砷污染及治理

环境污染文摘退化土地，在历史上从不同来源的工业废水污染和生物能源燃料的生产提供了一个转换的机会，也通过增加土壤中有机添加物的碳汇。在盆栽试验中，由于流动性是在三个不同的棕土壤与绿色垃圾堆肥（GWC中，30%V/V）或生物炭（公元前20%V/V）与芒草种植，研究修订。使用GWC中提高作物产量，但影响不大，但作为吸收叶面肥的比例，从根到叶子转移之间的三个土壤相当不同。它也增加了土壤孔隙水溶解的碳浓度，影响了铁和作为流动。公元前影响不太明显，但对有机碳，铁，磷和pH值两项修正案的影响可能是由于浸出地下水中的关键。日益增长的芒没有显著的效果机动性。2009年教育部博士点基金—有限公司版权所有。介绍生物能源作物提供了一个可再生能源来源，而且已经预测，英国的能源约12%可被生物衍生材料供应到2050年，虽然是有限的范围内实现这个目标，由于限制土地供应，并与粮食作物竞争.使用7%的农业土地就需要满足2010二氧化碳排放标准（佚名，2004）。然而，在英格兰有棕地（先前已开发的土地）的估计有66,000公顷，是空置或无主的等待重建（全国土地利用现状数据库，2001年）。这可以提供一个重要的机会，培养生物能源作物而不影响对农业用地。作为目前被忽视的资源，改扩建和城市土壤正在被人们关注着.城市和棕土壤退化，缺乏进口的再生绿色废物，如土壤或土壤中形成的材料，以改善其性能的一个显著表土。重建的残余污染物从大气沉降和前使用挂钩等土地相关的问题。（迪金森，2003年）改善土壤特性与堆肥可以固定金属，这些以后可堆肥分解释放。现在欧盟要求生物可降解垃圾废料转移已经导致了越来越多的绿色垃圾堆肥（GWC中）既是一个棕土地覆盖和土壤形成的材料。生物炭（BC），木炭，增加土壤肥力，同时改善土壤结构和生物活性，已被证明。机质（OM），神（As）流动性的影响超过了协议。例如，Mench等。（2003年）和哈特利等。（2009）观察到的大量增加，在浸从土壤溶解有机碳（DOC）的竞争例如在氧化铁表面的吸附位，可能是由于堆肥，造成流动性和后续的植物吸收增加。相比之下，曹，马（2004）使用堆肥修复CCA污染土壤和记录作为吸附效果，是在别人发先的堆肥应用之后。（许等，1991;Perezde-莫拉等，2007。）目前的工作目标是：（一）以评估两个有机处理（GWC中和BC）三名各种污染土壤中生长的生长和吸收在芒草xgiganteus的影响，及（ii）以确定是否水溶性有机碳（WSOC的），由于流动性影响了这些修正案所得，评估，通过改变土壤孔隙水的浓度。材料与方法2.1研究地点和神的来源。三种土壤神污染的不同来源，以温室为主调查收集。地点1,Rixton粘土坑（以下简称为Rixton）在沃灵顿附近，柴郡（英国一郡名）（53_24034.8000N2_28038.8000W），是一个地区毗邻砖厂，在那里粉煤灰

（CFA）和其它工业废弃物进行处理。CFA是碱性的，主要环境问题是由于浸出金属，煤炭灰沉淀池（loids），造成药害（普拉萨德等人，1996年）。从坑的粘土被用来制砖，直到20世纪60年代中期。地点2于两个运河之间的特伦特河畔斯托克附近（以下简称Kidsgrove）（53_05028.4600N2_15019.0300W）。已经从一个运河疏浚泥沙沉积河堤上分开的两个水道。这是，包括铜和锌与神和重金属污染;后者可能源于颜料厂进一步进入运河。沉积物中的起源尚不清楚。地点3是堆积在默顿的一个前垃圾填埋场，圣海伦火山摩根，默西塞德郡（以下简称为默顿堆积53_27033.2100N2_42050.1600W）。