砷污染土壤—水稻中砷形态的变化特征及其影响因素研究

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1、分类号：X墨22密级：公珏砷污单位代码：学号：100862010357染土壤一水稻中砷形态的变化特征及其影响因素研究DynamicsandInfluenceFactorsofArsenicSpeciesintheSystemofAs··contaminatedPaddySoil--RicePlants学位申请人：指导教师：学科专业：学位类别：授予单位：答辩日期：王钊刘文菊教授土壤学农学硕士河北农业大学二O一三年五月三十日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，

2、除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑!量壅些太堂或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位敝作者签名：王刽签字日期：西)弓年f月加学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塑皇堡盔些盘堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塑皇堡盔些盘鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以

3、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：王钊。·签字日期：幽3年歹月≥IFt学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：电话：邮编：I嘲燃摘要近年来，包括我国在内的世界上很多国家和地区都受到了不同程度的砷污染。作为亚洲主要粮食作物之一的水稻，由于稻田厌氧的特殊性质和水稻髓腔中空的特殊解剖结构，砷在稻米中的含量远高于旱作农作物。但砷总量并不是评价其健康风险的唯一指标，砷的存在形态与其生物毒性关系更为密切。土壤一植物中砷的形态主要有无机砷和有机砷，无机

4、砷主要包括亚砷酸(盐)(As¨1)和砷酸(盐)(AsV)；有机砷主要是单甲基砷酸(盐)(MMAv)和二甲基砷酸(盐)(DMAV)，其毒性顺序为：As¨1>AsV>MMAV>DMAV，无机砷的毒性明显高于有机砷。土壤的物理化学和生物学特性都会影响砷形态的变化，例如有机质、土壤氧化还原状况和土壤微生物等。基于此，本研究选择了水稻种植区的砷污染土，模拟水稻的生长环境，拟开展不同培养温度、土壤是否灭菌、外源添加硅和有机质对土壤溶液中砷形态及总砷浓度动态变化的影响研究，以及淹水和干湿交替水分管理模式下外源硅和有机质对土壤溶

5、液及水稻各部位砷累积规律的影响研究，分析了砷污染土壤一水稻体系中砷的赋存形态、有效性及其相应的影响因素，筛选出降低土壤中砷的生物有效性以及减少植物对砷吸收的主要可行途径。主要的研究结果如下：(1)淹水一控温模式下砷污染水稻土溶液中砷形态变化的研究采用室内生物学模拟试验的研究方法，结合高效液相色谱(HPLC)一电感耦合等离子体质谱(ICP．MS)联用分析测试系统，研究了不同培养温度(5、27和50℃)对灭菌和不灭菌的土壤淹水后其溶液中砷赋存形态变化的影响。结果表明：在土壤溶液中中检测到的砷形态有AsⅢ、AsV和DM

6、AV，未检测到MMAV的存在。整个淹水时期，温度对土壤溶液中Asul、AsV和DMAV的浓度影响均显著(尸

7、2)外源硅和有机质对淹水砷污染水稻土溶液中砷形态变化的影响研究采用室内生物学模拟试验的研究方法，结合高效液相色谱(HPLC)一电感耦合等离子体质谱(ICP．MS)联用分析测试系统，探索了淹水模式下灭菌／不灭菌土壤中添加硅和有机质对砷污染土壤溶液中砷赋存形态的影响。在土壤溶液中检测到的砷的赋存形态有三价砷As¨。、五价砷AsV和二甲基砷DMAV，并没有检测到单甲基砷MMAV的存在。在灭菌的情况下，随着淹水时间的延长添加外源硅增加了土壤溶液中As¨1和AsV的浓度；在自然淹水的土壤中添加有机质明显降低了土壤溶液中As

8、川，AsV，DMAV和水溶性总砷的浓度(P<0．05)。结合水稻生长的实际环境条件和该研究的结果进行分析显示，淹水20d后添加有机质的不灭菌的自然土壤溶液中总砷浓度较低为99．2ng／mL，因此，在砷污染的水稻种植区建议采用短周期干湿交替的水分管理模式和适量施用有机肥，尽量降低土壤溶液中总砷的浓度，从而控制土壤中砷的生物有效性。(3)淹水和干湿交替模式下外源硅和有机质对土