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厌氧条件下水稻土中铁还原对砷形态的影响

李荣华  
【摘要】:水稻土中铁的微生物还原过程在土壤环境化学方面具有特殊的意义。氧化铁作为电子受体不仅可以促进水稻土中变价元素的形态转化,还影响其生物有效性。通过添加变价元素,一方面可以影响土壤的氧化还原电位,另一方面也改变土壤中电子供体/受体的比例,影响土壤中电子传递的流向。而且含铁氧化物具有较高的表面活性,可以通过吸附沉淀影响污染物在土壤中的存在形态和迁移能力。利用这种特征,可以作为消除或减少土壤污染物的有效途径。本研究以4 省份的典型水稻土为供试样品,通过室内恒温厌氧培养试验,研究了厌氧水稻土中有效As 的浸提和不同价态As 的测定方法;通过向水稻土中添加As(III)、As(V),研究了厌氧培养对水稻土中As 形态的影响;通过水稻土中添加SO42-、NO3-对Fe-As 体系的影响试验,研究了不同电子受体对土壤中铁还原和As(III)的影响。实验获得以下主要结果: 1.4 种供试的水稻土中水溶性砷含量极少,在供试的4 种水稻土中全砷转化成水溶性砷的百分率均低于4%,有效砷含量因土壤种类不同而异。以1.0 mol/L HCl作浸提剂能较好地表征土壤砷的有效性,是测定土壤有效态砷的一种良好的浸提剂。有效砷的浸提时间应该以60min 为宜。 2.选择蠕动注射方法添加还原剂KBH4—NaOH 溶液,通过控制样品溶液pH,对As(III)和As(V)进行了分步还原,用硝酸银-聚乙烯醇-乙醇溶液作吸收液来吸收还原生成的AsH3,用分光光度法在400nm 波长下测定吸收液的吸光度,求算出As (III)和As (V)的含量。在对模拟砷污染水样和厌氧水稻土中As (III)和As (V)的测中,砷质量浓度在0~0.5mg/L 时,吸光度和砷质量浓度之间符合朗伯-比尔定律,标准溶液的测定相对误差为-3.60%~2.20%,检测限为0.6μg;环境水样测定的As 回收率为97.14%~103.4%,与Ag-DDC 标准方法比较无显著差异。水稻土中总砷和As(III)的回收率分别为98.36%~102.8%及56.02%~65.34%。 3.向水稻土中添加As(III)后,在厌氧培养10d 前As(III)可以促进铁还原。厌氧培养10d 左右的As(III)浓度为最低。由于氧化剂的耗竭,As(III)的氧化过程终结,随之而来的是As(V)的还原过程启动,引起As(III)浓度的逐渐增加。 4. 在水稻土中添加As(V),可导致Fe(II)生成量的“滞后”,产生滞后的原因是是由于As(V)对Fe(II)的氧化消耗所致,此过程将是As(V)还原的驱动力。同样,铁还原平衡与As(V)还原平衡的时间也有一致性。


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