从1873年作为一个碱工程的运作的工业面貌，随后该地区发展成一个废弃的工业垃圾场勒布朗过程中的废物污染的浅层土壤（10-30厘米）。继20世纪80年代整治6.6公顷，现在是深入割完开阔的草原（主要是多年生黑麦草（黑麦草）和约克郡雾（绒毛西瓜））用于公共娱乐场所内，住宅和工业区。采集和制备土壤样品土壤样品收集有以下指导原则，根据ISO10381-1和-2。整个位置使用非系统的模式（形成W）进行抽样。容量（50公斤）的表层土壤样品（0-10厘米），从每个位置获得。表1提供的主要特点是未经处理的土壤。均质样品在实验室用水泥搅拌车搅拌。对于每一个样品点，一个子样本取自均质土壤。这些土样风干一个星期。被粉碎，过筛颗粒大小<4mmdiameter的干土，然后每份土壤实验使用前被确定为pH值，有机质含量，速效磷和总金属浓度。虽然目前还没有专业理想的应用率。加工后的土壤，手彻底拌匀，然后蘸以70%的土壤持水能力与蒸馏水（西隧），并在室温下的塑料袋内14天后转移到塑料壶（5公斤）。孔隙水采样一旦用土填满，每盆10厘米以下的“Rhizon土壤孔隙水采样，在45—角度插入一侧钻一个洞.这些由多孔聚合物管一端插进土壤（10厘米）。这是连接到一个PVC管（10厘米）和鲁尔锁连接器，孔隙水是使用注射器和真空集热管（克莱门特等，2008）获得。与对照组对比处理pH值，水溶性有机碳，神，P（磷）和Fe（铁），孔隙水样品进行了分析。分析方法土壤pH值，确定用20克干样品与去离子水（50毫升）的水泥浆混合。上清测试，使用PHM85精密pH计。有机质含量进行了测定losson-ignition（LOI）（450_C）。可在未经处理的土壤土壤磷素（PO34_）Olsen法测定（Olsen等，1954）。孔隙水可溶性磷（P）通过电感耦合等离子体发射光谱仪进行浓度测定（ThermoScientific的ICPOES，马，美国）。神，铜，锌，镉和竦的测定土壤样品中的浓度（毫克L_1）风干（25度C）。。。解决方案时用电感耦合等离子体质谱法（2x系列的ICP-MS，美国马萨诸塞州的ThermoScientific）进行了分析。参照国际认证标准的水（NWRITMDA-62）和一个标准的参考土壤（CMI7004）摘要定期检查的准确性。使用一个TOC-VE，岛津水仪（岛津制作所，日本东京），溶解有机碳和氮的测定。固体样品中的无机碳和总碳测定使用TOC-VE/SSM-5000A（900度C）。一种连续的提取是专为进行土壤平衡修复的。在提取过程中使用的所有试剂均为分析纯。土壤样品（1.00克）称重NALGENE聚丙烯离心管中，并在提取过程的所有阶段进行管，以减少土壤流失。以下五个步骤，由Shiowatana等，修改。（2001年）被用来评估亚洲土壤处理的分布：（1）水（溶于水）；（2） 碳酸氢钠0.5米（表面吸附）；（3） 0.1M氢氧化钠（铁和铝相关）（4） 1M盐酸（碳酸盐方向）；（5） 硝酸（残渣（统计）；原来的方法使用硝酸-HF）。植物的生长和吸收研究准备好被污染的土壤（2.2节），种植芒草xgiganteus根茎上述所述的塑料壶（5公斤容量，直径为32厘米）。根茎源于约翰内斯•福尔克，丹麦，北欧的生物质，并由约翰•阿莫斯公司提供（莱明斯特，赫里福德，英国）。根茎洗（自来水）和清洗，以除去残留的泥炭堆肥，然后单件分开，含2-3个芽种植到每个盆内（10厘米长）。每次处理进行了一式三份。在温室中进行的实验，把植物都放置在塑料盆了，防止日常浇水时有渗滤液排出，进行为期8个月的植物生长实验。观察根/茎/芽的变化用不锈钢剪刀，收割芒草超过地面1厘米以上的枝叶。