复合钝化剂对砷污染土壤钝化修复及微生物群落结构的影响

摘要

将羟基磷灰石（HAP）和水热炭（HTC）混合制备新型复合钝化剂HAP-C，采用扫描电子显微镜和能谱分析、X射线衍射、傅立叶红外光谱等测试方法表征HAP-C的形貌特征、晶体结构和官能团；以As污染土壤为研究对象，探究添加质量分数为1%,3%,5%的HAP-C对土壤理化性质、砷形态及酶活性的影响，采用高通量测序技术分析土壤微生物群落组成的变化特征。结果表明：HAP-C含有HAP和HTC的主要特征元素（碳、氧、磷和钙）、晶体结构与主要官能团（P—O,—OH,C=O,—CH₂—）;HAP-C的添加可降低土壤中可被生物利用的吸附态砷含量（22.20%～40.26%，质量分数，下同），3%HAP-C的钝化效果最显著；HAP-C对土壤砷的钝化机理主要包括表面络合、化学沉淀和离子交换，HAP-C的添加可提高土壤的pH（19.56%～21.51%）和电导率（205.99%～290.91%）及增加土壤的有机质（23.12%～32.16%）、有效磷（104.29%～176.54%）和硝态氮含量（203.33%～250.19%），同时提高土壤酶活性及微生物物种的丰富度和多样性；砷污染土壤中产黄杆菌属（Rhodanobacter）和鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）相对丰度较高，3%HAP-C处理组中产黄杆菌属（Rhodanobacter）和芽单胞菌属（Gemmatimonas）的相对丰度与对照组相比分别增加了10.30%～29.06%,34.94%～48.12%。HAP-C的添加不仅可提高土壤As的钝化效果，还可改善土壤环境健康状态，其在As污染土壤修复工程中具有一定的应用潜力。

关键词

砷 / 羟基磷灰石 / 水热炭 / 钝化机制 / 微生物群落 / 土壤污染 / 土壤修复