腐殖酸对La、Nd的吸附及土壤中形态分布的影响

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我国是稀土消费大国,农用稀土已成为我国第三大稀土消费市场。稀土农用技术的推广应用,一方面促进了农业经济效益增加,另一方面也加速了环境中稀土元素的积累。过量的稀土会产生一系列生态毒理效应。腐殖酸(humic acid, HA)的应用可使稀土元素从水溶态、可交换态和碳酸盐结合态以及铁锰氧化物结合态向有机结合态转化,从而调控稀土元素在环境中的迁移转化和生物有效性。本文主要探讨HA对几种常见的重金属和La、Nd两种稀土元素的吸附作用,及对红壤(pH<7)、黄褐土(pH≈7)和砂姜黑土(pH>7)中内、外源La、Nd的形态分布的影响。研究结果如下:1.对含有La3+、Nd3+的重金属混合体系进行吸附选择性实验,筛选出腐殖酸浓度为1.2g/L时吸附La3+、Nd3+的最佳条件(pH5.4、温度313K、振荡时间8h、重金属离子初始浓度0.15mmol/L),得出此条件下吸附优先顺序为:La3+>Pb2+>Cu2+>Nd3+>Cd2+> Zn2+>Co2+>Cr3+;HA的吸附总量在298k时拟合二级动力学方程的效果最好;Langmuir方程则能更好地描述HA对重金属离子的等温吸附过程,并且随着温度的升高,HA的最大吸附量逐渐增加;HA对La3+、Nd3+等重金属离子的吸附优先顺序受到pH、温度、振荡时间、重金属离子初始浓度和本身性质的综合影响,且重金属的物理化学性质是主导因素。2.旱培和淹培两种培养方式对内、外源La、Nd在土壤中各形态分布无较大影响;三种土壤的内源La、Nd形态分布均表现为B4态>B3态>B2态>B1态,外源La、Nd形态分布均表现为B3态>B2态>B1态,尤其是进入砂姜黑土和黄褐土后,分布在B1态的含量极少。3.红壤的内、外源La、Nd的B1态含量都较砂姜黑土和黄褐土的B1态含量多,B3态含量都较砂姜黑土和黄褐土的B3态含量少;砂姜黑土中内、外源La、Nd的B2态含量都较红壤和黄褐土中B2态少;三种土壤中内、外源La、Nd的B3态含量基本表现为黄褐土>砂姜黑土>红壤。4.三种土壤中内源La、NdB4态的分布基本不受HA添加量变化的影响,内、外源La、Nd的B1、B2态均随HA添加量的增加而减少,趋势较缓,B3态均随HA添加量的增加而增加,趋势较缓;其中内源、低浓度外源Nd随HA添加量的变化波动较大,高浓度外源Nd则波动较小。5.除稀土类型外,土壤类型、培养方式、稀土浓度和HA添加量均对土壤的pH有极显著的影响;土壤pH与内、外源La、NdB1、B2态含量均呈极显著性负相关,与B3态含量均为极显著性正相关,与内源La、NdB4态含量无显著相关;土壤类型对内源La、Nd各形态、外源La、NdB1、B2、B3态含量均有极显著影响;稀土浓度对外源La、NdB1、B2、B3态含量均有极显著影响;培养方式对内、外源La、Nd各形态含量均无显著性影响;稀土类型对内源La、Nd各形态、外源La、NdB2、B3态影响极显著;HA添加量对内源La、NdB1、B2、B3态和外源La、NdB1、B3态的分布影响极显著,且HA添加量的变化对红壤中内、外源La、Nd形态分布影响较明显,HA添加量与红壤中内源La、NdB3态、外源La、NdB1、B2、B3态基本上均有显著相关。
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