腐殖酸对砷在土壤中的形态转化和生物有效性的影响研究
发布时间：2018-03-03 22:04
本文选题：砷 切入点：腐殖酸 出处：《西南大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：砷(As)作为一种典型的类重金属污染物,其污染状况日趋严重,As污染及其治理问题已经受到广泛关注。土壤As的环境危害不仅与其总量有关,更与其在土壤中的形态分布密切相关。腐殖酸(HAs)是有机肥及土壤有机质的主要成分,其中的胡敏酸(HA)和富里酸(FA)是影响土壤重金属形态和活性的关键活性组分,它们可通过复杂机制对土壤As的吸附解吸和形态转化产生影响,进而影响土壤As的生物有效性。土壤重金属不仅可以通过食物链产生危害,还可以通过直接暴露的方式对人体产生直接危害。本研究通过室内模拟实验,从腐殖酸影响土壤As的环境行为(吸附解吸、形态转化)着手,探讨了腐殖酸活性组分含量和比例(HA/FA比)对阴离子形态的As在土壤中生物有效性(植物有效性和动物生物可给性)的影响,揭示土壤As生物有效性与As赋存形态的关系,为土壤As生物活性调控及含腐殖酸类有机物在As污染土壤修复中的应用提供科学依据。主要研究结果如下:腐殖酸对土壤As的吸附-解吸的影响与其种类、含量和活性组分比例具有密切联系。Langmuir方程能很好地拟合HAs影响下土壤对As的等温吸附,拟合相关系数(R2)在0.971~0.996之间。HAs两种活性组分中,HA能促进土壤对As的吸附,增加土壤As的最大吸附量,且随着HA添加量的增加,最大吸附量逐渐增大,当HA添加量最高(5%C)时,最大吸附量为2162.29 mg·kg-1,是对照组(1052.95 mg·kg-1)的2倍;FA则能抑制土壤对As的吸附,降低土壤As的最大吸附量,FA添加量为5%C时最低,比对照降低了31.59%。等碳量HAs(1%)条件下,当HA/FA比≥5/5时增加了土壤As的吸附,HA/FA比≤3/7时降低了土壤As的吸附。同时HA处理土壤所吸附的As较对照更难以解吸,且随着HA添加量的增加,解吸率逐渐减小;而FA促进了土壤As的解吸,增加了土壤As的环境风险;当HAs中HA/FA比≤5/5时促进呢土壤As的解吸,而HA/FA比≥7/3时则对As的固持作用增强,土壤As的解吸率降低。从土壤砷的吸附固定和解吸释放的角度看,HA增加了土壤对砷的吸附同时抑制了土壤砷的释放,有利于降低土壤砷的危害,而FA则抑制了土壤砷的吸附且促进了土壤砷的解吸,增加了土壤砷的环境危害风险。外源As进入土壤后迅速向各形态转化分配,以前15天内转化最为剧烈,30天后基本趋于平衡并稳定在一定水平。FA促进交换态砷(Ex-As)和钙型砷(Ca-As)向铁型砷(Fe-As)、铝型砷(Al-As)及残渣态砷(Res-As)转化,而HA促进了外源As由Ex-As、Ca-As、Al-As向Fe-As和Res-As转化。外源As在土壤中的形态分配与腐殖酸活性组分的含量、比例和外源As添加量有关。FA和添加量≤1%C的HA增加了Ex-As的分配比例,FA添加量为1%C时Ex-As占比最高为6.29%,HA添加量≥3%C时则显著降低了Ex-As的分配比例,5%C时Ex-As所占比例最低为1.20%;FA显著促进了土壤As由Al-As和Fe-As向Res-As转化,且随用量的增加作用增强,而HA这种作用强度较弱。等量(1%C)条件下,当HA/FA比为3/7时,HAs显著增加了Ex-As的分配比例,当HA/FA比为7/3时,Ex-As的比例最低为1.99%,不同HA/FA比的HAs均降低了Al-As和Fe-As的分配比例,显著增加了Res-As的比例,HA/FA比为3/7时Al-As和Fe-As的分配比例最低分别为21.97%和42.73%,Res-As的比例最高为24.51%。腐殖酸通过影响土壤中As的形态分配进而影响As的植物有效性和生物可给性。不同FA含量对土壤As的植物有效性影响不同,FA含量较低(≤3%C)时能增加土壤植物有效性As含量,FA含量较高(5%C)时则能够降低土壤有效性As的含量。HA能够显著降低土壤中As的植物有效性,且HA含量越高对土壤As的植物有效性的抑制效果越好。在等碳量(1%)情况下,不同HA/FA比的HAs均提高了土壤植物有效性As含量,随着HA/FA比的增加,土壤植物有效性As含量逐渐降低。多元回归分析表明,土壤中Ex-As和Ca-As对土壤As的植物有效性具有显著影响,单位Ex-As对植物有效性As的贡献比Ca-As大。FA增加了土壤As在胃和小肠阶段的生物可给性,随着FA添加量的增加土壤As胃阶段的生物可给性先增加后逐渐降低,在添加量为1%C时达到最高,小肠阶段的生物可给性逐渐增加。HA对土壤As在胃和小肠阶段生物可给性的作用效果与FA不同,在胃阶段,PBET方法中当HA含量1%C时,能降低土壤砷的生物可给性,最低为24.78%;在小肠阶段,IVG方法中HA增加了土壤砷的生物可给性,而在PBET方法中当HA含量0.5%C能降低土壤砷的生物可给性。在等碳量(1%)条件下,不同HA/FA比的HAs均提高了土壤As的胃和小肠阶段生物可给性。与植物有效性相同,对土壤As生物可给性影响显著的是Ex-As和Ca-As。腐殖酸影响下土壤砷的生物可给性与植物有效性具有显著相关性。在用含腐殖酸的有机物料修复As污染土壤时要充分考虑腐殖酸活性组分含量和比例,有效降低土壤Ex-As和Ca-As的含量,以降低土壤As对植物和人体健康的潜在危害。
