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《华中农业大学》 2010年
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土壤中铁铝氧化物对Bt毒素吸附的影响

邓雅丽  
【摘要】: 转Bt基因作物发展迅速,其释放的毒素可能在土壤中残留和累积,影响土壤生态系统的功能和生物多样性,引起人们对环境安全问题的关注。本课题以海南澄迈县砖红壤、广西南宁赤红壤、湖北咸宁红壤、贵阳花溪桐木岭黄壤、江西南昌水稻土为对象,研究了有机络合态、游离态、非晶形、层间态、吸附态、交换态铁铝氧化物对Bt毒素吸附的影响,着重比较了Bt毒素在除去不同形态铁铝氧化物土壤和原土壤上的等温吸附特征,同时还研究了Bt毒素在针铁矿、赤铁矿、三水铝石上的吸附特性,为明确各形态铁铝氧化物对Bt毒素吸附的影响提供参考,有助于了解转Bt基因作物释放的毒素在土壤中的去向与积累规律,阐明Bt原毒素对生态环境的影响。主要结果如下: 1)5种土壤除去有机络合态铁铝(Fep-Alp)后,对Bt毒素的吸附量都有所增加。与原砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、水稻土相比,毒素的吸附量分别增加了18.5%、3.5%、12.4%、15.5%、52.9%。毒素吸附量的增加与去除有机络合态铁(Fep)的含量正相关,与去除有机络合态铝(Alp)的含量负相关,且与有机质的减少量有关。 2)Bt毒素在除去游离态铁铝(Fed-Ald)的砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、水稻土表面的吸附量都显著降低,分别下降了55.6%、37.0%、70.5%、21.8%、45.8%。除去游离态铁铝,土壤表面负电荷增加,比表面积下降,负电荷和外表面积之比升高,促使Bt毒素的吸附量显著下降。 3)与原土壤相比,在除去非晶形铁铝(Feo-Alo)的砖红壤、赤红壤和水稻土上Bt毒素的吸附量差异显著,分别下降了27.7%、34.6%和14.4%,而在除去非晶形铁铝的红壤和黄壤上差异不显著,吸附量分别下降了6.3%和12.4%。除去非晶形铁铝后,土壤的PZC降低,永久负电荷增加,Bt毒素吸附量下降。 4)Bt毒素在除去层间态铁铝(InFe-InAl)的5种土壤上吸附量都显著下降。与原砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、水稻土相比吸附量下降了37.5%、39.3%、38.2%、14.0%、18.8%。土壤除去层间态铁铝后,层间负电荷量增加,与带负电荷的Bt毒素之间的静电斥力增强,Bt毒素的吸附量降低。同时,层间态铁铝的减少,使可与毒素的羧基和羟基发生配位交换的羟基减少,对Bt毒素的吸附量降低。 5)与原土壤相比,在除去吸附态铁铝(HyFe-HyAl)的砖红壤、赤红壤和红壤上Bt毒素的吸附量差异显著,分别从原来的182.1、210.1和157.8mg g-1降至124.3、156.7和116.7mg g-1,下降幅度分别为31.7%、25.4%和26.1%;而在除去非晶形铁铝的红壤和黄壤上差异不显著,吸附量分别下降了3.1%和6.3%。5种土壤的吸附态铁的含量均很低,它对Bt毒素吸附的影响可以忽略。毒素吸附量降低的主要原因是除去了吸附态铝。 6)Bt毒素在除去交换态铁铝(ExFe-ExAl)的5种土壤上的吸附量都显著降低。与原土壤相比,在除去交换态的砖红壤、赤红壤、红壤、黄壤、水稻土上Bt毒素的吸附差异均显著,下降幅度相似,分别下降了22.4%、23.1%、24.5%、23.3%、21.3%,主要是受除去土壤交换态铝的影响。除去交换态铁铝,土壤表面部分离子的水合半径增大,供给吸附的能量减少,毒素的吸附量降低。 7)在供试5种土壤中,6种形态的铁铝氧化物对Bt毒素吸附的影响程度不同。在砖红壤上,不同形态的铁铝氧化物影响作用的强弱为游离态层间态非晶形态、吸附态、有机络合态交换态;在赤红壤上,影响的强弱顺序为游离态、层间态铁铝有机络合态、非晶形、吸附态铁铝交换态铁铝;在红壤上,影响的强弱顺序为游离态、层间态铁铝有机络合态、非晶形铁铝交换态、吸附态铁铝;在黄壤上,顺序为游离态、交换态铁铝有机络合态铁铝非晶形、层间态、吸附态铁铝;在水稻土中的影响强弱顺序为游离态铁铝非晶型态、层间态、有机络合态铁铝交换态、吸附态铁铝。各种形态的铁铝氧化物对Bt毒素在5种供试土壤吸附的影响程度不尽相同,这与供试土壤自身的理化性质、各形态铁铝氧化物含量以及其对毒素吸附影响因素的不同有关。 8)Bt毒素易在土壤和矿物表面吸附,其等温吸附曲线均为L型,用Freundlich和Langmuir方程拟合结果表明Bt毒素在去除有机络合态铁铝的土壤表面,吸附亲和力最大,在去除游离态铁铝的供试土壤表面亲和力最小。Bt毒素在不同矿物表面的等温吸附差异较大,总体趋势是针铁矿赤铁矿三水铝石。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S153

【引证文献】
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