用铁试剂和溴化十六烷基三甲基铵比色法联测土壤中铁和铝

土壤中铁和铝是以多种形态存在,为了把铁、铝等氧化物同层状硅酸盐相分离,并把氧化物中的铁、铝、锰、硅等以及晶质的和无定形的区分开来,化学区分法或选择溶解法是不可缺少的。     

水田返旱地后铁锰氧化物及其相关性状的变化

选择了浙江省潜育、铁渗、铁聚和简育4类水耕人为土,采用田间观察与化学分析结合的方法比较研究了水田返旱种植蔬菜、苗木后土壤剖面形态学特征和铁、锰氧化物化学形态组成的变化。结果表明:水田返旱后,土壤冬季地下水位下降;铁锰新生体的剖面形态变化大于化学组成的变化,水耕表层的变化大于水耕氧化还原层的变化,铁锰无定形氧化物和络合态氧化物的变化明显大于其游离氧化物和全量的变化。总体上,返旱后水耕表层的铁锈根孔、鳝血斑数量明显减少甚至消失,无定形铁、铁的活化度、络合态铁和水溶性铁显著下降,而水耕氧化还原层的变化较小。     

表层沉积物(生物膜)及其各组分对自然水体中Cu,Zn的富集

利用选择性萃取技术对表层沉积物(生物膜)中的锰氧化物、铁/锰氧化物及有机质进行选择性萃取分离,同时考察同步萃取下来的Cu,Zn的分离情况,并运用加和模型研究表层沉积物(生物膜)中各组分对自然水体中重金属Cu,Zn的富集能力。结果表明,生物膜对自然水体中重金属Cu,Zn的富集能力大于表层沉积物,表层沉积物(生物膜)中的金属(铁、锰)氧化物对重金属Cu,Zn的单位富集能力远远大于有机质(1~2个数量级),有机质对重金属的单位富集能力可忽略不计,金属(铁、锰)氧化物是表层沉积物(生物膜)富集自然水体中重金属的主要控制因素。     

植稻年限对土壤铁锰氧化物的影响

以浙江不同耕作年限水田和旱地为研究对象,探讨了植稻年限对土壤铁锰氧化物的影响,并揭示了水稻土发育过程中铁锰氧化物的剖面运移规律和诊断意义。结果表明:①土壤剖面中,全Fe、游离Fe及全Mn的变异随着种稻时间的延长而增大。种植达到一定年限时,全Fe、全Mn以及游离Fe在土壤剖面下层出现淀积。在各种铁锰氧化物中,对水稻土最具诊断意义的是游离Fe和全Fe。②无定形Fe以及络合态Fe、Mn与有机质呈显著正相关。植稻年限对它们的影响是通过对有机质的影响达到的。     

水稻土中氧化还原过程的研究——Ⅳ.红壤性水稻土中铁锰的活动性

(一)红壤性水稻土中铁、锰的含量以淀积层最高,潜育层最低。铁、锰在土层中的分化程度,随土壤发育的程度而增加;锰的分化趋势,较铁更为明显。(二)能被氢醌还原的锰量,占全锰中的很大百分数,最高者可达70%,而能被氢醌还原的铁量,不超过全铁量的0.5%。能与EDTA形成络合物的锰量,也较铁量为高。(三)土壤经交互干湿处理以后,酸溶性和易于还原的铁、锰数量都大大降低,说明脱水作用可使铁、锰的活动性减低。(四)作者根据试验结果而认为,锰对氧化还原条件的感应较为灵敏,而铁则对酸碱条件较为敏感,这对于水稻土剖面中铁、锰的移动和分化具有一定意义。铁、锰的移动程度,在一定程度上可作为水稻土发育程度的一个指标。     

几种土壤中铁锰结核的重金属离子吸附与锰矿物类型

土壤与水体中的锰氧化物对某些重金属离子有强烈的富集作用 ,本研究表明我国几种土壤铁锰结核中锰氧化物的重金属离子 (Pb、Cu、Zn、Co、Ni和Cd)吸附量占结核吸附这些离子总量的 60 %～ 1 0 0 %。结核中所含锰矿物类型不同 ,对重金属离子吸附的能力不一样。山东砂姜黑土中含钙锰矿和锂硬锰矿 ,其锰氧化物的重金属离子吸附量最高 ;其次是湖北黄棕壤和黄褐土中铁锰结核的锰氧化物 ,它们为锂硬锰矿与水钠锰矿组合 ;吸附量最低的是湖南红壤中铁锰结核的锰氧化物 ,它们仅为锂硬锰矿。上述几种锰矿物构造上的差异和结晶程度不同是导致不同土壤铁锰结核中锰氧化物吸附重金属离子量不一样的重要原因。Co2 在吸附过程中被氧化及试样中氧化锰含量和Mn(Ⅳ )百分率不同也是影响其铁锰结核中Co吸附量变化的原因。     

