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关键词：
厌氧氨氧化,盐度,性能,渗透压,生物脱氮
发表时间：
2013-02-04 16:30:58
摘要: 采用红壤( pH = 4. 46)和潮黄土( pH = 7. 10 )在氮气( N2 )覆盖下进行淹水恒温( ( 25. 0 ? 0. 5) e )培养. 红壤在淹水60 d后pH 上升到51 92, 潮黄土在淹水3d后pH 降至6. 62, 然后再上升到6. 89. 2种土壤的pe+ pH 从14. 16下降到5. 38. pH 和pe+ pH 的升降导致了土壤固相交换态( Exc-)、碳酸盐结合态( Carb-)、氧化物结合态( Oxide-)、有机质结合态( O rg-) Fe再分配比例的增长, 并使Exc-Cd 向C arb-Cd、Ox ide-Cd、O rg-C d转化. 土壤Exc-Cd 与Exc-Fe之间, Exc-C d与( Carb-Cd + Ox ide-Cd + Org-Cd )、( C arb-Fe+ Oxide-Fe+ O rg-Fe) 之间均显著负相关, 由此表明, Fe组分的再分配决定着Cd组分的再分配. Fe、Cd 的形态分配还影响着液相中Fe、Cd 的浓度. 在红壤淹水的1~ 7d中, 固相中Cd 以Exc-Cd为主, 液相中Cd 的浓度随pe+ pH 的下降而增加; 在红壤淹水的中后期及潮黄土的整个淹水期, 固相中C d以C arb-Cd和Oxide-Cd为主, 液相中C d的浓度随pe+ pH 的下降而下降. 淹水土壤中DOM 对水溶性Cd浓度的影响不显著.
土壤中水溶态镉和交换态镉是高活性的镉组分, 它们能影响水质或被植物根系吸收而危害环境. 多年研究表明, 稻田淹水阶段土壤交换态镉和水稻吸收的镉比排水时要低( K itag ish i et al. , 1981;Jung et al. , 1997) ; 而其它的淹水还原性土壤, 例如城市污泥( Ca ille et al. , 2003 )、渠道淤泥( M aeset al. , 2003)、海湾沉积物(Mo rtim er et al. , 2000)、林间渍地( C lark et al. , 1998)等, 其镉活性也很低.经测定表明, 这些强还原土壤因硫化镉沉淀的生成而极大地降低了镉的活性. 也有试验证明, 在还原条件下, 土壤中硫酸盐的还原产物能与镉生成硫化镉沉淀(陈怀满, 1996) , 或者能与碳酸铁和硫化铁沉淀形成镉的共沉淀( coprec ip itates )、再沉淀
( reprerecipitates) 或再吸附( readsorpt ion ) ( Maeset al. , 2003; K ashem et al. , 2004). 另外一些研究者认为, 稻田淹水后镉活性降低并不是因为生成硫化镉沉淀, 而是镉由高活性的交换态镉转化成活性较低的碳酸盐结合态镉和氧化物结合态镉, 同时这种镉组分的再分配( redistribution)与铁锰溶解度增加有关( Kashem et al. , 2004; 郑绍建等, 1995).
( reprerecipitates) 或再吸附( readsorpt ion ) ( Maeset al. , 2003; K ashem et al. , 2004). 另外一些研究者认为, 稻田淹水后镉活性降低并不是因为生成硫化镉沉淀, 而是镉由高活性的交换态镉转化成活性较低的碳酸盐结合态镉和氧化物结合态镉, 同时这种镉组分的再分配( redistribution)与铁锰溶解度增加有关( Kashem et al. , 2004; 郑绍建等, 1995).
不过, 还有试验结果显示, 淹水土壤低的E h 和pH 条件有利于镉活性提高( Chuan et al. , 1996) ,用酸性紫色土充氮模拟淹水还原作用, 在Eh 降到380~ 340mV 时, 土壤向水体释放镉随E h 降低而升高(魏世强等, 2002). 这些试验结果表明, 在淹水还原条件下土壤镉活性仍有可能增加, 此种情况明显有悖于前述各种淹水土壤镉活性降低的说法.
对于这些互相矛盾的试验结果, 若将重金属的溶解性与土壤氧化还原状况联系起来讨论, 就能够
说明它们之间的内在关系( B rennan et al. , 1996) .L indsay指出, 淹水条件下, 氧化铁( III)因能接受电子、影响pH 值和生成硫化铁而对土壤氧化还原起着决定的作用( B rennan et al. , 1996), 最能表征氧化铁( III) 参与氧化还原反应的参数是pe+ pH( L indsay, 1979; 1983), 在pe+ pH 为14~ 5的范围内, 铁、镉等重金属能生成氧化物和碳酸盐沉淀, pe+ pH 在5 以下能生成系列硫化物沉淀( B rennanet al. , 1996) . 这就是说在不同的氧化还原状况(即不同的pe+ pH 范围)下, 土壤Fe组分的再分配决定着Cd组分的再分配, 或者说决定着Cd活性的消长. 可惜的是这种观点在镉污染的湿地或稻田的研究中极少见到应用. 为此, 本试验拟就淹水条件下氧化铁( III)的还原溶解与pe+ pH、pH 变化的关系, 以及它们对Cd活性的影响进行研究, 旨在为认识淹水土壤镉的化学行为, 以及治理稻田的镉污染提供参考.
对于这些互相矛盾的试验结果, 若将重金属的溶解性与土壤氧化还原状况联系起来讨论, 就能够
说明它们之间的内在关系( B rennan et al. , 1996) .L indsay指出, 淹水条件下, 氧化铁( III)因能接受电子、影响pH 值和生成硫化铁而对土壤氧化还原起着决定的作用( B rennan et al. , 1996), 最能表征氧化铁( III) 参与氧化还原反应的参数是pe+ pH( L indsay, 1979; 1983), 在pe+ pH 为14~ 5的范围内, 铁、镉等重金属能生成氧化物和碳酸盐沉淀, pe+ pH 在5 以下能生成系列硫化物沉淀( B rennanet al. , 1996) . 这就是说在不同的氧化还原状况(即不同的pe+ pH 范围)下, 土壤Fe组分的再分配决定着Cd组分的再分配, 或者说决定着Cd活性的消长. 可惜的是这种观点在镉污染的湿地或稻田的研究中极少见到应用. 为此, 本试验拟就淹水条件下氧化铁( III)的还原溶解与pe+ pH、pH 变化的关系, 以及它们对Cd活性的影响进行研究, 旨在为认识淹水土壤镉的化学行为, 以及治理稻田的镉污染提供参考.
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