农用稀土的土壤环境化学行为研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 李德成 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2001 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 彭安 |
| 关键词 | 稀土元素 环境化学行为 归宿 |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 农用稀土的低剂量和土壤的高背景给农用稀土的土壤环境化学行为研究带来了很大的难度，针对这一情况，本文采用模拟田l甸试验和室内试验相结合，应用同位素示踪技术，利用先进的ICP—MS等仪器，采用尽可能接近农用稀土的实际浓度，系统地研究了外源性稀土元素在环境、特别是土壤环境中的分布特征和环境化学行为，旨在了解外源稀土进入土壤后的时空分布规律，界面传输及其速率，环境因素对外源稀土化学行为的影响等，确定并预测外源稀土的归宿和积累， 测定一些必要的参数为农用稀土的风险性评价提供了基础数据。全文主要包括五个部分：(1)农业稀土元素在环境中的分布特征；(2)外源稀土元素在土壤中的迁移特性和归宿；(3)铈(III)在不同土壤中的吸附行为和解吸动力学研究；(4)用‘4'Ce示踪研究小麦对稀土的吸收速率和积累规律；(5)磷酸盐和碳酸盐对土壤中外源Nd的交换态及生物有效性的影响。 (1)通过模拟块地实验， 应用ICP—MS测定技术研究了外源稀土元素在土壤环境(径流、土壤水溶液和表层土壤)和小麦中的浓度分布，并且分析了稀土元素在降尘和降雨中的含量和分布。实验发现，各样品中的稀土元素的分布模式均与土壤的相近，土壤中稀土元素的含量和分布影响其它样品中稀土元素的含量和分布；土壤环境样品和小麦样品中的稀土元素浓度随稀土施用量的提高而有不同程度的增加，这些样品中的稀土元素的浓度与稀土的施加量存在一定的剂量关系。 (2)通过。4tCe3’同位素示踪法研究了不同温度和不同土壤含水量条件下Ce3*在四种土壤中的扩散。应用Fick第二定律推导的扩散系数计算公式求得HICe3+在不同条件下不同土壤中的扩散系数。采用‘4iCe3’同位素示踪，用土壤柱淋溶法和土壤薄层层析法(TLC)研究了在不同条件下Ce3+在土壤中的迁移情况。结果表明：在不同的条件下Ce3+在土壤中的迁移能力不同，Ce3+有向土壤 深层迁移的可能，但迁移速率较慢，。4tCe3+在不同土壤中的迁移能力顺序为：红壤>潮土>黄土>马肝土>黑土。选用Parker和Van Genuchten开发的CXTFIT程序中的一区平衡模型对。41Ce3+在五种土壤(黑土、潮土、黄土、马肝土和红壤)中运移时间进行了远期预测。并且对稀土在土壤中的行为和归宿作了初步的分析。 (3)为了探讨稀土元素在土壤中迁移十分缓慢的特性，应用放射性核素H'Ce，采用一次平衡法(batch)研究了低浓度的铈(工II)在我国四种典型土壤(红壤，潮土，黄土和黑土)上的吸附行为和解吸的动力学，发现低量的Ce(I工工)在四种土壤被吸附的很快，在0．5min内接近完全吸附；在四种土壤上的解吸过程大约在l一30min内接近完成；不同土壤达到解吸平衡所需的时间及同一时间的解吸量亦不相同，Ce(I工工)在四种土壤上解吸的最优模型是：潮土和黑土是Elovich方程(S=A+BInt)；红壤和黄土的最优模型是抛物线扩散方程(s／S。。：A+B√r)。Ce(工II)在四种土壤上解吸是扩散控制的过程。 (4)为了给外源稀土在不同介质间的传输模型提供必要的参数，本文应用。4tCe，采用水培的方法研究冬小麦对稀土元素的吸收和分配规律及铈在水一植物界面间的传输速率。结果表明，在实验期内，冬小麦幼苗中铈的浓度随培养时间的延长而增加，随培养液中铈浓度的提高而增加；铈在冬小麦各器官中的浓度根部远大于茎叶中的；吸收速率是较高浓度处理的要高于较低浓度处理的，并且在不同培养期中的吸收速率是不相同的。对冬小麦的吸收速率随时间的变化规律进行了拟合，给出了定量描述公式。 (5)考虑到近年来稀土碳铵和稀土磷肥等复混肥料的大量施用，本论文进行了盆栽小麦实验，用放射性同位素“’Nd示踪法，以pH8．2的NaAc为土壤中交换态Nd的提取剂，研究磷酸盐和碳酸盐对土壤中外源Nd的交换态及生物有效性的影响。结果表明，无论磷酸盐存在与否，加入土壤中的Nd 99．5％以上均被吸附。磷酸盐对稀土离子具有较强的沉淀作用，能够降低土壤中交换态Nd的含量。磷酸盐具有降低小麦对Nd吸收的作用，降低了大约为20％一52％；碳酸盐同样能够影响土壤中交换态Nd的含量，其影响作用随碳酸盐浓度在0．8～4．Og．kg-‘范围内的不同而变化。碳酸盐也具有抑制Nd在植物中富集的作用，其抑制作用也因碳酸盐浓度不同而呈现差异。土壤中交换态Nd浓度与小麦幼苗中Nd含量存在显著相关性。这表明农用稀土的利用效率和施用方法等问题应引起注意。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 公开日期 | 2011-11-02 |
| 源URL | [http://159.226.240.226/handle/311016/1386]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 李德成. 农用稀土的土壤环境化学行为研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2001. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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