淹水还原条件下红壤中葡萄糖及腐殖酸对铁锰形态的影响

通过设置不同的葡萄糖/腐殖酸配比模拟还原性土壤体系,考察长期(约74 d)淹水培养过程中铁锰元素在土壤溶液/矿物相中的分布形态演变。结果表明:在淹水培养初期,葡萄糖的添加可以促进铁锰离子的还原溶出,同时土壤中可交换态和酸可提取态铁、以及可交换态锰的含量也会随之增加;而腐殖酸的添加则会促进土壤中可氧化态铁/锰含量的升高。随着培养时间的增加,铁锰离子浓度及各个土壤提取形态的铁锰含量大多呈现降低趋势,铁锰元素逐渐转化成提取性更低的矿物形态。因此,淹水环境中铁锰还原溶出-分布形态演变受到土壤中有机物质种类和含量的显著影响,呈现出不同的金属移动性和生物有效性。     

中国白浆土研究Ⅱ.无定形铁、锰、铝氧化物特性及其元素地球化学分异

本文主要研究了白浆土中无定形态铁、锰、铝氧化物特性及其元素的地球化学特征。结果表明：（１）游离态、活性态及络合态的铁、锰、铝氧化物都向着粘粒中富集。其中游离态及活性态中，Ａｌ２Ｏ３富集最强烈，Ｆｅ２ｏ３次之，ＭｎＯ最弱。（２）铁、锰、铝氧化物的活性是ＭｎＯ高于Ｆｅ２Ｏ３，而Ａｌ２Ｏ３主要取决于ＰＨ值，同时也受其它因素的影响。ＭｎＯ和Ｆｅ２Ｏ３在活性上的差异，不仅取决于两者在标准氧化还原电位的差异上     

植物根表铁,锰氧化物胶膜及其在植物营养中的作用

在渍水土壤中，由于嫌气条件下存在有许多Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋，长期适应这种环境的植物具有氧化根际的能力，从而在其根表淀积形成铁、锰氧化物胶膜。研究表明，这些包被在根表的铁、锰氧化物胶膜在适应淹水条件、养分吸收及重金属离子进入植物体过程中起着重要作用，具有重要生态意义。本文综述了近年来国际上这方面的研究进展。     

豫西旱作褐土剖面土壤的氧化铁还原与亚铁氧化特征

土壤铁氧化物的氧化还原过程不仅与重金属的生物有效性和有机污染物降解转化关系密切,也与旱地土壤肥力关系密切,因而备受关注。然剖面土壤耕层以下是否存在铁氧化物的还原、氧化过程,其特征如何尚未可知。本文采用恒温厌氧泥浆培养的方法研究旱地褐土剖面中铁的氧化还原特征。结果表明,旱地土壤剖面0~100cm中均存在铁的厌氧还原过程,还原潜势、最大速率均随剖面深度增加而显著降低;剖面0~80cm土层中均存在光合型Fe(II)氧化现象,0~40cm土层Fe(II)氧化量和氧化速率显著高于40~80cm。剖面的铁氧化还原过程不仅受有机碳含量影响,也受N、K等养分元素的影响。结果可为拓展对铁氧化还原微生物生境的认识、深入理解土壤剖面中铁氧化还原过程提供依据。     

水稻土和潮土中铁锰氧化物形态与稀土元素地球化学特征之间的关系研究

稀土元素在土壤中的含量和分馏特征对它们在环境中的分布、迁移、转化、归宿以及生态效应都有重要的影响。铁锰氧化物矿物的表面作用已被认为是表生环境中元素活化迁移和污染的重要机制之一。本研究以亚热带北端的长江三角洲地区和亚热带南端的珠江三角洲地区的典型水稻土和潮土剖面为例,探讨了铁锰体系对土壤稀土元素含量和地球化学分馏的影响。研究结果表明:铁锰氧化物中以晶质态氧化铁与土壤稀土元素的结合作用为主,并且对潮土的作用要比水稻土更为显著。游离态氧化铁对水稻土Ce富集和Eu亏缺均有积极贡献;锰氧化物可能会通过对二价Eu的氧化而减少其在土壤中的亏缺程度。水稻土和潮土中稀土元素在剖面中的分馏程度也受到铁锰氧化物含量的影响,低含量的铁锰氧化物会使不同发生层之间稀土元素的分馏差异增大。Eu在铁游离度高的南亚热带水稻土中会通过还原并随Sr元素一起淋失。     