[Abstract]:Arsenic (As) as a kind of typical heavy metal pollutants, the pollution is becoming more and more serious, As pollution problem has attracted widespread attention. Soil As environmental hazards is not only related to its amount and speciation in soil is closely related to the distribution. Humic acid (HAs) is the main component of organic fertilizer and soil organic matter Hu Min, one of the acid (HA) and fulvic acid (FA) is a key activity group influence the morphology and activity of heavy metals in the soil, they can through the complex mechanisms of adsorption and desorption and morphology of soil As transformation impact, thereby affecting the bioavailability of soil As. Soil heavy metals can not only cause harm through food the chain, also can have a direct harm to the human body by direct exposure method. This study through laboratory simulation experiment, from the environmental behavior of humic acid soil As (adsorption and desorption, transformation) to discuss humic The acid content of active component and ratio (HA/FA ratio) on the effectiveness of anion speciation of As in soil biological (plant availability and animal bioavailability) effect, to reveal the relationship between soil As bioavailability and speciation of As, to provide a scientific basis for the application of the regulation of soil biological activity and As containing humic acid type organic matter in the remediation of As contaminated soil. The main results are as follows: the effect of humic acid on adsorption and desorption of As in soil and its types, content and proportion of active components are closely related to the.Langmuir equation can well fit the adsorption isotherm of HAs under the influence of soil As, fitting correlation coefficient (R2) between 0.971~0.996.HAs two active components, HA can promote the adsorption of As in soil, increase the maximum adsorption capacity of soil As, and with the increasing amount of HA, the maximum adsorption capacity increases gradually, when the content of HA was the highest (5%C), the maximum adsorption capacity was 2162 .29 mg路kg-1,鏄鐓х粍(1052.95 mg路kg-1)鐨，
本文编号：1562871
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