硫素对氧化还原条件下水稻土铁、锰、镉和砷形态影响

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:darksmile11
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通过充N2和充O2的氧化还原反应装置,模拟水稻田的氧化还原状况,在添加外源砷和镉污染的水稻土中,施用不同形态的无机硫(不施硫S0,单质硫S1和硫酸盐S2),以研究在不同氧化还原条件下,硫素对水稻土中铁锰氧化物和镉砷形态的变化。结果表明:  1.通N2时,土壤溶液氧化还原电位(Eh)在-100~-200 mV之间,溶液pH在7.0~8.0之间,pe+pH为4~7之间;通O2时,溶液Eh在200 mV左右,溶液pH在6.5~7.5之间,pe+pH为9~12之间。  2.在通N2时,各处理HCl提取土壤氧化铁的含量比原土(21.4±0.3 g·kg-1)低5 g·kg-1,有利于结晶态氧化铁向无定形氧化铁转化和形成Fe2+,无定形氧化铁活化度比原土活化度46.8%有所增加,且处理MS2(49.4%)<MS1(60.0%)。在通O2时,溶液中的Fe2+和FeS被氧化成Fe3+,Fe3+水解变成Fe(OH)3沉淀,提高了土壤酸溶性氧化铁和结晶态氧化铁的含量,氧化铁活化度为MS1(41.2%)>MS2(36.1%)。  3.在通N2时,锰的活化度增加,结晶氧化锰向无定形锰转化,无定形氧化锰的含量均高于原土中氧化锰含量,硫酸盐处理的活化度要大于单质硫处理,即S2(76.8%)>S1(68.8%), MS2(71.6%)>MS1(65.8%);在通O2时,结晶氧化锰的含量增加,土壤开始老化,氧化锰的活化度降低。  4.通N2时,不同处理各形态砷占总砷质量分数变化为残渣态(34.9%~41.4%)≈专性吸附态(37.4%~39.5%)>晶态铁锰结合态(23.3%~25.6%)>非专性吸附态(2.4%~3.3%)>无定形铁锰结合态(0.5%~0.8%)。通O2时,各处理形态砷占总砷质量分数变化为残渣态(30.8%~39.3%)≈专性吸附态(30.3%~34.7%)>晶态铁锰结合态(26.0%~28.7%)>无定形铁锰结合态(9.3%~10.7%)>非专性吸附态(0.5%~1.6%),其中,无定形铁锰氧化物结合态砷比通N2时提高了约9%,也就是无定形铁锰的老化作用对砷形态转化的影响。  5.无论通N2还是通O2时,不同处理各形态镉占总镉的质量分数均为离子交换态>铁锰氧化态>碳酸盐结合态>弱有机态>有机结合态>残渣态。通N2时,离子交换态为44.3%~49.8%,铁锰氧化态为22.82%~25.23%,通O2时,离子交换态为40.9%~42.7%,铁锰氧化态为24.69%~33.49%。  6.还原条件能够使氧化铁的活化度升高,砷的移动性增强;镉的生物有效性在还原条件大于氧化条件;但硫酸盐体系降低氧化铁的活化度,提高锰的活化度;单质硫体系的砷移动性要大于硫酸盐体系的砷移动性。  7.通N2时,不同处理各形态硫占无机总硫的比例变化为酸溶性硫(33.8%~41.5%)>水溶性(22.2%~29.9%)>酸挥发性硫(11.7%~24.7%)>吸附性硫(16.5%~22.1%)。通O2时,各处理不同形态硫占总无机总硫的比例变化为酸溶性硫(28.2%~38.3%)>水溶性硫(19.4%~28.8%)≈酸挥发性硫(20.3%~28.3%)>吸附性硫(14.4%~22.0%),水溶性硫和酸溶性硫的比例有所下降,而酸挥发性硫的比例有所上升。
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