材料用去离子水冲洗，除去从根茎中残留的土，用纸巾吸十，直到十，鲜重达35度C烘箱干燥五天。十燥后重新称重，然后用不锈钢的弗里奇切割器磨碎。磨碎的样品分析之前，在聚乙烯容器存储。土壤从根茎和根系中被拆除，分离和去离子水冲洗。然后，他们被放置到一个声波器里，以消除附着在表面的细颗粒物。像洗涤叶子一样再将它们洗净一遍。植物材料的微波消解使用CEM的“火星快车”微波消解仪，消化植物样品。重干燥，磨细植物材料成消解罐（120毫升）加入到1400万硝酸（10毫升）Analar级（0.2克）。消解进行了一式三份，并通过ICP-MS的分析。鲍恩斯的芥兰粉（鲍文，1974年，卡茨，2002年）被用来作为植物质量评价的一个参考标准。平均回收率为124_9.7%。统计分析在三种土壤神浓度相似，60至72毫克公斤_1（表1）之间不等。在英国carbonwas在土壤中主要表现为三种有机形式，像P和Fe一样，以化合物形式存在于矿物中。Rixton土壤有较高的粘土含量和较高的pH值，少沙和较低的有机质，水溶性的C和NKidsgrove土壤有较高的铁。修订（见表2）增加了在所有土壤的有机碳（见表3）°GWC和BC是因为根据不同原料和生产过程而众所周知的。在这种情况下,BC全碳（TC）,类似于典型值的75%（莱曼,2007）但是P比莱曼（2007）进行的吸附磷酸盐值要高（大约0.03%）。生物炭的土壤碱性较未经修正的要高（图7）。植物的吸收绿色垃圾堆肥芒草产量大幅增加，但这在不列颠哥伦比亚省的影响不大（见表4）。生物质生产作为富集土壤的抑制作用，在与参考泥炭堆肥，其中产量为近一倍GWC中修订的Kidsgrove土壤比较明显。有益于植物生长的GFC，而BC责没有任何效果，反映在叶片的叶绿素含量［数据显示］上。即没有明确的有害影响也没有明确的芒作为吸收效果，有枝叶地方土壤中Kidsgrove浓度轻微低于其他土壤（图1b）。然而，大幅度增加进入默顿堆积土壤中的根和根茎，约10%作为池被转移到叶子（Kidsgrove土壤）。在Rixton土壤中尽管根吸收量很低，却全部转移到了叶上，混淆这种模式。由于土壤中的迁移神的不稳定增强了在气水界面的结合，记录组分在水中高浓度和表面吸附的可溶性（图2）。由于流动性，生物炭有一点显着的影响。在无污染的植物原料的正常范围内的在芒草观叶植物毒性的微量元素浓度。铜，锌，竦的树叶最高记录浓度分别为5.25,21.7%和2.94毫克kg_1分别。相同的分馏过程表明，这些潜在的药害的微量元素（铜，锌，竦）为主要（＞40%），势必在所有的土壤［数据］不显示碳酸盐；有限的流动性会进一步减轻对生长和吸收的不利影响。地下水水溶性有机物的显着增加（P_0.001）以下的气水接触面掺入试验土壤一样溶于水的铁浓度（P_0.001）（图3-5）在未经处理的土壤相比，改善的Kidsgrove和Rixton土壤GWC中，P含量显着增加（P_0.001）（图6）。增加流动性对Rixton土壤生物炭改善有（图5）强烈的效果，但没有其他;BC的改善对水溶性有机碳、神、和铁没有任何关系。比未经处理的土壤，所有纯C处理的土壤中的铁浓度明显降低。与没有芒草生长的时候相比，有芒草生长的时候对神的流动性影响不大。4.讨论尽管土壤在三个测试中的浓度相似，只是由于流动性和生物利用度它们之间存在着本质上的差异。这很可能是污染的不同来源，特别是在P，pH值，铁，OM和水溶性有机碳浓度之前，它们之间存在的和修订后增加的差异（表1和3）。BC和GWC都说明引进的有机碳可能有进一步大幅影响的大池。大多数的作者都知道，BC以前没有得到应用，神污染土壤，以评估其对保留和非金属的流动性的影响。