华中地区几种土壤铁锰胶膜及其基质中某些元素的地球化学特点

通过对华中地区几种土壤和胶膜中某些性质及元素的相关分析和因子分析,比较了铁锰胶膜和基质土壤的性质及元素含量之间的关系。研究表明,(1)铁锰胶膜的pH值、粘粒含量、K2O、Na2O、MnO2、非晶质铁、铁的活化度、微量元素等的含量均比基质土壤的高,且差异显著;(2)铁锰胶膜富集重金属元素,Co、Ni、Cu和Zn等元素主要富集于胶膜的氧化锰矿物中,而Pb主要富集在氧化铁矿物中;(3)Mg在铁锰胶膜的形成过程中进一步淋溶,以致含量减少。

我国几种亚热带上壤铁锰胶膜的微形貌和元素分布特征

应用电子探针(EPMA)和偏光显微观察等技术,研究了我国亚热带黄褐土、黄棕壤和红壤铁锰胶膜的微形貌特征和胶膜线剖面(从胶膜到基质的垂直断面)的元素分布特点．结果表明：铁锰胶膜为黑色和红褐色相间、厚度约为1 mm以内的膜状物,其结构致密,与基质的界限较清晰．MnO_2,Fe_2O_3,SiO_2,CaO等组分在胶膜线剖面上波动分布；胶膜中MnO_2,Fe_2O_3和CaO等含量比基质的高,SiO_2的含量相反；胶膜中元素含量的变化范围比基质的大,其中MnO_2的差别尤为显著．由外向内,黄褐土和黄棕壤的铁锰胶膜出现富锰条带区、富铁锰条带区和富铁条带区,它们在胶膜表面呈现黑色锰氧化物和红色铁氧化物的复合淀积层；红壤胶膜由外向内为富铁锰条带区和富铁条带区,富锰条带区不明显,微形貌特征为明显的黑红相间带状铁锰交互淀积层．从南到北,3种土壤铁锰胶膜中的富锰条带区逐渐明显,这源于气候等成土因素的差异,也表明铁锰胶膜形成时土壤环境的变迁．由铁锰胶膜的微形貌特征和元素分布特点认为,胶膜的生长起源于渍水的环境,它的发育是在土壤长时期整体偏干或偏湿的氧化还原交替变化过程中进行的．

几种亚热带土壤铁锰胶膜和基质的表面化学特征

以我国亚热带的黄褐土、黄棕壤和红壤为材料,研究了土壤铁锰胶膜和其基质的表面化学性质及其对重金属元素的吸附和氧化特点。结果表明,与基质土壤相比,铁锰胶膜的比表面积大,电荷零点(PZC)低,这与其富含粘粒、有机质和铁锰氧化物等有关;铁锰胶膜经脱锰处理后,比表面积明显降低。由盐滴定-电位滴定(STPT)法测得黄褐土、黄棕壤、红壤基质的PZC分别为3.13、3.65和3.90;黄棕壤和红壤铁锰胶膜的PZC分别为3.26和3.42。铁锰胶膜对Pb2+、Cu2+、Cd2+和Zn2+的吸附和对Cr3+的氧化能力比基质的强。铁锰胶膜经脱锰处理后,对Pb2+、Cu2+、Cd2+和Zn2+的最大吸附量比未处理时降低了53%～100%;其氧化Cr3+生成Cr6+的量比铁锰胶膜的降低了87%～100%。说明黄褐土、黄棕壤和红壤的铁锰胶膜中,氧化锰是吸附重金属离子和氧化Cr3+的主体。

中国北方红黏土中铁锰胶膜对化学元素的影响

从北方红黏土中普遍存在的铁锰胶膜入手,分析了铁锰胶膜的环境信息效应,又依据其形成过程提出去除方法,认为铁锰胶膜对红黏土元素地球化学、粒度、磁化率等方面均可能有着不可忽视的影响,而这些均未引起相关学者的重视。通过对甘肃朝那红黏土去除铁锰胶膜后,与原样的微量元素、稀土元素进行对比发现,铁锰胶膜对稀土元素配分模式影响较小,但铁锰胶膜会造成某些稳定元素的迁移,这说明第四纪黄土研究中的某些地球化学指标并不一定适用于红黏土。

