微生物在不同pH下对水稻土胶体中砷释放的影响

为探讨水稻土胶体与类金属砷（As）的生物地球环境行为,本研究对比分析了微生物在初始pH=3和初始pH=7的不同酸碱条件下对土壤胶体负载As释放的作用差异,并揭示其内在机制。结果表明：在pH=3条件下微生物作用相对较弱,对胶体悬液pH与Eh影响较小,与无菌对照组相比,溶液中Fe²⁺与As含量均有所提高,且释放的As主要为氧化态As（Ⅴ）;在pH=7条件下微生物活性较强,至28 d时可使胶体悬液pH升至8.12,Eh降至-55 mV,形成强还原环境,铁还原溶解量明显增多,Fe²⁺含量是无菌对照组的2.79倍,并且胶体中吸附态As随着Fe的还原溶解而释放,主要为还原态As（Ⅲ）。相关性分析表明,土壤胶体中As的释放与铁氧化物的还原转化有关,溶液中As释放量与Fe²⁺含量呈显著正相关关系,尤其在中性条件下As（Ⅲ）含量与Fe²⁺极显著正相关（r=0.798**,P<0.01）。研究表明,在中性环境条件下较强的微生物活性可提高土壤胶体中铁氧化物的异化还原,同时增强As的释放与转化。     

硫酸盐对土壤铁矿物还原转化及砷释放的影响

为研究硫酸盐对受酸性矿山废水污染土壤中Fe和As转化释放的影响,设计开展灭菌、非灭菌和加硫非灭菌3组淹水释放实验,在厌氧手套箱中连续处理30 d,每5天取样一次,测定上清液pH、氧化还原电位(Eh)、Fe(Ⅱ)和As浓度,以及土壤中盐酸提取态Fe(Ⅱ)和As的含量。结果表明:实验初始阶段,在微生物的作用下,土壤悬液pH升高、Eh降低,硫酸盐的添加会增强这一趋势。实验前5 d为铁矿物还原转化阶段,土壤中Fe和As活化速率较高,释放速率也较大,硫酸盐的加入会增大活化释放量。之后,随还原性增强,硫酸盐大量被还原,亚铁硫化物矿物生成,土壤中的铁矿物被继续活化但速率降低,加硫非灭菌组仍有较高的活化量,同时土壤被活化的As含量减少,释放Fe和As的过程被抑制,促使溶液中Fe(Ⅱ)和As的浓度降低。实验后15 d,虽然受生成铁矿物沉淀的控制,溶液Fe浓度能够持续维持在较低水平,但As浓度却持续增加,硫酸盐的加入会增加As的释放量。     

高砷煤矿污染土壤的小麦砷累积研究

为了解砷污染土壤对小麦品质的影响及食用砷污染土壤种植的小麦对人群健康的影响,以贵州省兴仁县交乐高砷煤矿区砷污染农田的土壤-小麦系统为研究对象,采用氢化物发生-原子荧光光度法测定土壤和小麦砷含量,并对砷污染土壤及小麦中砷分布特征进行研究。结果表明,受污染农田土壤(区域Ⅰ、区域Ⅱ)的砷含量显著高于周边未受污染农田(区域Ⅲ),区域Ⅰ土壤pH值最低(4.57),土壤砷含量分别是区域Ⅱ、区域Ⅲ的1.94和2.13倍,土壤砷含量与土壤pH值呈显著负相关关系;区域Ⅰ小麦样品不同器官的砷含量为1.37mg·kg~(-1)(根)、0.74mg·kg~(-1)(茎叶)、0.85mg·kg~(-1)(籽粒);受试样品中,67%的小麦籽粒砷含量高于GB2762-2012中规定的小麦砷含量限值(0.5mg·kg~(-1))。采用USEPA推荐健康风险评价模型对当地居民以小麦为砷摄入途径的健康风险评价结果显示,区域Ⅰ、区域Ⅱ小麦的HQ值分别为2.82和1.19,区域Ⅲ为0.97。受试土壤砷污染已对小麦品质产生影响,食用矿区附近砷污染农田种植的小麦可能对居民健康有影响。