改良劑對土壤砷形態(tài)及其生物

1、改良劑對土壤砷形態(tài)及其生物第1頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三研究和實驗目的實驗要解決的主要問題研究現(xiàn)狀分析土壤中砷的分析研究和實驗的主要內容實驗條件預期成果第2頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三研究和實驗的目的由于人類活動的加強，砷污染已成為非常突出且急需要解決的全球環(huán)境問題之一。為了控制土壤中砷的釋放和固定土壤中砷的生物有效性，本研究擬利用工業(yè)廢棄物為改良劑，在對工業(yè)廢棄物的生物毒性評價基礎上，通過分析添加改良劑前后土壤基本性質的變化、土壤和植物中砷含量和形態(tài)的變化，尋求和建立改良劑修復砷污染土壤的最佳模式。項目的研究成果對于指導砷污染區(qū)的

2、農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)，保障居民的身體健康具有重要意義，并為工業(yè)廢棄物資源化利用和原位固定修復土壤砷污染提供科學依據(jù)。 第3頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三實驗要解決的主要問題由于采礦、冶煉、污泥農(nóng)用、化肥、殺蟲劑、防腐劑和醫(yī)藥試劑等的施用，以及利用受砷污染水灌溉等人類活動的加強，使得砷在土壤中大量的累積，土壤砷的累積將嚴重影響到我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品出口貿易，威脅到我國農(nóng)業(yè)在國際市場上的競爭力。因此，如何阻控土壤砷的釋放或者降低土壤砷的生物有效性是控制砷污染風險的關鍵。 第4頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三研究現(xiàn)狀分析砷是周期表中第四周期、第

3、五族元素，原子序數(shù)33，原子相對質量74.92159，在自然界中有著廣泛的分布，地殼中砷的含量約為5.510-6%。砷在自然界中極少以單質狀態(tài)存在，主要是以砷化合物如：雄黃（As2S2）、雌黃（As2S3）、硫砷鐵礦（FeAsS）和砷鈷礦（CoAs2）等方式存在。自然環(huán)境中空氣、水體、土壤和動植物體內砷的含量很少。據(jù)報道，自然土壤中砷的背景值一般為5-10 mgkg-1（世界范圍）。砷的污染主要來自礦山開采、含砷礦石冶煉、以砷為原料的化工生產(chǎn)、以及工農(nóng)業(yè)中含砷化合物的使用等。據(jù)報道，孟加拉國、印度的西孟加拉邦、阿根廷和越南，由于地下水污染導致3900萬以上的人受到不同程度的砷毒害，700萬人受

4、到嚴重傷害；湖南素有“有色金屬之鄉(xiāng)”的美譽，在開采和冶煉含砷礦石的金屬生產(chǎn)和以砷為原料的化工生產(chǎn)等的人為活動中，使得湖南砷毒土壤的含砷量是世界土壤的平均含砷量的8-544倍。 第5頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三土壤中砷形態(tài)分布不僅可以反映砷的轉化情況，而且還反映土壤砷固著效果、污染狀況及危害水平。根據(jù)砷的化學性質類似于磷，按Chang and Jackson的磷形態(tài)區(qū)分方法，把土壤中砷分為五種形態(tài)：易溶性砷(A-As)、鈣型砷(Ca-As)、鋁型砷(A1-As)、鐵型砷(Fe-As)和殘余型砷(O-As)。一般而言，易溶態(tài)砷、松散結合態(tài)砷有效性高，易被植物吸收或轉化

