二者对土壤砷有活化作用,但作用弱于EDTA。供试煤基腐殖酸处理下土壤中有效砷含量与煤基腐殖酸的pH、E4/E6和CEC呈显著正相关。外源砷的加入玉米株高、株鲜重、株干重和根干重与CK相比均显著降低,而小白菜上述生长指标与CK差异不显著;同时降低了玉米叶片中抗氧化酶(POD、SOD和CAT)活性;小白菜叶片中的POD和CAT活性也有所下降,但SOD活性增加;玉米和小白菜叶片中,脯氨酸含量均有所增加、而叶绿素含量均降低。与As处理相比,加入供试煤基腐殖酸均促进了供试作物的生长,且叶片叶绿素含量和抗氧化酶活性增加,脯氨酸含量降低。而EDTA的加入加剧了外源砷的胁迫,与As处理相比抑制供试作物的生长,表现为供试作物的株高、株鲜重、株干重和根干重与As处理相比均有所降低,叶片中抗氧化酶活性、叶绿素含量均有所降低,而脯氨酸含量却有所增加。外源砷的加入土壤中有机质、全氮和速效钾的含量均有所下降,而有效磷含量则显著增加,供试作物氮和钾含量有所降低,而磷含量增加。加入供试煤基腐殖酸后,增加了供试作物盆栽土壤中有机质、全氮、有效磷和速效钾的含量,同时促进供试作物对氮、磷和钾的吸收和积累,特别是9和11号腐殖酸可以显著增加土壤中全氮、有效磷和速效钾的含量,并促进供试作物吸收;而加入EDTA后,供试作物盆栽土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾的含量降低,同时降低了供试作物的吸收和积累。
【学位授予单位】：山西农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141

【参考文献】