铜锌镍锰赋存形态的土体变化特征研究

本文用逐步连续分级法研究了砂姜黑土中铜锌镍锰的化学形态在土壤剖面中的变化特征以及耕作措施等对其的影响力。结果表明，砂姜黑土中代换态、有机态和无定形铁结合态铜锌镍锰的相对含量随剖面深度增加而降低；氧化锰态和残留态则随剖面加深而提高；碳酸盐结合态因元素种类和耕种方式而异，抑或增加抑或降低；晶形氧化铁态可以分成两类，铜镍变化不很明显，锌锰随剖面深度增加而增加。早耕熟化尤其是水旱轮作后，土壤中铜锌镍锰由植物无效的残留态或者有效性较低的晶形铁态（锌和锰）向有效性较高的代换态、有机态和无定形铁态转化，从而提高了土壤中铜锌镍锰的可移动性和有效性.     

珠江三角洲平原不同种植年限土壤铁氧化物特征研究

珠江三角洲平原具有上千年的围垦历史,其土壤发生演变过程深受人为作用影响,开展此区域不同种植年限土壤中铁氧化物形态特征和分布规律的研究,能够揭示人为耕种下土壤发生演变过程。以珠江三角洲平原不同种植年限的土壤剖面为对象,研究了滨海沉积物、河流冲积物和三角洲沉积物发育的土壤及黏粒中全铁、游离铁含量变化及其影响因素。结果表明:随着种植年限的增加,河流冲积物、三角洲沉积物发育土壤中游离铁(Fe_d)向土体下部淀积深度逐渐增加,黏粒中游离铁(Fe_(d(clay)))含量在水耕氧化还原层中呈减小趋势,而滨海沉积物发育的土壤Fe_d含量及淀积深度均有所减小。随着种植年限的增加,滨海沉积物发育的土壤全铁(Fe_t)和游离铁(Fe_d)在黏粒中的富集程度呈增大趋势,而河流冲积物、三角洲沉积物发育的土壤Fe_t和Fe_d富集程度逐渐减小。土壤Fe_d与Fe_t、黏粒游离铁(Fe_(d(clay)))与黏粒全铁(Fe_(t(clay)))均呈极显著正相关;全铁富集率(Fe_(t(clay))/Fe_t)、游离铁富集率(Fe_(d(clay))/Fe_d)均与Fe_(t(clay))、Fe_(d(clay))、黏粒铁游离度(Fe_(d(clay))/Fe_(t(clay)))呈极显著正相关,与Fe_t、Fe_d、土壤铁游离度(Fe_d/Fe_t)、黏粒含量呈极显著负相关,且Fe_(t(clay))/Fe_t与Fe_(d(clay))/Fe_d呈极显著正相关,表明土壤铁氧化物在黏粒中的富集以Fe_d为主,且铁氧化物的富集程度受土壤黏粒含量的影响。     

长江口潮滩植物根际沉积物磷的累积及其生物有效性

通过对长江口潮滩植物生物量及根际沉积物中磷的赋存形态和含量的研究,结果表明各个采样点的海三棱草从春季开始生长并一直延续到初夏,到7月其生物量基本上都达到一个峰值。海三棱草根际沉积物中磷的赋存形态包括弱吸附态磷(Ad-P)、铁结合态磷(Fe-P)、自生磷灰石及钙结合态磷[(Ap+Ca)-P]、碎屑态磷(De-P)和有机磷(OP),它们都具有较好的季节性变化,在一定程度上都受到氧化还原状态的控制。文中还研究了根际沉积物孔隙水中的磷酸盐含量,发现其有效性受到了氧化还原状态及沉积物中铁的影响。     

不同脱沼泽阶段土壤中铁锰的比较研究

本文以沼泽土、起源于沼泽土的潜育型水稻土和潴育型水稻土系列为研究对象，研究了土壤脱沼过程中铁锰的变化规律。根据铁锰的剖面分布特征、土体和各粒级硅铁率与钛锰率，以及游离铁和活性铁的变化规律，土壤脱沼过程可分为两个阶段：（1）铁锰强烈淋失阶段。脱沼过程初期，土壤有机质含量甚高，且随着有机质分解加速而破坏性有机物如酸、酚类等物质的含量增加，故土壤还原能力增强，加之随着排水而提高了渗漏性，铁锰便强烈淋失。主要是以较粗粒级中的铁锰，特别是以游离态和活性态淋失为主，然后较细粒级中的铁锰亦发生明显淋失。（2）铁锰再淀积阶段。当土壤有机质下降到一定程度之后，还原能力便减弱，铁锰则氧化淀积。主要是以铁锰新生体等游离态形式向较细粒级再淀积。由于长期渍水，阻碍了铁的老化，因而再淀积的铁活性甚高，其活化度达80%以上。     

