外源硅对土壤铬(III)形态转化及生物有效性影响的化学机制

基本信息
批准号:41907134
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:郭磊
学科分类:
依托单位:沈阳农业大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
修复机理钝化固定化学形态
结项摘要

Silicon has the effect for reducing the bioavailability of heavy metals in soil. The mechanism of action is mostly reported in biological mechanisms, but there are few studies on how Si affects the speciation transformation of heavy metals in the aspects of soil chemistry. In view of the previous research, there is a deficiency in changing the pH of the soil system and introduce coexisting ions with Si application. Based on the elimination of the Si source alkalinity and accompanying ions, the soil-rice as a whole is adopted. Research is carried out in a combination of laboratory analysis, model prediction and bioassay experiments. In situ determination of free chromium concentration in soil by field-DMT cell, quantitative analysis of the effect of exogenous silicon on chromium speciation in soil solution. The non-equilibrium distribution and speciation distribution characteristics of exogenous Si on chromium in soil liquid phase and solid phase were predicted by Multi-Surface Model and the applicability of this model was verified under anaerobic conditions. X-ray diffraction (XRD) and Raman spectroscopy (Raman) were used. Infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques were used to characterize the formation of water-soluble silicon-chromium complexes in soil solutions, and the formation of iron oxide-silicon-chromium complexes in the soil solid phase. Finally, the soil chemical mechanism of exogenous silicon affecting chromium speciation transformation in soil liquid and solid phase and its bioavailability is clarified.

施硅具有降低土壤重金属生物有效性的作用,其作用机制多集中报道于生物学机制方面,而有关硅如何影响重金属在土壤中形态转化的土壤化学机制研究尚少。针对以往研究存在因施硅改变土壤pH并引入共存离子的不足,本研究拟在消除硅源碱性和伴随离子差异的基础上,将土壤-水稻作为一个整体,采用室内分析、模型预测与生物验证试验相结合的方式开展研究。利用原位道南膜装置(Field-DMT cell)原位测定土壤中自由态铬浓度,以定量角度分析外源硅对土壤溶液中铬形态的影响,并结合多表面模型(Multi-Surface Model)预测外源硅对土壤液相及固相中铬的非平衡分配及形态分布特征并验证厌氧条件下多表面模型的适用性;综合运用XRD、Raman、FT-IR和XPS光谱技术表征硅与铬在土壤溶液中形成水溶性硅-铬复合物,在土壤固相中形成铁氧化物-硅-铬复合物。最终阐明外源硅对土壤铬形态转化及其生物有效性影响的化学机制。

项目摘要

硅作为环境友好型改良剂具有降低土壤重金属生物有效性的作用,但有关硅如何影响重金属在土壤中形态转化的土壤化学机制研究尚少。本项目针对以往研究存在因施硅改变土壤pH并引入共存离子的不足,在消除硅源碱性和伴随离子差异的基础上,将土壤-水稻作为一个整体,采用室内分析、模型预测与生物验证试验相结合的方式开展了研究。研究发现:外源硅抑制了铬对水稻幼苗的毒害作用并降低了其对水稻的生物有效性;外源硅降低了土壤液相自由态铬浓度并促进土壤固相铬向无效态转化;光谱技术表征阐明了硅与铬在土壤固相形成了铁氧化物-硅-铬复合物以降低其生物有效性。上述研究结果阐明了外源硅对土壤铬形态转化及其生物有效性影响的化学机制,研究结果有助于为重金属土壤污染修复与利用提供理论依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
3

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

生物炭用量对东北黑土理化性质和溶解有机质特性的影响

DOI:10.19336/j.cnki.trtb.2020112601
发表时间:2021
4

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

DOI:10.11951/j.issn.1005-0299.20200093
发表时间:2020
5

污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟

污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟

DOI:10.11908/j.issn.0253-374x.19265
发表时间:2020

郭磊的其他基金

批准号:11375008
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61172051
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81402943
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61471109
批准年份:2014
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:51805044
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20705039
批准年份:2007
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81502487
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51804030
批准年份:2018
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11401379
批准年份:2014
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21206066
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30200097
批准年份:2002
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60603011
批准年份:2006
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60802023
批准年份:2008
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41806075
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81872897
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:41372006
批准年份:2013
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:31601659
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31900793
批准年份:2019
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300143
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51109081
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61105103
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41002073
批准年份:2010
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81071460
批准年份:2010
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
批准号:51501127
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11005101
批准年份:2010
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21708052
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41801039
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301185
批准年份:2013
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71802157
批准年份:2018
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21175152
批准年份:2011
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:61602282
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81271996
批准年份:2012
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:11702145
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571180
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:11771287
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

外源硅降低镉生物有效性的土壤化学机制

批准号:41371306
批准年份:2013
负责人:刘鸣达
学科分类:D0701
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
2

外源磷对高原湖滨湿地沉积物砷形态转化及生物有效性的影响机制

批准号:21767027
批准年份:2017
负责人:杨思林
学科分类:B0605
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
3

根系分解对铬污染人工湿地铬化学形态转化的影响机制

批准号:41867023
批准年份:2018
负责人:李志刚
学科分类:D0701
资助金额:40.00
项目类别:地区科学基金项目
4

土壤中氧化锰形态转化对Cd和Sb生物有效性影响

批准号:41771276
批准年份:2017
负责人:王玉军
学科分类:D0709
资助金额:63.00
项目类别:面上项目