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水淹条件下锰改性生物炭对水稻砷吸收及形态分布的影响

2021-01-05黄永东杜应琼陈永坚陈楚国杜瑞英文典吴志超彭立钧李梅霞

生态环境学报 2020年11期
关键词:改性水稻生物

黄永东,杜应琼,陈永坚,陈楚国,杜瑞英,文典,吴志超,彭立钧,李梅霞

1. 广东省农业科学院农产品公共监测中心,广东 广州 510640;2. 农业农村部农产品质量安全检测与评价重点实验室(广州),广东 广州 510640;3. 广东省农产品质量安全风险评估重点实验室,广东 广州 510640;4. 广东农科监测科技有限公司,广东 广州 510640

治理农田土壤砷污染已成为近几年研究热点。在水淹厌氧条件下水稻土有效砷含量更高(钟松雄等,2016),无机砷浓度达到0.8 mg·L−1以上时能显著抑制水稻生长(李仁英等,2014)。砷超标已成为水稻种植中关注的重点问题之一,严重影响中国的食品安全(Zhang et al.,2015)。

生物炭对砷并没有展现良好的吸附能力(Agrafioti et al.,2014;Gregory et al.,2015),尽管其对As(Ⅲ)有一定的氧化作用(Zhong et al.,2019),但可能会增加砷的生物有效性(Gregory et al.,2014;Jin et al.,2020)。锰改性是提高生物炭对砷吸附性能的有效方法(Benis et al.,2020),锰氧化物可以有效地降低土壤有效砷含量,在厌氧条件下仍能促进 As(Ⅲ)氧化为 As(Ⅴ)(Li et al.,2019)。利用锰改性虽然降低了生物炭的比表面积(于志红等,2014),但是平均孔径增大,增强了锰氧化物的负载,而且也增强了生物炭的极性及其含氧官能团的含量(Song et al.,2014),从而增强了表面吸附性能和氧化性能(于志红等,2015)。

在水淹条件下,氧化还原电位降低和pH值提升是驱动土壤砷释放的关键因素(钟松雄等,2017),As(Ⅴ)被还原为活性高的 As(Ⅲ),铁锰等氧化物/氢氧化物结合的 As因铁锰还原释放(Williams et al.,2007;Jia et al.,2014),因此,锰改性生物炭在水淹条件下对土壤砷的吸附和氧化作用是否显著、及其影响水稻砷吸收的作用机理尚未明确。基于此,本研……

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