在本研究中，无论是气水接触面的实验还是BC的实验都没有大幅改变芒草叶面对神的吸收。一种解释可能会增加磷的有效性，由于摄取的限制；磷酸盐和神的化学相似性和运作情况说明他们可能会被植物争着吸收（阿德里亚诺，2001年）。磷酸盐是有限的，由于考虑到植物吸收率较高，由于低磷酸盐的状态（Thompson等，1990）下刺激植物对磷酸盐的吸收系统。低磷条件下，在未曾作出研究的情况下加强吸收，甚至在未经处理的土壤中进行。默顿堆积更高比例的神被吸收，土壤含磷最高的地方，需要一个不同的解释。因此，可以调节气水接触面中磷在土壤中的富集（Qafoku等人，1999年。；哈特利等，2009），在孔隙水主要是由于竞争力的阴离子交换Peryea，（1991），但不增加被植物摄取的量。水溶性有机碳是土壤中最流动的部分和有机配合物（曹等，2003），可协助在，转让ofmetal（loids）通过土壤的有机配体。虽然通常是有益的退化土壤有机质，有些人担心污染物的溶解度也可以通过增加可溶性有机复合物的形成，由于掺入碳丰富的堆肥和黄（周，2001年；Mench等，2003。）。在本研究中，经过气水接触面处理的所有测试土壤中土壤孔隙水含神的显着增加，而且调节P的富集如上所述，有可能是一个重要的可溶性铁和复杂的有机酸作为不稳的额外影响。在最近的实验室调查，王和穆利根（2009）调查得出神的流动与铁的流动有密切相关的尾矿处理与腐植酸中。他们发现，腐殖酸的存在推动水铁腐植酸防止形成铁的氢氧化物的复合物的形成，从而减少在尾矿保留。气水接触面中除了在本研究中的污染土壤导致的铁浓度显着较高外与孔隙水相比，未经处理的土壤也显得很高（图3-5）。可能影响地下水增溶铁神吸附和共沉淀的机制，通过可溶性神金属有机配合物的形成和调节。由于浓度最高的地下水，观察在默顿堆积和Kidsgrove土壤含有铁的堆积（表1）。黄腐酸，但不腐殖酸也被证明为浸出增加了竞争结合位点，如铁矿（格拉夫等人，2002年）的非金属。水溶性有机碳的浓度大，从气水接触面中可能会在竞争吸附位置由于流动性进一步增强，从铁的氧化物（雷德曼等，2002）中被取代。这些带负电荷的溶解有机物质的出现，可以通过神在土壤中的流动性（林等，2008）增大神的被吸收量。因此，对于调动土壤中的神，溶解有机碳可能发挥了重要的作用，调动土壤中（格拉夫等人，2001年）。在这个实验中，生物炭只有微不足道的影响，虽然有一些证据证明在Kidsgrove和Rixton土壤孔隙水中增加。然而，神的流动性显然不受水溶性有机碳和铁的影响。可能是由于提高了土壤的pH值（图7），这本身可能调动神对的任何生物炭的影响。神被称为是由于氧化铁表面（制造乔恩和LEPP2007）的吸附作用的酸性土壤移动：作为吸附的pH值的作用是重要的，尤其是在氧化铁表面，在碱性pH值导致ASV解吸，有时神（AsIII）（耆那教等，1999）。然而，由Shelmerdine等人植物修复的研究。从历史的角度来看，英国的土壤神污染表明了以上所述是不完全正确的，显示神的溶解性与pH成反比。他们得出的结论，这可能是由于在调查中选用的土壤不同所致。生物炭土壤的修正案已被先前的研究显示，导致生物活性营养成分高浓度（莱曼等人，2003年），虽然公BC出现强烈吸附磷酸盐（莱曼，2007年）。生物炭，以前的研究能提高土壤pH值，提高生物对P的利用度（下卢卡斯和戴维斯，1961年）。神与BC的流动性可能是由于从P的竞争结合位点和增加土壤碱度组合。未受到神污染的标准，在未受污染的土壤范围之间不断增长1和1.7毫克kg_1十重植物芽。而钱尼（19