外源砷在土壤中的老化及植物有效性研究.pdf

1、砷是一種毒性較強(qiáng)的類金屬元素，一般以大氣沉降和廢水排放等形式進(jìn)入農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，并通過(guò)農(nóng)作物進(jìn)入食物鏈，最后威脅人類健康。外源砷在土壤中的老化是一個(gè)自然的過(guò)程，明確其相應(yīng)過(guò)程，對(duì)正確評(píng)價(jià)外源砷進(jìn)入土壤后的風(fēng)險(xiǎn)和利用被砷污染的土壤等，均具有重要的參考意義。本研究以紅壤區(qū)三種不同母質(zhì)發(fā)育的土壤（第四紀(jì)紅土發(fā)育的第四紀(jì)紅壤（RS1）、紫色砂頁(yè)巖發(fā)育的紫色土（RS2）、花崗巖發(fā)育的花崗巖紅壤（RS3））為研究對(duì)象，通過(guò)培養(yǎng)和盆栽等試驗(yàn)，研究了不同

2、形態(tài)外源砷進(jìn)入土壤后的老化過(guò)程及其影響因素、有機(jī)酸類型對(duì)外源砷在土壤中老化的影響，以及不同老化時(shí)間后砷生物有效性等的變化。論文獲得的主要結(jié)果如下：
　?。?）經(jīng)過(guò)120 d的老化后，進(jìn)入三種土壤中的三價(jià)砷（As(III)）可全部轉(zhuǎn)變?yōu)槲鍍r(jià)砷（As(V)），而二甲基砷（DMA）則發(fā)生了脫甲基化作用，第四紀(jì)紅壤和花崗巖紅壤中的脫甲基化主要過(guò)程為DMA轉(zhuǎn)化成As(V)，DMA完全轉(zhuǎn)化期分別為120 d和90 d；而紫色土中的脫甲基化過(guò)程

3、同時(shí)伴有一甲基砷（MMA）的產(chǎn)生，DMA完全轉(zhuǎn)化期為120 d。在老化進(jìn)程中，紫色土有效態(tài)砷含量顯著高于其他2種土壤。土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、鐵鋁錳氧化物是影響外源As(III)老化過(guò)程的主要因素，且錳氧化物的影響遠(yuǎn)大于鐵鋁氧化物，而無(wú)定形鐵鋁氧化物則可能是影響DMA老化進(jìn)程的主要因素。外源As(III)和DMA在土壤中老化的進(jìn)程中，隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，非專性吸附態(tài)、專性吸附態(tài)砷含量呈逐漸下降趨勢(shì)，即呈現(xiàn)出向結(jié)晶水合鐵鋁氧化物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)等

4、更加穩(wěn)定形態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。
　?。?）在25℃、好氧黑暗、濕度為最大田間持水量70％的條件下，有機(jī)酸類型對(duì)砷在第四紀(jì)紅壤中老化過(guò)程的影響不顯著，不同有機(jī)酸處理下土壤結(jié)合態(tài)砷含量差異不顯著，但有機(jī)酸濃度對(duì)培養(yǎng)期間土壤有效態(tài)和結(jié)合態(tài)砷的含量具有顯著影響。當(dāng)乙酸的添加量為50和100 mg·kg-1時(shí)，對(duì)As(V)在土壤中的老化具有抑制作用；在200 mg·kg-1時(shí)，對(duì)As(V)的老化具有促進(jìn)作用。而草酸和檸檬酸的添加量為50 mg·k

5、g-1時(shí)，促進(jìn)了As(V)在第四紀(jì)紅壤中的老化；在100和200 mg·kg-1時(shí)則抑制As(V)的老化。腐殖酸對(duì)外源砷在土壤中的老化具有抑制作用，其中對(duì)第四紀(jì)紅壤中砷老化的影響遠(yuǎn)大于其它類型的有機(jī)酸。有機(jī)酸的添加量在50-200 mg·kg-1時(shí)，乙酸和草酸對(duì)土壤中專性吸附態(tài)砷含量有顯著影響；添加量為50和100 mg·kg-1時(shí)，檸檬酸和腐殖酸對(duì)弱結(jié)晶水合鐵鋁氧化物結(jié)合態(tài)砷有顯著影響；添加量為200 mg·kg-1時(shí)，乙酸、檸檬酸和

6、腐殖酸對(duì)結(jié)晶水合鐵鋁氧化物態(tài)砷影響顯著。
　　（3）在外源As(V)老化不同時(shí)間的土壤中種植小油菜時(shí)，其生物量有隨老化時(shí)間延長(zhǎng)逐漸增加的趨勢(shì)，而小油菜地上部和地下部砷含量及土壤有效態(tài)砷含量則呈逐漸減少趨勢(shì)，說(shuō)明老化時(shí)間對(duì)外源砷的作物有效性具有較大影響。老化時(shí)間相同時(shí)，三種土壤中小油菜的生物量由大到小順序?yàn)椋旱谒募o(jì)紅壤>花崗巖紅壤>紫色土；小油菜地上部和地下部砷含量、土壤有效態(tài)砷含量由大到小為紫色土>花崗巖紅壤>第四紀(jì)紅壤。該結(jié)果說(shuō)