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光照和避光条件下石灰性水稻土Fe氧化还原与Cu活性关系研究

         
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厌氧条件下土壤中Fe氧化还原过程与重金属的环境行为密切相关。目前关于石灰性水稻土中Fe氧化还原过程中重金属Cu活性变化仍缺乏系统性研究。采用室内淹水厌氧培养方法,在模拟不同Cu污染程度的基础上,研究光照/避光条件下,石灰性水稻土中Fe氧化还原、Cu活性变化及体系中C转化动力学。结果表明,避光条件下,石灰性水稻土Fe(Ⅲ)主要表现为还原过程,且随着Cu污染程度的加深,Fe最大还原速率逐渐降低,轻、中、重度Cu污染土壤分别降低了12.28%、17.54%、31.58%,Fe(Ⅲ)的最大还原速率与Cu的污染程度呈显著负相关关系。同时,Fe(Ⅲ)的还原过程能够降低土壤Cu活性,促进Cu形态转化,体系中0.5 mol·L^(-1) HCl和DTPA提取态Cu含量分别下降了99.6%和96.1%;以中度污染土壤为例,避光培养结束后,体系未检测到弱酸提取态Cu,可还原态和可氧化态Cu的含量分别增加了30.5倍和25.1倍。光照条件下,体系中Fe的氧化还原表现为先Fe(Ⅲ)还原、后Fe(Ⅱ)氧化的过程,随着Cu污染程度的加深,对Fe(Ⅱ)氧化的抑制作用逐渐增强,铁氧化还原菌是介导土壤Fe氧化还原过程的主要驱动力;同时,Fe氧化还原亦能影响土壤中Cu的活性,体系中0.5 mol·L^(-1) HCl和DTPA提取态Cu含量分别下降了23.0%和74.5%;培养结束后,中度污染的石灰性水稻土中弱酸提取态Cu含量下降了94.5%,而可还原态和可氧化态Cu的含量分别增加了28.9倍和18.3倍。水溶性无机碳(WSIC)增加量与Cu活性降低量之间存在极显著正相关关系。以上研究结果可为石灰性土壤中Fe的氧化还原过程及重金属环境行为提供一定的理论依据。

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