水铁矿对有机磷和无机磷的选择性吸附:聚集结构的影响

【作者】 胡震； 严玉鹏； 王小明； 谭文峰； 刘凡； 黄巧云； 冯雄汉；

【机构】 农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室华中农业大学资源与环境学院；

【摘要】 [目的]本文旨在探讨水铁矿聚集结构在水稻土干湿交替中对植酸和无机磷吸附行为的影响,为水稻土中磷的有效管理提供理论依据。[方法]采用批量实验,同步辐射X射线衍射(XRD)和磷K边X射线吸附近边结构(XANES)研究了有机磷(植酸,IHP)和无机磷(正磷酸,Pi)在两种聚集状态水铁矿(松散聚集体,新鲜水铁矿,FHFO;紧密聚集体,HFO)上的吸附。[结果]IHP和Pi在FHFO上的吸附量高于HFO。在FHFO上,Pi与IHP-Pi吸附量的比值为0.60,倾向于吸附IHP;在HFO上的吸附量比为3.27,倾向于吸附Pi。这是由于HFO具有较密的聚集结构和相对较小的孔隙结构,IHP比Pi更难扩散到孔隙结构中。XRD谱图和磷K边XANES结果表明,IHP和Pi在FHFO上形成表面沉淀,沉淀的比例分别是79.5±4.4%和71.3±2.4%。对于HFO,IHP和Pi在其表面形成的沉淀比例分别是38.4±1.0%和0±1.3%。另外,水稻土模拟试验表明,与干土和再氧化土相比,在淹水条件下,短期有序氧化铁含量增加,Pi和IHP-Pi吸附量的比值减小,这与Pi和IHP在FHFO和HFO上的吸附行为相似。[结论]松散聚集结构的水铁矿对IHP和Pi的吸附容量高,且对IHP的固定作用强;紧密聚集结构的水铁矿,对IHP和Pi的吸附容量低,且对IHP的固定作用弱。可见,水稻土干湿交替过程会带来水铁矿聚集状态的变化,影响土壤对有机磷和无机磷选择吸附特性,进而造成有机无机磷具有不同的形态分布特征及环境流失风险。更多还原