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砷是一种普遍存在于自然界中的一种类金属元素,对动植物有着极大的毒害作用。近年来砷污染事件频繁发生,对人类的生产和生活带来严重危害,砷污染的治理和防控也引起广泛关注。不同形态砷在土壤中的毒性以及迁移性有着明显的差异,通过改变砷在土壤中的形态分布可以有效降低砷的毒性和迁移性,从而减轻其危害。土壤中铁和砷的形态转化相互关联,土壤中铁的氧化还原会改变砷的形态,并引起土壤中砷的释放。本文研究了不同淹水条件下土壤中铁和砷形态转化以及砷的TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure)提取态含量的变化规律,探讨了土壤温度、添加乳酸盐、蒽醌-2,6-二磺酸钠(AQDS)以及干湿交替等因素对土壤中铁和砷形态转化以及砷释放的影响。主要研究结果如下:1.淹水培养对土壤中铁和砷形态转化以及砷的TCLP提取态含量变化有着显著影响。淹水培养后,铁被迅速的还原生成Fe(Ⅱ),在培养到20 d后Fe(Ⅱ)含量基本达到平衡,含量为2.44 g/kg。淹水培养后,As(Ⅲ)含量上升迅速,在培养的前10 d,As(Ⅲ)含量为17.81 mg/kg。在培养到30 d时,土壤中As(Ⅲ)含量为18.09 mg/kg。土壤中砷的TCLP提取态含量在培养过程中呈现上升趋势,在培养到30 d时含量为4.43 mg/kg。但土壤灭菌后培养,铁和砷的还原均受到抑制,灭菌培养30 d时,Fe(Ⅱ)含量仅为1.39 g/kg,As(Ⅲ)含量仅为2.78 mg/kg,砷的TCLP提取态含量为1.79 mg/kg。表明土壤灭菌对铁和砷形态转化有着显著的影响,铁和砷的还原过程不是单独的化学还原过程,而是一个生化过程。2.温度对土壤中铁和砷形态转化有着显著影响。铁的还原在40℃条件下还原速率最快,在培养30 d时Fe(Ⅱ)含量为2.52 g/kg。在4℃条件下,铁的还原速率最慢,在培养30 d时Fe(Ⅱ)含量为1.63 g/kg。在4℃条件下,砷的还原速率最慢,培养30 d时As(Ⅲ)含量为2.13 mg/kg。在28℃条件下,砷的还原速率最快,培养30 d时As(Ⅲ)含量最大为18.09 mg/kg。在40℃条件下,砷的还原过程受到了一定的抑制作用,As(Ⅲ)的含量减少为15.9 mg/kg。温度在4℃到40℃之间,砷的TCLP提取态含量变化随着培养温度的升高而呈现升高的趋势。在40℃条件下培养30 d,砷的TCLP提取态含量为4.76 mg/kg。3.添加乳酸盐促进了土壤中铁和砷的还原。当土壤中添加乳酸盐后,均促进铁还原和砷还原过程。且随着乳酸盐添加浓度的增加,铁和砷的还原量逐渐增加。当添加乳酸盐浓度为3 mmol/L时,培养30 d后Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)含量分别为2.55 g/kg、20.55 mg/kg。当添加浓度为6 mmol/L时,培养30 d后Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)含量分别为2.57 g/kg、23.55 mg/kg。添加乳酸盐后,土壤中砷TCLP提取态含量也有着显著的影响。土壤中砷TCLP提取态含量变化随着乳酸盐的添加量的增加而呈现增加的趋势。当添加浓度为6 mmol/L时含量为8.03 mg/kg。4.添加AQDS促进了铁的还原过程,铁还原速率增加。添加AQDS浓度为1 mmol/L时促进了铁的还原,培养30 d后Fe(Ⅱ)含量为2.96 g/kg。当添加AQDS浓度为0.1 mmol/L时铁还原的促进效果最明显,Fe(Ⅱ)含量最大为3.23 g/kg。添加AQDS后,砷的还原均受到了抑制,当添加AQDS的浓度为0.1 mmol/L时,土壤中砷的还原抑制作用最明显,培养30 d后As(Ⅲ)含量为17.01 mg/kg。添加AQDS以后,土壤中砷的TCLP提取态含量增加,当添加浓度为0.1mmol/L时砷的TCLP提取态含量增加最明显,此时砷的TCLP提取态含量最大,为7.66 mg/kg。5.土壤干湿交替对铁和砷的形态转化有着重要影响。当土壤处于湿润状态下,Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)含量呈现逐渐增加,在第5 d时达到最大值;Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)含量分别为1.99 g/kg和11.16 mg/kg。当土壤处于干旱状态后,Fe(Ⅱ)和As(Ⅲ)的含量逐渐降低。而当土壤干旱后,土壤变为氧化状态,土壤中的铁和砷将被氧化成Fe(Ⅲ)和As(Ⅴ)。干湿交替培养过后,土壤中砷的TCLP提取态含量同样随着土壤含水率的变化而呈现规律性的变化,土壤淹水湿润时,TCLP提取态含量增加到2.43 mg/kg;而当土壤干旱后,砷的TCLP提取态含量降低为1.01 mg/kg。表明土壤的干湿状况对铁和砷的形态以及砷的释放起到了重要的作用。