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土壤中的汞(Hg)在被植物吸收后通过食物链在动物及人体内富积,危害了人类健康,且这种危害不仅与汞在土壤中积累的总量有关,更大程度上取决于汞在土壤中的形态分布。腐殖酸由于其特殊的结构特点,能改变汞在土壤中的形态及生物有效性。万山地区土壤汞污染较严重,单纯施加腐殖酸对土壤中汞的固定效果可能受到限制,因此可以考虑多种钝化剂的联合使用。介孔二氧化硅陶瓷纳米材料(简称纳米材料,Nanomaterials,NA)对汞具有超强的吸附能力,从而能降低土壤汞污染程度。本文通过对腐殖酸及纳米材料的样品表征,经室内实验研究,采用化学连续提取形态分级方法,探讨不同浓度(1%C、1.5%C、2%C)腐殖酸组分富里酸(Fulvic acid,FA),胡敏酸(Humin acid,HA)对万山含汞土壤中汞赋存形态的影响,同时进行腐殖酸及纳米材料的盆栽试验,说明土壤中汞的生物有效性,并获得了如下结果:1.利用傅里叶红外光谱仪及扫描电镜对腐殖酸样品FA、HA的主要官能团进行表征发现:FA含有较多的酸性基团,其羧基、羟基、酚羟基、醇羟基和酮基等功能基团含量较HA多,而HA含有更多的氨基、羰基及脂肪族类等;腐殖酸不同的官能团结构特征影响其与汞的可能作用方式。参照扫描电镜图片中的FA、HA样品的结构特征发现FA呈球状特征,表面光滑多微孔;HA呈块状结构,表面粗糙较为坑洼,有明显的裂痕。不同的结构特征导致FA、HA与汞的可能作用方式的差异:HA结构特征有利于汞离子扩散进入HA内部,反应过程不易解吸,能够与HA内部结合形成稳定的络合物;而FA与汞结合的主要方式可能是FA表面的官能团通过静电作用吸附汞离子,这种键合并不稳定,在一定的条件下可能使汞离子发生解吸和再次被释放。2.利用傅里叶红外光谱仪及扫描电镜对NA主要官能团及表面结构特征的研究发现:NA的各吸收峰在吸附汞的过程中峰型发生变化,各吸收峰吸收强度明显变强;NA表面呈现不规则团块特征,吸附后的NA结构破裂,比表面积增大。参照扫描电镜图片中的NA样品的结构特征说明NA与汞的可能作用方式:在NA与汞离子作用的过程中,NA先与最先吸附在NA外层的汞离子结合,随着反应时间的延长和反应的持续发生,汞离子逐渐到达NA内部,以化学键/配位共价键的形式与NA形成内层配合物,汞离子与NA的结合释放了较多能量,将原有NA的结构撑破,导致NA结合汞离子后结构出现了裂痕,新生了很多微孔,使NA 比表面积增大。3.腐殖酸两活性组分对土壤汞形态变化影响研究结果表明:FA、HA均能促进土壤中水溶态汞、交换态汞、酸溶态汞向其他形态转化,但两组分的不同浓度对汞形态影响程度差异较大。不同浓度FA作用下土壤水溶态汞和交换态汞在45天内分别下降了 6.28%～7.05%和13.25%～15.89%;不同浓度HA作用下土壤水溶态汞和交换态汞在45天内分别下降了 7.32%～7.46%和14.26%～16.7%。添加FA、HA的土壤碱溶态汞和有机结合态汞显著上升,不同浓度FA作用下土壤碱溶态汞和有机结合态汞在45天内分别上升了 13.03%～16.24%和14.33%～17.27%;不同浓度HA作用下土壤碱溶态汞和有机结合态汞在45天内分别上升了 2.52%～8.67%和15.96%～19.16%。虽然不同FA、HA浓度对土壤汞的形态转化效果不同,但整体上汞形态变化方向一致。腐殖酸对土壤汞形态随时间变化的相关性分析结果表明,腐殖酸的加入变了土壤中汞的存在形态,但各形态之间的转化并非单方向的,呈多种形态之间相互转化的动态平衡。4.在植物盆栽试验中,添加FA、HA、NA及FA+NA、HA+NA均能抑制土壤中汞的活性,使植物中汞含量下降。不同腐殖酸组分对汞的固定效果不同,与FA相比,不管是哪种植物中HA对汞的固定效果都更加明显,且HA+NA的复合对土壤中汞活性的抑制作用最大。在整个植物盆栽试验后,剩余土壤中汞含量及形态变化受添加的腐殖酸及纳米材料的影响,HA更好的降低土壤中水溶态汞与交换态汞的含量;FA能更好的降低土壤中酸溶态汞的含量。添加HA的土壤碱溶态汞与有机结合汞含量均大于添加FA的土壤碱溶态汞与有机结合态汞的含量。小白菜盆栽中土壤中残留汞含量大于莴笋盆栽中,且不论是根、茎叶,还是植株整体,莴笋中的汞含量均高于小白菜中,表明土壤汞对莴笋的有效性更高。5.两种植物对土壤汞的转运与富集能力不同:在小白菜的盆栽试验中,添加FA、FA+NA的转移系数(TF)>1,而添加HA、NA及HA+NA的TF<1,说明添加FA的土壤汞的转运能力强于HA,添加HA、NA的汞向地上部运输较少。在莴笋的盆栽试验中,添加FA、HA及FA+NA的TF>1,汞在莴笋中的转运能力较强,说明了汞对莴笋的植物活性更高。小白菜与莴笋均不是汞的富集植物,在不同处理中小白菜与莴笋对汞的富集能力均较低,小白菜盆栽中,添加FA中小白菜对汞的富集能力最大(0.476),添加HA+NA小白菜对汞的富集能力最小(0.009);在莴笋盆栽中,仍是添加FA中莴笋对汞的富集能力最大(0.439),添加HA+NA莴笋对汞的富集能力最小(0.117)。