5、為水溶性砷，因而危害較大；鈣型砷、鐵氧化物和包蔽態(tài)砷危害性較低，不易被生物吸收和進入水體。針對砷的這一特點，可以向土壤添加含鈣、鐵、鋁和錳等豐富的廢棄物固定砷的活性和施用磷肥促進砷向深層遷移，減少其對生物的危害性。很多含有鐵的化合物都對固定As有較好的效果。已有報道證明硫酸亞鐵對降低土壤中As的移動性和生物有效性非常有效。鋁氧化物和錳氧化物對As的固定，并沒有像對鐵氧化物的固定作用那樣進行透徹的研究。跟人工合成的FeOOH(對As的固定效率幾乎達到100%)相似，人工合成Al(OH)3對As的固定效果也很高，并且都要比自然形成的羥基鐵氧化物和粘土礦物的固定效率要高。錳氧化物也可以吸附大量的As

6、，在與鐵氧化物一起使用時，可以顯著的降低土壤中As的移動性和毒性。常用的改良劑有工業(yè)廢棄物，如粉煤渣、生物燃料飛灰、剩余污泥和造紙產(chǎn)生的污泥、石膏粉和含有生石灰的工業(yè)副產(chǎn)、以及鐵鋁工業(yè)的廢棄物（赤泥）。第6頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三土壤中砷的危害土壤中的污染物超過植物的忍耐限度，會引起植物的吸收和代謝失調；一些污染物在植物體內殘留，會影響植物的生長發(fā)育，甚至導致遺傳變異。土壤污染破壞植物根系的正常吸收和代謝功能，通常同植物體內酶系統(tǒng)作用過程有關。銅已被公認為是植物生長發(fā)育所必需的微量元素。在 . .維諾格拉多夫的生物地球化學分類表中，銅和鋅、錳、硼、鉬等元素列在

7、一起，在植物體內平均含量為10(10(。銅在生物中參與酪氨酸酶生理、生化作用過程。如果土壤中有效態(tài)銅含量小于613ppm,植物的光合作用就顯著衰退,氮的代謝過程也受到影響；如果過量，銅被植物根系吸收后形成穩(wěn)定的絡合物，就會破壞植物根系正常代謝功能，引起植物的生育障礙 第7頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三不同劑量的砷污染土壤對水稻生長發(fā)育的影響由下圖可知,土壤中的砷含量越多,水稻的長勢越差.第8頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三陽宗海砷污染錦業(yè)公司使含砷生產(chǎn)廢水在整個廠區(qū)內外環(huán)境循環(huán)，以地下滲透、地表徑流方式進入陽宗海，導致陽宗海水砷濃度自200

8、7年9月開始上升，至2008年7月砷濃度值超過V類水質標準，從II類下降到劣于V類，導致飲用、水產(chǎn)品養(yǎng)殖等功能喪失，公私財產(chǎn)遭受特別重大損失。 第9頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三研究和實驗的主要內容土壤改良劑的篩選。分別研究赤泥、錳礦尾渣和鐵礦尾渣對土壤砷形態(tài)轉變的影響。1）測定土壤砷含量和基本性質；2）測定改良劑中砷以及基本性質；3）加入改良劑后，再次分析土壤砷和基本性質的變化。第10頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三研究赤泥、錳礦尾渣和鐵礦尾渣對土壤砷生物有效性的影響； 利用連續(xù)提取法，分析土壤中砷的形態(tài)變化，研究土壤中砷的生物可利用性。

9、第11頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三通過盆栽實驗，研究改良劑對植物吸收積累土壤砷的影響。添加改良劑后，種植蔬菜或者水稻，然后分析植物中As和其它重金屬元素含量，探討改良劑修復土壤砷污染的可能性。第12頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三實驗條件課題組所在實驗室具有完善的基礎設施（溫室、常規(guī)指標分析），具備進行本研究的基本條件。本項目指導老師是中科院生態(tài)環(huán)境研究中心環(huán)境科學博士，先后參加多項國內外科研項目，已發(fā)表數(shù)篇科研論文，能夠有效的指導項目的進行。第13頁，共15頁，2022年，5月20日，15點32分，星期三實驗的預期成果獲得赤泥、錳礦尾渣和鐵礦尾渣對土壤砷形態(tài)轉變的影響的結果； 獲得赤泥