农业资源与环境学报

作者：杜晓菲,樊广萍,黄琴,张雨婷,童非,张明超,邱一格,陈金林,高岩

单位：南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 南京 210037,江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江中下游农业环境重点实验室/国家农业环境六合观测实验站, 南京 210014,江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江中下游农业环境重点实验室/国家农业环境六合观测实验站, 南京 210014,江苏大学环境与安全工程学院, 江苏 镇江 212013,南京农业大学资源与环境学院, 南京 210095,江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江中下游农业环境重点实验室/国家农业环境六合观测实验站, 南京 210014,安徽农业大学资源与环境学院, 合肥 230036,江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江中下游农业环境重点实验室/国家农业环境六合观测实验站, 南京 210014,江苏省耕地质量与农业环境保护站, 南京 210036,江苏省生态环境监测监控有限公司, 南京 210019,南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 南京 210037,南京林业大学南方现代林业协同创新中心, 南京 210037,江苏省农业科学院农业资源与环境研究所/农业农村部长江中下游农业环境重点实验室/国家农业环境六合观测实验站, 南京 210014,江苏大学环境与安全工程学院, 江苏 镇江 212013,南京农业大学资源与环境学院, 南京 210095

关键词：土壤矿物，δ-MnO2，镉，Mn（Ⅱ），吸附，解吸,

基金：江苏省农业科技自主创新资金项目[CX（21）3074]；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（TCGGZY-2021G161）；江苏高校优势学科建设工程资助项目

为探究外源Mn（Ⅱ）对吸附于水钠锰矿（δ-MnO2）表面的Cd（Ⅱ）迁移转化行为的影响，本研究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（2.5 mmol·L-1和 10 mmol·L-1）Mn（Ⅱ）以及不同的添加频率（一次性添加、分次添加）对 δ-MnO2吸附固定Cd（Ⅱ）的影响。结果表明，添加Mn（Ⅱ）导致δ-MnO2表面的Cd（Ⅱ）发生显著解吸，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 个百分点，分次添加 Mn（Ⅱ）处理中 Cd（Ⅱ）解吸率比一次性添加处理高0.3~4.1个百分点。在厌氧阶段，Mn（Ⅱ）通过与Cd（Ⅱ）竞争吸附位点，使吸附于δ-MnO2表面的Cd（Ⅱ）的稳定性降低并释放到溶液中。XRD、FTIR和XPS结果表明，Mn（Ⅱ）与δ-MnO2发生氧化还原反应并在活性氧（ROS）的催化作用下生成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Cd（Ⅱ）的解吸。本研究发现外源Mn（Ⅱ）导致δ-MnO2表面Cd（Ⅱ）的解吸，阐明了Mn（Ⅱ）与δ-MnO2共存时Cd（Ⅱ）的固定与迁移机制。

来源：2025年第3期

《农业资源与环境学报》期刊编辑部

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