【摘 要】
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由于我国农田重金属镉污染严重,对食品安全和人体造成威胁,大量关于农田中镉迁移转化过程及机制的研究已经开展。稻田结皮是外源镉进入稻田的关键通道,深入了解金属Cd在结皮中吸附、结合形态以及稳定性,是深入理解镉在稻田系统中迁移转化的重要组成部分。施肥是稻田中重要的耕作措施,是影响镉在结皮中吸收及转化的重要因素。因此,研究肥料对稻田结皮中镉形态转化的具有重要的意义。本文选用三种肥料磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和
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由于我国农田重金属镉污染严重,对食品安全和人体造成威胁,大量关于农田中镉迁移转化过程及机制的研究已经开展。稻田结皮是外源镉进入稻田的关键通道,深入了解金属Cd在结皮中吸附、结合形态以及稳定性,是深入理解镉在稻田系统中迁移转化的重要组成部分。施肥是稻田中重要的耕作措施,是影响镉在结皮中吸收及转化的重要因素。因此,研究肥料对稻田结皮中镉形态转化的具有重要的意义。本文选用三种肥料磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和尿素进行研究,探讨三种肥料作用下稻田结皮对Cd的吸附特性以及Cd在其中的迁移转化机制。主要对不同化肥类型及施加量下重金属Cd在稻田结皮的存在形态,体系中的p H、电导率进行测定。通过分析不同化肥(磷酸二氢钾、磷酸氢二钾和尿素)施用条件下对土壤结皮对镉的吸附性能影响,结合形态分析、结构表征,阐述镉在结皮中分布特点、成矿机制,从而推动稻田结皮中Cd稳定化调控技术的发展。主要得出以下结论:(1)试验研究结果表明:三种不同化肥磷酸二氢钾(KH2PO4)、磷酸氢二钾(K2HPO4)、尿素(CO(NH2)2)作用下,稻田结皮对Cd的吸收有不同的影响。其中KH2PO4和K2HPO4主要是抑制稻田结皮对Cd的吸收,而CO(NH2)2对稻田结皮吸收Cd有不同程度的促进作用。(2)磷酸二氢钾实验表明:Cd在稻田结皮中的分布主要是氧化物结合(61%-76%),其次是残渣态结合(11-24%),最后是吸附部分(10-14%)。随KH2PO4量增加,结皮中Cd含量依次下降,三种形态中锰氧化态Cd降低最强烈。特别是,添加10 mmol/L KH2PO4后,稻田结皮中氧化锰结合Cd含量从最初的5.96 mg/kg降至的3.80mg/kg,残渣态的Cd从0.89增加到1.66 mg/kg,表面吸附部分变化相对较小。主要原因是酸性环境和磷酸盐作用抑制了锰成矿,从而抑制了其对镉吸收成矿作用。(3)磷酸氢二钾实验表明:K2HPO4对稻田结皮对Cd的吸收起到抑制作用,主要降低对残渣态Cd量。其中添加10mmol/L K2HPO4后,稻田结皮中残渣态结合Cd从2.56 mg/kg降至0.30 mg/kg,氧化锰态Cd从1.42降低到0.26 mg/kg。在2-10 mmol/L K2HPO4影响下,Cd在生物吸附部分中的变化相对较大,从4.6 mg/kg减少到2.7 mg/kg。这是由于碱性条件下,重金属镉在结皮表面胞外聚合物中形成沉淀,很难迁移至结皮内部进行成矿或被生物吸收。(4)尿素实验表明:CO(NH2)2对稻田结皮对Cd吸收呈低浓度促进,高浓度抑制的规律。其中生物吸附态Cd随着CO(NH2)2浓度的增加呈现降低的趋势,而残渣态的Cd随着的CO(NH2)2浓度的增加而增加。其中Cd在稻田结皮中分布主要是锰氧化物结合(21%-46%),其次是残渣态结合(33-64%),最后是吸附部分(14-40%)。在5 mmol/L CO(NH2)2的影响下,稻田结皮对Cd吸收能力最强,总量达到最大9.51 mg/kg,生物吸附态Cd含量达3.52 mg/kg,锰氧化态Cd达到4.03 mg/kg,残渣态的Cd含量达到2.10 mg/kg。而添加20mmol/L CO(NH2)2后,稻田结皮中的Cd有抑制的作用,其中残渣态结合的Cd含量增加到4.21 mg/kg,生物吸附态的Cd含量仅有1.21 mg/kg,氧化锰结合态的Cd含量有1.53 mg/kg。这是由于尿素具有促进稻田结皮快速生长的原因,提高了各形态镉的含量。
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