辽宁朝阳凤凰山古土壤铁锰胶膜及其基质矿质全量的比较研究

对比分析辽宁省朝阳市凤凰山古土壤剖面的土壤与土壤铁锰胶膜的化学组成,从土壤微环境方面对剖面各层次的基本理化性质和水热条件进行探讨。研究结果表明:土壤铁锰胶膜在物质组成和化学性质上与整个土体和基质有明显差异,土壤铁锰胶膜的全量化学组成符合风化壳组成规律,以SiO2,Al2O3,Fe2O3为主;剖面的胶膜主要是大量的铁锰胶膜和少量的粘粒胶膜;S1—S4古红土地层代表的气候条件较L2—L4古黄土地层代表的气候条件湿润的多。

硫素对水稻根系铁锰胶膜形成及吸收镉的影响

添加外源镉污染水稻土进行池栽试验,施入不同形态及数量的硫肥(单质硫、石膏),研究硫素对水稻根系铁锰胶膜的形成及对水稻吸收镉的影响.结果表明,整个水稻生育期内,土壤溶液Eh范围在-200~100 m V之间;p H在6.9~7.9之间;pe+p H在4~10之间.水稻根表胶膜以Fe膜为主,其质量分数达到5 000~13 000 mg·kg-1,Mn膜的质量分数相对较小,为170~580 mg·kg-1.在孕穗期高硫量处理与低硫量处理的铁胶膜质量分数分别为9 400 mg·kg-1和8 600 mg·kg-1,高硫量处理比低硫量处理可生成更多的铁胶膜;而根表锰胶膜的数量差异主要表现在分蘖期,单质硫和石膏硫处理的锰胶膜质量分数分别为600 mg·kg-1和400 mg·kg-1,达到显著差异水平,单质硫比石膏硫更易促进水稻根表锰胶膜的形成.胶膜对于Fe2+过量吸收有一定阻控作用,对Mn2+作用不显著.水稻根表胶膜吸附Cd的质量分数在分蘖期为78.8~131.1 mg·kg-1,孕穗期16.6~21.1mg·kg-1,成熟期3.0~9.2 mg·kg-1.在分蘖期与孕穗期,高硫量处理比低硫量处理的吸附量高,在成熟期反之.采用ACA方法浸提铁锰胶膜内的Cd测定值并不能真实地表明胶膜实际固定Cd的质量分数.水稻体内各部位Cd的质量分数表现为根>茎叶>籽粒.一定量的施硫能有效减少水稻各器官中Cd的质量分数.对于根和茎叶,单质硫在成熟期以前效果好于石膏硫;对于籽粒,石膏硫效果更佳.一定量的硫肥,能有效阻碍Cd从水稻根部向茎叶与籽粒的转移.对于茎叶,在孕穗期单质硫和石膏硫的Cd转移系数分别为0.13和0.25,差异显著,单质硫能更好地阻碍Cd的转移;对于籽粒,石膏硫的阻碍效果更好.

植物根表铁锰氧化物胶膜的环境生态作用

许多湿地、水生植物根系都具有向根际环境释放氧气和氧化物,在根表和根际形成铁、锰氧化物胶膜的能力。因其所具有的特殊的物理或化学结构,植物根表的铁锰氧化物胶膜在环境生态中起重要作用。文章综述了植物根表铁锰氧化物的形成与特征,对有害金属和类金属污染物、有机污染物的吸附和富集作用,对富营养化水体的净化作用,以及提高植物的耐酸和耐贫瘠能力。借助新技术或研究手段强化铁、锰氧化物胶膜对湿地或水体有害金属和有机污染物的调控作用,是今后的发展方向。

