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中国典型砷污染水稻土在模拟淹水条件下砷的形态转化规律

2021-05-16 12:32编辑: www.jxszl.com景先生毕设
砷污染水稻土在淹水条件下砷的迁移转化能力变强,生物有效性提高,这一过程将大大影响水稻籽粒中砷的积累。本实验旨在研究中国南方典型砷污染水稻土在淹水培养条件下,孔隙水中砷总量和形态的变化规律及其相应的影响因素。实验结果表明土壤淹水培养条件下氧化还原电位降低;pH值升高;孔隙水中砷总量增加;可溶性铁和锰的含量上升。在厌氧条件下,土壤中释放的砷主要以三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))为主,三价砷的含量明显高于五价砷,供试土壤样品中只有湖南地区的土壤产生了少量的二甲基砷(DMAs)。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1、文献综述 2
1.1自然环境中砷的来源及污染情况 2
1.2砷污染对人体的危害 3
1.3环境中砷的存在形态及转化机制 3
1.4砷迁移转化影响因子概述 4
2材料与方法 5
2.1供试土壤 5
2.2方法 7
2.2.1土壤厌氧培养方法 7
2.2.2孔隙水采集及样品处理方法 7
2.2.3分析土壤孔隙水方法 8
2.3数据处理 8
3、结论与分析 8
3.1土壤pH和Eh随土壤培养时间的变化趋势 8
3.2土壤孔隙水中砷含量及其形态变化趋势 9
3.3土壤孔隙水中三价砷和总砷的比例 11
3.4土壤孔隙水中铁含量变化趋势 12
3.5可溶性性砷和铁的摩尔比值变化趋势 12
3.6土壤孔隙水中锰含量的变化趋势 13
4、讨论 13
4.1土壤pH、Eh、可溶性砷和铁随土壤培养时间的变化 13
4.2 土壤砷释放和铁含量之间的关系 14
4.3土壤中砷释放和铁、锰释放之间的关系 14
4.4 土壤甲基砷产生及消失具有的地域性特点及原因分析 14
5、结论 15
致谢 16
参考文献 17
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规律
环境工程学生 陈川
引言
引言
砷(As)位于元素周期表第V主族,原子序数33,是一种剧毒的类金属元素,能引起人类许多的疾病,例如皮肤癌、膀胱癌、糖尿病和心血管疾病等(Saha et al., 1999)。所以美国的环境保护署将其列为有毒有害物质表的首位(http://www.atsdr.cdc.gov/SPL/index.html )。
砷污染已经成为一个全球性的环境问题。砷的污染主要来源于两个方面:1、自然来源包括岩石中伴生的砷,是影响全球砷循环的主要动力,它直接决定了土壤、大气和生物体内砷的含量和分布;2、人为的因素人类生产和生活中排放的砷,例如:采矿(Zhu et al., 2008.)、含砷农药的使用(Wiliams et al., 2007.)以及高含砷量地下水进行农业灌溉等很大程度上造成部分地区中土壤砷含量超标。孟加拉国、美国、日本、以及我国部分地区地下水、地表水和土壤等都已经受到严重的污染(Bhattacharya et al., 2007; Matschullat et al, 2000)。
砷的形态可以分为无机砷(As(Ⅲ)和As(V))和有机砷(单甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)、三甲基砷(TMAO)等)(Jia et al., 2012)两大类。土壤中的砷主要是以As(Ⅲ)和As(V)的形式存在的。在一定的条件下,土壤中的砷能够在微生物的作用下进行形态的转化(Islam et al., 2004;陈同斌 1996),产生单甲基砷(MMA)、二甲基砷(DMA)和三甲基砷(TMA)(杨婧等,2009)。除微生物的作用外,土壤的管理措施以及土壤的理化性质等都会对土壤中砷的形态转化产生影响。
目前为止,已经有许多学者报导了水分管理措施对砷污染水稻土中砷的形态转化的影响,Arao et al.(2009)证明在淹水条件下,土壤溶液砷的含量显著增加。Xu et al.(2008)的研究表明水稻土在淹水条件下,土壤孔隙水砷浓度是好氧条件下砷浓度的7—16倍。Li et al.(2009)等研究表明水分管理能够有效的改变土壤孔隙水中砷的含量,从而影响水稻对砷的积累。但是这些研究结果大都是针对单一的土壤,很少有学者关注或研究在淹水条件下砷的活化受哪些因素影响及大规模地区砷污染水稻土中砷的形态转化规律与水分管理措施之间的关系,尤其是针对我国南方不同类型砷污染水稻土的研究尚未见报道。
本研究旨在研究我国南方部不同类型砷污染水稻土在模拟水稻田淹水条件下砷的形态转化规律。最终希望能够通过改变污染水稻土的水分管理措施,减轻作物对砷的积累及对人类的危害。
1、文献综述
1.1自然环境中砷的来源及污染情况
砷是自然环境中广泛存在的一种类金属元素,其理化性质以及在环境中的迁移转化行为与重金属相似,地球环境中砷的储量为3×108 t(Boyle et al., 1973; Mandal et al., 2002)。
砷的主要来源为自然来源和人为来源,地壳中的砷主要是富集在一些沉积岩中,另外,Ni、Co等重金属也会与砷伴生,特别是硫砂矿(McGeehan et al., 1994),含砷的岩石经过风化后会将其释放到土壤中,所以不同土壤成土母质不同,导致了土壤中原始砷含量不同。我国湖南地区土壤成土母质中砷含量高达(50.2±42.4)mg/kg(McGeehan et al., 1994.)。除此之外,火山喷发等自然过程也可以向环境中输入部分砷。然而,近几年来,由于人类生产生活活动造成的环境中砷积累现象愈发严重。
虽然人类已经意识到砷对人体的危害,但是砷依旧在工农业生产中发挥着重要作用。农业中含砷的农药、杀虫剂和除草剂等的使用以及工业上高砷含量煤的燃烧等都对土壤、大气和水体环境造成了污染(Adriano, 2002)。

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