文章摘要
外源Mn(II)对吸附于δ-MnO2表面的Cd的迁移转化行为的影响
Effect of exogenous Mn(II) on the migration and transformation behavior of Cd adsorbed on the surface of δ-MnO2
投稿时间:2024-03-29  修订日期:2024-05-31
DOI:
中文关键词: δ-MnO2    Mn(II)  吸附-解吸
英文关键词: δ-MnO2, Cd, Mn(II), adsorption-desorption
基金项目:江苏省农业科技自主创新资金;2021年太仓市安全利用推进区(示范基地)核心区基地建设与示范项目;江苏高校优势学科建设工程资助项目
作者单位邮编
杜晓菲 南京林业大学林草学院、水土保持学院 210037
樊广萍 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 
黄琴 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 
张雨婷 安徽农业大学资源与环境学院 
童非 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 
张明超 江苏省耕地质量与农业环境保护站 
邱一格 江苏省生态环境监测监控有限公司 
陈金林* 南京林业大学林草学院、水土保持学院 210037
高岩 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所 
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中文摘要:
      锰氧化物(MnOx)是土壤中重要的镉(Cd)吸附剂,然而一些还原性物质如Mn(II)会与MnOx发生氧化还原反应,进而影响MnOx对Cd的固定。为此,采用土壤矿物培养试验,研究了厌氧-好氧条件下,添加不同浓度(2.5mM、10mM)Mn(II)以及不同的添加速率(一次添加、分次添加)对吸附于水钠锰矿(δ-MnO2)表面Cd(II)的迁移转化行为的影响。结果表明,添加Mn(II)显著导致了δ-MnO2表面Cd(II)的解吸,解吸率为20.5%~40.8%,高浓度Mn(II)处理中Cd(II)解吸率比低浓度处理高5.3%~10.6%,分次添加Mn(II)处理中Cd(II)解吸率比一次添加处理高0.6%~4.1%。在厌氧阶段,Mn(II)通过与Cd(II)竞争吸附位点,导致吸附于δ-MnO2表面Cd(II)的稳定性降低并释放到溶液中。同时,XRD、FTIR和XPS结果表明,Mn(II)与δ-MnO2发生氧化还原反应以及活性氧(ROS)的催化生成β-MnOOH,同时降低了体系pH值。进入有氧阶段后,固相中Mn(III)比例增加,β-MnOOH特征峰增强,氧气催化氧化Mn(II)生成了更多的β-MnOOH,β-MnOOH对Cd(II)的吸附能力较弱,有氧阶段Cd(II)解吸率相较厌氧阶段略有升高。电子顺磁的结果表明,分次添加Mn(II)处理通过促进厌氧阶段超氧自由基(O2·?)的产生和延缓好氧阶段O2·?的衰减增加了Mn(III)的产生,降低了Cd(II)在固相上的稳定性,进一步导致了Cd(II)的解吸。本研究阐述了Mn(II)与δ-MnO2共存时Cd(II)的固定与迁移机制,研究结果可深化Cd(II)在土壤中固定转化的认识,对于优化外源Mn(II)添加方式具有重要的指导意义。
英文摘要:
      1、外源Mn(II)的添加方式先前研究大多为一次性添加,本研究设分次添加Mn(II)处理,探究不同添加方式对Cd迁移转化的影响; 2、土壤矿物吸附-解吸试验先前研究大多集中于厌氧或好氧研究,本研究为厌氧-好氧的氧化还原条件下Mn(II)添加对Cd的影响。
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