淹水條件下土壤中鐵和砷的形態(tài)轉(zhuǎn)化與砷釋放機(jī)制.pdf

1、砷是一種普遍存在于自然界中的一種類金屬元素，對(duì)動(dòng)植物有著極大的毒害作用。近年來(lái)砷污染事件頻繁發(fā)生，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活帶來(lái)嚴(yán)重危害，砷污染的治理和防控也引起廣泛關(guān)注。不同形態(tài)砷在土壤中的毒性以及遷移性有著明顯的差異，通過(guò)改變砷在土壤中的形態(tài)分布可以有效降低砷的毒性和遷移性，從而減輕其危害。土壤中鐵和砷的形態(tài)轉(zhuǎn)化相互關(guān)聯(lián)，土壤中鐵的氧化還原會(huì)改變砷的形態(tài)，并引起土壤中砷的釋放。本文研究了不同淹水條件下土壤中鐵和砷形態(tài)轉(zhuǎn)化以及砷的TCLP(T

2、oxicity Characteristic Leaching Procedure)提取態(tài)含量的變化規(guī)律，探討了土壤溫度、添加乳酸鹽、蒽醌-2,6-二磺酸鈉(AQDS)以及干濕交替等因素對(duì)土壤中鐵和砷形態(tài)轉(zhuǎn)化以及砷釋放的影響。主要研究結(jié)果如下：
　　1.淹水培養(yǎng)對(duì)土壤中鐵和砷形態(tài)轉(zhuǎn)化以及砷的TCLP提取態(tài)含量變化有著顯著影響。淹水培養(yǎng)后，鐵被迅速的還原生成Fe(II)，在培養(yǎng)到20 d后Fe(II)含量基本達(dá)到平衡，含量為2.44

3、 g/kg。淹水培養(yǎng)后，As(III)含量上升迅速，在培養(yǎng)的前10 d，As(III)含量為17.81 mg/kg。在培養(yǎng)到30 d時(shí)，土壤中As(III)含量為18.09 mg/kg。土壤中砷的TCLP提取態(tài)含量在培養(yǎng)過(guò)程中呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在培養(yǎng)到30 d時(shí)含量為4.43 mg/kg。但土壤滅菌后培養(yǎng)，鐵和砷的還原均受到抑制，滅菌培養(yǎng)30 d時(shí)，F(xiàn)e(II)含量?jī)H為1.39 g/kg，As(III)含量?jī)H為2.78 mg/kg，砷的TC

4、LP提取態(tài)含量為1.79 mg/kg。表明土壤滅菌對(duì)鐵和砷形態(tài)轉(zhuǎn)化有著顯著的影響，鐵和砷的還原過(guò)程不是單獨(dú)的化學(xué)還原過(guò)程，而是一個(gè)生化過(guò)程。
　　2.溫度對(duì)土壤中鐵和砷形態(tài)轉(zhuǎn)化有著顯著影響。鐵的還原在40℃條件下還原速率最快，在培養(yǎng)30 d時(shí)Fe(II)含量為2.52 g/kg。在4℃條件下，鐵的還原速率最慢，在培養(yǎng)30 d時(shí)Fe(II)含量為1.63 g/kg。在4℃條件下，砷的還原速率最慢，培養(yǎng)30 d時(shí)As(III)含量為2

5、.13 mg/kg。在28℃條件下，砷的還原速率最快，培養(yǎng)30 d時(shí)As(III)含量最大為18.09 mg/kg。在40℃條件下，砷的還原過(guò)程受到了一定的抑制作用，As(III)的含量減少為15.9 mg/kg。溫度在4℃到40℃之間，砷的TCLP提取態(tài)含量變化隨著培養(yǎng)溫度的升高而呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。在40℃條件下培養(yǎng)30 d，砷的TCLP提取態(tài)含量為4.76 mg/kg。
　　3.添加乳酸鹽促進(jìn)了土壤中鐵和砷的還原。當(dāng)土壤中添加乳

6、酸鹽后，均促進(jìn)鐵還原和砷還原過(guò)程。且隨著乳酸鹽添加濃度的增加，鐵和砷的還原量逐漸增加。當(dāng)添加乳酸鹽濃度為3 mmol/L時(shí)，培養(yǎng)30 d后Fe(II)和As(III)含量分別為2.55 g/kg、20.55 mg/kg。當(dāng)添加濃度為6 mmol/L時(shí)，培養(yǎng)30 d后Fe(II)和As(III)含量分別為2.57 g/kg、23.55 mg/kg。添加乳酸鹽后，土壤中砷TCLP提取態(tài)含量也有著顯著的影響。土壤中砷TCLP提取態(tài)含量變化隨著

7、乳酸鹽的添加量的增加而呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)。當(dāng)添加濃度為6 mmol/L時(shí)含量為8.03 mg/kg。
　　4.添加AQDS促進(jìn)了鐵的還原過(guò)程，鐵還原速率增加。添加AQDS濃度為1 mmol/L時(shí)促進(jìn)了鐵的還原，培養(yǎng)30 d后Fe(II)含量為2.96 g/kg。當(dāng)添加AQDS濃度為0.1 mmol/L時(shí)鐵還原的促進(jìn)效果最明顯，F(xiàn)e(II)含量最大為3.23 g/kg。添加AQDS后，砷的還原均受到了抑制，當(dāng)添加AQDS的濃度為0.1

8、mmol/L時(shí)，土壤中砷的還原抑制作用最明顯，培養(yǎng)30 d后As(III)含量為17.01 mg/kg。添加AQDS以后，土壤中砷的TCLP提取態(tài)含量增加，當(dāng)添加濃度為0.1mmol/L時(shí)砷的TCLP提取態(tài)含量增加最明顯，此時(shí)砷的TCLP提取態(tài)含量最大，為7.66 mg/kg。
　　5.土壤干濕交替對(duì)鐵和砷的形態(tài)轉(zhuǎn)化有著重要影響。當(dāng)土壤處于濕潤(rùn)狀態(tài)下， Fe(II)和As(III)含量呈現(xiàn)逐漸增加，在第5 d時(shí)達(dá)到最大值；Fe(I

9、I)和As(III)含量分別為1.99 g/kg和11.16 mg/kg。當(dāng)土壤處于干旱狀態(tài)后，F(xiàn)e(II)和As(III)的含量逐漸降低。而當(dāng)土壤干旱后，土壤變?yōu)檠趸癄顟B(tài)，土壤中的鐵和砷將被氧化成Fe(III)和As(V)。干濕交替培養(yǎng)過(guò)后，土壤中砷的TCLP提取態(tài)含量同樣隨著土壤含水率的變化而呈現(xiàn)規(guī)律性的變化，土壤淹水濕潤(rùn)時(shí)，TCLP提取態(tài)含量增加到2.43 mg/kg；而當(dāng)土壤干旱后，砷的TCLP提取態(tài)含量降低為1.01 mg/k