水淹条件水稻土Feammox过程驱动砷释放的机制研究

发布时间：2022-01-16 08:23

　　水稻土砷污染可以通过水稻富集累积严重威胁人类健康,且我国农田砷污染面积较大严重制约了大米产品安全。大量研究证实,水稻土水淹管理是导致水稻土砷释放和水稻对砷富集累积的关键环节。无定型铁是砷的最大吸附载体,水稻土无定型铁的还原溶解是导致砷释放的主要机制之一。氨氮是水稻土施肥过程中常用的一种肥料,有研究表明水稻土在水淹厌氧条件下存在氧化氨氮耦合铁还原的反应,即Feammox过程。砷污染水稻土中无定型铁矿物的还原会引起砷的释放还原,因而研究氨氮的加入对砷的迁移转化的影响有十分重要的意义。本研究采用砷污染水稻土作为研究材料,利用富集培养液富集培养土壤微生物,并剥离土壤培养,以便探讨含砷水铁矿发生“Feammox”反应引起砷的释放,在此基础上对铁矿物进行表征分析。此外,水淹缺氧条件下水稻土在不同氨氮浓度处理下对无定型铁结合态砷的影响进行探讨研究。研究表明:（1）水铁矿对溶液中总砷的吸附效果证明水铁矿对砷（V）的吸附能力优于砷（III）,且在施加铁矿物时,溶液中砷（V）比砷（III）的下降幅度更大。溶液中“Feammox”过程可以导致铁矿物中铁（III）还原而驱动砷释放,且空白+2m M NH

【文章来源】：广东工业大学广东省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 水稻土砷污染状况
        1.1.1 土壤砷污染
        1.1.2 水稻土中砷的形态转换及影响因素
            1.1.2.1 砷价态变换
            1.1.2.2 砷形态转变
    1.2 铁氧化还原以及对砷的环境化学行为影响
        1.2.1 水稻土中铁的生物化学过程
        1.2.2 铁氧化还原对砷的环境化学行为影响
            1.2.2.1 水稻土铁循环对砷环境化学行为的影响
            1.2.2.2 铁还原驱动砷释放
            1.2.2.3 铁氧化对砷的吸持稳定作用
    1.3 水稻土NH_4~+氧化对铁砷的影响
        1.3.1 水稻土铁轮过程
        1.3.2 铁轮过程对砷形态的影响
    1.4 研究意义、内容和整体构思
        1.4.1 研究意义
        1.4.2 主要内容
        1.4.3 本研究所采取的技术路线
第二章 水铁矿对砷(Ⅲ,Ⅴ)的吸附作用
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 水铁矿制备
        2.2.3 供试土壤
        2.2.4 实验设计
        2.2.5 数据分析
    2.3 结果与分析
        2.3.1 水铁矿对富集培养液砷(Ⅲ,Ⅴ)的吸附效果
        2.3.2 富集培养液砷(Ⅲ,Ⅴ)的变化
    2.4 本章小结
第三章 铁还原耦合氨氧化驱动砷释放的行为研究
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 分析方法
        3.2.3 数据分析
    3.3 结果与分析
        3.3.1 Feammox相关指标变化
        3.3.2 培养液总砷与砷(Ⅲ,Ⅴ)变化
        3.3.3 铁矿物砷(Ⅲ,Ⅴ)形态分析
        3.3.4 表征分析
            3.3.4.1 红外光谱分析
            3.3.4.2 XRD分析
            3.3.4.3 扫描电镜分析
    3.4 讨论
第四章 水稻土铁还原耦合氨氧化驱动砷释放
    4.1 引言
    4.2 实验材料与方法
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 实验设计
        4.2.3 实验方法
        4.2.4 实验数据分析
    4.3 结果与分析
        4.3.1 水稻土溶液动力学
            4.3.1.1 水稻土Eh和pH变化
            4.3.1.2 水稻土溶液铁轮指标变化
            4.3.1.3 本节讨论
        4.3.2 土壤溶液不同价态砷的变化
        4.3.3 各指标相关性分析
            4.3.3.1 水稻土铁轮指标相关性分析
            4.3.3.2 水稻土Feammox过程驱动砷的释放
            4.3.3.3 水稻土Eh和pH与砷释放的关系探讨
        4.3.4 水稻土砷形态的变化
    4.4 讨论
第五章 水稻土铁还原微生物作用及机制探讨
    5.1 Feammox相关微生物对铁还原的作用机制
    5.2 Feammox过程对异化铁还原的贡献
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
攻读硕士学位期间获奖情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]不同铁矿物对水稻土砷的稳定化效果及机制[J]. 钟松雄,尹光彩,何宏飞,黄润林,陈志良,林亲铁,彭焕龙,王文科.  环境科学学报. 2017(05)
[2]水稻土中砷的环境化学行为及铁对砷形态影响研究进展[J]. 钟松雄,尹光彩,陈志良,林亲铁,彭焕龙,李方鸿,何宏飞.  土壤. 2016(05)
[3]广西某矿区周边耕地土壤和蔬菜、大米重金属含量特征[J]. 张海龙,李祥平,胡国成,陈永亨,齐剑英.  环境化学. 2015(09)
[4]铁还原菌shewanella oneidensis MR-1对根表铁膜中砷运移的影响[J]. 王亚洁,朱永官,孙国新,陈正.  环境科学学报. 2015(07)
[5]土壤微生物铁循环及其环境意义[J]. 胡敏,李芳柏.  土壤学报. 2014(04)
[6]农田土壤中砷的来源及调控研究与展望[J]. 曾希柏,苏世鸣,吴翠霞,王亚男.  中国农业科技导报. 2014(02)
[7]淹水-控温模式下砷污染水稻土溶液中砷形态的变化[J]. 王钊,崔江慧,陈正,陆秀君,刘文菊.  应用生态学报. 2013(05)
[8]中国农田重金属问题的若干思考[J]. 曾希柏,徐建明,黄巧云,唐世荣,李永涛,李芳柏,周东美,武志杰.  土壤学报. 2013(01)
[9]异化Fe（Ⅲ）还原微生物研究进展[J]. 黎慧娟,彭静静.  生态学报. 2012(05)
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本文编号：3592285