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

摘要

水淹条件下水稻土有效砷含量高,威胁稻米质量安全.采用谷壳炭与高锰酸钾(质量比为5?1)吸附共沉淀法制备锰改性生物炭,明确其对土壤砷吸附性能的影响,通过盆栽试验设置低度砷污染、中度砷污染水平,探讨其在水淹条件下对水稻不同部位总砷及砷形态的影响.结果表明:(1)土壤中添加2％的锰改性生物炭,砷的吸附能力显著提高,对As(Ⅲ)最大吸附量(Qm)为1193.9 mg·kg?1,是土壤的最大吸附量(524.1 mg·kg?1)的2.29倍,是添加2％生物炭的最大吸附量(454.1 mg·kg?1)的2.63倍;(2)锰改性生物炭降低水稻土中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)含量,能将中度砷污染土壤中As(Ⅴ)含量降低至低度砷污染土壤水平;(3)锰改性生物炭显著降低根、茎、叶总砷含量,能将中度砷污染土壤水稻茎和叶中的总砷含量降低至低度砷污染土壤水平;(4)锰改性生物炭促进水稻根系在总砷含量降低的同时更多地吸收As(Ⅴ),显著降低水稻根、茎、叶中As(Ⅲ)含量,一方面是因为锰改性生物炭增强了对土壤砷的吸附和As(Ⅲ)向As(Ⅴ)的氧化作用,另一方面,锰改性生物炭利于根表锰膜的形成,显著降低根表总砷含量,从而降低根系对砷的吸收.该研究可为锰改性生物炭在轻中度砷污染水稻种植区的治理修复应用提供科学依据.