褐土中铁的氧化还原与碳素转化

采用泥浆厌氧恒温培养的方法,研究了光照对旱作褐土中氧化铁的厌氧还原过程的影响,探讨了土壤中铁氧化物的还原-氧化过程与碳素转化的关系。结果表明,旱作褐土中游离铁氧化物的55.31%可在厌氧避光条件下发生还原,厌氧光照条件下游离铁氧化物的还原率最大仅为38.90%,还原产生的Fe(Ⅱ)可能被蓝细菌中的鱼腥蓝细菌属光合过程产生的氧氧化,40 d培养后其游离铁氧化物还原率低至7.95%。厌氧避光条件下培养40 d后土壤中水溶性总碳、无机碳含量分别增加了69%和246%,厌氧光照条件下水溶性总碳和无机碳则呈现先增加后降低的趋势,40 d培养后仅为反应前的47%和70%。水溶性总碳和无机碳含量分别与Fe(T)和Fe(Ⅱ)含量呈极显著线性正相关关系。     

土壤铁氧化物-亚铁的相互作用及其环境影响研究进展

铁氧化物和溶液相亚铁常在厌氧土壤环境中共存。铁氧化物能够加快亚铁的氧化速率，且控制亚铁氧化成矿产物的类型，同时，亚铁与铁氧化物组成的系统是一种良好的还原剂，能够有效还原重金属及降解有机污染物。另一方面，亚铁能够催化铁氧化物晶相转变，导致铁氧化物结构和表面性质发生改变，进而影响相关重金属、有机质的环境行为。本文综述了铁氧化物催化亚铁氧化成矿、铁氧化物-亚铁系统还原污染物以及亚铁催化铁氧化物相变的反应机制及影响因素，最后，对未来在自然土壤中研究铁氧化物-亚铁界面反应及其环境影响进行了展望。     

黄河中下游湿地土壤铁还原氧化过程的温度敏感性

土壤中铁的还原氧化过程因与重金属的生物有效性、有机污染的降解及含碳温室气体排放等环境问题关系密切而备受关注。温度可能通过影响铁还原菌或者Fe(II)氧化菌的活性、底物的生物可用性等而影响铁的还原过程。以黄河中下游地区新乡市原阳大米产区的湿地土壤为样品,利用厌氧泥浆控温培养试验方法研究了黄河中下游湿地中土壤铁还原氧化过程的温度敏感性。结果表明:黄河中下游湿地土壤铁的还原容量在16~31℃范围内不受温度影响,但在16~40℃之间升高温度可显著增加铁还原过程的最大速率、速率常数,亦可缩短最大速率出现的时间。铁还原的温度敏感系数介于1.18~3.05之间,且随温度上升而升高。光照可降低铁还原的温度敏感性,平均降幅39.0%。光照时土壤中Fe(II)氧化对温度不敏感。光照条件和铁氧化物的种类和数量可能是影响土壤有机碳矿化的因素之一。研究结果对于深入理解土壤铁的生物地球化学循环及其与土壤呼吸的关系具有重要意义。     

铁/锰氧化菌诱导土壤重金属生物成矿研究进展

综述了铁锰氧化菌诱导成矿对重金属环境行为的影响,分别从铁/锰氧化菌与生物成矿、铁/锰氧化菌诱导铁锰氧化物沉淀耦合重金属稳定化以及铁锰氧化物对土壤中重金属的作用方面进行阐述;并从铁/锰氧化菌生物成矿方式、铁/锰氧化菌诱导生物成矿过程对土壤重金属的稳定化机制等方面进一步总结了铁/锰氧化菌在不同重金属生物成矿修复中的应用,以及微生物诱导成矿过程的调控因素,分析胞外聚合物、温度与酸碱度、共存离子和其他因素对成矿过程的影响,以期为微生物诱导成矿修复重金属污染提供理论参考。未来工作可进一步关注生成矿物稳定重金属的长效性,不同微生物菌群组合对成矿效果的调控,以及铁/锰氧化菌在重金属复合污染场地土壤修复中的应用等方面。     

金属离子在铁(氢)氧化物与腐殖质微界面上的吸附机理和模型研究进展

铁(氢)氧化物和腐殖质是广泛分布在土壤中的重要天然活性物质,因其具有较大的比表面积并且铁(氢)氧化物表面的-OH与腐殖质表面的-COOH、-OH等活性官能团可通过静电作用、配体交换等多种机制对重金属离子产生较强吸附,从而影响重金属离子在环境中的迁移、转化和生物效应。深入了解重金属离子在铁(氢)氧化物-腐殖质复合体微界面相互作用的分子机理,对于阐明重金属离子在环境中的迁移、转化过程具有重要意义。本文综述了金属离子在铁(氢)氧化物与腐殖质上吸附机理和模型的研究进展,为重金属污染土壤的风险评估和控制提供理论依据。