广东某地潮土和水稻土中氟形态转化及吸附研究

摘要

氟是人体必须的微量元素之一，摄入适量的氟对牙齿和骨骼的生长与健康有积极作用，但摄入过多的氟则会严重影响人体健康。研究农田土壤中氟的形态转化及在有机酸、化肥作用下对氟的吸附效应对探明高氟土壤中氟的迁移转化机理及生态效应有重要意义。
　　 本研究对广东某地土壤用有机酸（草酸和腐殖酸）进行培养，并对这一系列土壤进行总氟及各个氟形态（水溶态氟，交换态氟，铁锰结合态氟，有机束缚态氟，残余态氟）的连续提取测定，以考查有机酸对原土壤氟各形态的转化影响；
　　 并对上述土壤及用氮（碳酸氢铵、尿素）、磷（磷酸二氢钙、磷酸二氢钾）、钾（氯化钾、硫酸钾）肥培养后，土壤对氟的吸附特性的变化进行了实验研究，研究结果如下：
　　 1.加入有机酸后，土壤中氟各形态含量的总体趋势为：残余态>>可交换态＞水溶态＞铁锰结合态。
　　 加入草酸后，水溶态、可交换态、铁锰结合态氟含量随草酸含量的增加而增加，而土壤pH值先升高后下降；有机束缚态和残余态的氟含量则降低。
　　 加入腐殖酸后，水溶态、可交换态氟含量随腐殖酸量的增加而增加，土壤pH值呈上升趋势并接近定值pH=6.0，而有机束缚态和铁锰结合态氟含量相应下降，残余态氟趋于平稳状态。加入草酸的含量在0.016 mmol/g 后对各形态影响很大，这与草酸和土壤理化性质有密切相关。生物有效态（水溶态、可交换态）氟含量增加，非生物有效态氟含量降低；说明有机酸会促进生物有效态氟的溶出。
　　 2.确定了氟吸附解吸实验的最佳条件：饱和吸附时间为4 小时；一次解吸时间为30 min；最佳解吸次数为4 次。
　　 3.对于潮土，草酸、腐殖酸对氟吸附解吸的影响表现在低浓度时，有利于氟的吸附；而在高浓度时，对氟吸附有阻碍作用，即有利于氟的解吸。水稻土则相反。草酸浓度0.012 mmol/g时，水稻土吸附量、解吸量最大。腐殖酸浓度为0.379 mg/g时，潮土吸附量、解吸量最大。土壤吸附氟后的平衡溶液pH值随初始浓度的增大而升高。加入草酸和腐植酸后，与原土比较，潮土和水稻土对氟的吸附均有所增加，故草酸和腐殖酸对高氟土壤中氟有富集滞留作用。
　　 4.氮肥和磷肥对潮土和水稻土吸附、解吸性能影响较大，钾肥影响较小；总体使吸附量增加，使解吸量降低，加入量越多，吸附量越大。影响大小的顺序总体为：氮肥＞磷肥＞钾肥。各肥料对潮土吸附量和解吸量的影响明显强于水稻土。总之，施用化肥有会使氟在土壤中滞留富集。氮肥和磷肥均使土壤pH值增加较大，钾肥影响较小。
　　 5.拟和结果表明，添加草酸、腐殖酸和不同含量化肥前后潮土和水稻土对氟的吸附等温线均可以由Langmuir 方程和Freundlich 方程较好的拟合。