不同水分下水铁矿在土壤中稳定性变化对砷移动性的影响

摘要

为合理利用水铁矿,将其作为土壤砷污染修复的一种高效稳定的钝化剂,采集湖南石门县三个不同乡镇的土壤进行室内培养试验,采用连续提取法和薄膜梯度扩散技术(Diffusive gradient in the thin films technique,DGT),研究不同水分模式下外源添加的水铁矿在土壤中稳定性变化过程中对砷在土壤中移动性的影响.结果表明,水铁矿在三种不同水分管理模式[100％SWHC(Soil water holding capacity,SWHC)、干湿交替(Dry/wet cycle,DWC)和30％SWHC]下培养33 d后均发生转化,其中在100％SWHC条件下转化速率最快,在三种土壤中的转化率达到16.50％～22.78％,在30％SWHC和DWC条件下最大转化率仅为8.77％和10.96％.添加外源水铁矿后在三种水分管理模式下两种砷污染土壤中活性态砷浓度均显著降低,并且在100％SWHC条件下降幅最大,在中高浓度的砷污染土壤中降低程度分别达到42.08％和60.75％.但随后在100％SWHC和DWC条件下培养22 d后,活性态砷的浓度均出现微弱的上升趋势.在100％SWHC和DWC两种水分条件下,两种砷污染土壤中弱结晶态铁氧化物结合态砷(F1-As)的含量均显著增加,并且随着水铁矿的转化而逐渐向更稳定的形态(F2-As)迁移,在30％SWHC条件下F2-As含量没有增加.研究表明,水铁矿在土壤高水分条件下稳定性最差,其次为土壤的干湿交替条件.在两种砷污染土壤中施加水铁矿修复过程中都具有潜在的砷释放风险,在农业生产中应合理调控土壤水分以保证水铁矿对砷的吸附效率.