镉铅复合胁迫下根表铁锰氧化胶膜厚度对美洲商陆富集镉的影响

为了探讨根表铁锰氧化胶膜厚度及共存离子铅(Pb)对美洲商陆富集镉(Cd)影响,采用水培的方法,诱导培育了胶膜厚度具有极显著差异的美洲商陆(低膜美洲商陆、中膜美洲商陆和高膜美洲商陆),分别进行低Cd低Pb、低Cd高Pb、高Cd低Pb、高Cd高Pb等4种不同金属组合的胁迫处理,观察美洲商陆生长状况、测定植株对Cd的富集量、抗胁迫生理活性物质的表达量.结果表明:中膜和高膜美洲商陆侧根发达,新生根较多,高Cd胁迫对根系发育有较强的抑制作用.高Cd条件下,植株对Cd的富集量为高膜美洲商陆>中膜美洲商陆>低膜美洲商陆,高膜美洲商陆Cd总富集量可达89765.69 mg·kg-1(以干重计).低Cd条件下,植株对Cd的富集量为低膜美洲商陆>高膜美洲商陆>中膜美洲商陆.高Pb处理,可提高低膜和高膜美洲商陆Cd富集量,但显著降低中膜美洲商陆Cd富集量.根系分泌的可溶性还原糖含量、叶及根部合成的可溶性蛋白含量与根表铁锰氧化胶膜的厚度成正相关.中膜和高膜美洲商陆叶片及根部可溶性蛋白含量还受到不同金属组合胁迫的影响.镉铅复合胁迫使美洲商陆叶片及根部可溶性蛋白含量极显著高于对照组.

商陆根表铁锰氧化胶膜形成的影响因素研究

以锰超积累植物商陆(Phytolacca acinosa Roxb.)为研究对象,采用水培的方法,通过原子吸收光谱仪测定商陆根表铁锰氧化胶膜的含量,探讨Fe2+、Mn2+质量浓度,铁锰氧化菌MN1405接种量,pH等条件对商陆根表铁锰氧化胶膜形成的影响.结果表明,在不同的培养条件下,商陆根表铁锰氧化膜的含量不同.当pH为6,铁锰氧化菌MN1405接种量为10%,培养液的初始Fe2+质量浓度为30mg·L-1,Mn2+质量浓度为700mg·L-1时,最有利于商陆根表铁锰氧化胶膜形成,铁锰氧化胶膜的含量分别达到(835.5±30.0)g·kg-1和(7 752.7±126.7)g·kg-1.

中国北方红黏土研究进展及问题

当前有关中国北方黄土的研究已趋于成熟,但就其下伏红黏土序列的研究却存在不少分歧。通过回顾近年来中国北方红黏土序列研究所取得的成果,并着重从铁锰胶膜角度来分析其可能会给红黏土研究带来的影响,旨在对以后的研究起到一定启发作用。

硫素对水稻吸收砷的生物有效性及其在土壤中形态影响

采用外源砷污染水稻土进行水稻盆栽实验,研究不同形态硫肥(单质硫和石膏)对水稻吸收砷的有效性及其在土壤中赋存形态的影响.结果表明,在水稻不同生育期内,土壤溶液pH平均值范围为7.38~7.45,且AsS0和AsS1处理的高于AsS2处理;土壤溶液氧化还原电位Eh值变化在200 mV左右,且AsS0处理高于AsS1和AsS2处理;从不同生育期水稻根系、地上部茎叶及籽粒干物重来看,施用S肥(单质硫及石膏)能提高水稻的干物质质量,单质硫和石膏处理的差异不显著;水稻根表胶膜以Fe膜为主,含量达到10~30 g·kg-1,Mn膜相对较少,含量仅为0.1~1.3 g·kg-1,根系吸附的铁锰胶膜含量的差异主要表现在分蘖期,单质硫处理能比石膏硫处理的能促进水稻根系表面铁锰胶膜的形成;水稻根表胶膜吸附As量分蘖期为583~719 mg·kg-1,孕穗期为466~621 mg·kg-1,扬花期和成熟期为310~384 mg·kg-1,这与铁锰胶膜形成厚度一致;施用S肥能明显降低水稻根系、地上部茎叶以及籽粒中As的含量,且施用石膏硫效果更好,这可能与孕穗期铁锰胶膜吸附As有关.根据土壤砷的赋存形态,非专性吸附态和专性吸附态As是最有活性的,在分蘖期AsS1处理它们之和显著低于AsS2处理的As含量2.85 mg·kg-1,而在扬花期AsS1处理Asnea+Asea之和高于AsS2处理的As含量0.77 mg·kg-1,或许有更多的As溶解于土壤溶液中,造成处理AsS1的生物有效性高于处理AsS2.