增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法技术

本发明专利技术公开了增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，属于生物地球化学技术领域。该方法利用增温和添加硫酸盐模拟全球天气变暖和海水入侵，探究As在淹水条件下温度和硫酸盐对其在固相

【技术实现步骤摘要】
增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法


[0001]本专利技术涉及生物地球化学
，尤其涉及增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法。

技术介绍

[0002]由于人类活动所导致的温室气体排放，使大气中温室气体浓度显著升高，经长时间的积累形成了温室效应，造成全球天气变暖。全球变暖导致的海平面上升也是不可忽视的一个问题。海平面上升可导致海岸线后退，沿海低地及三角洲地区淹没；咸潮上涨加重，原来肥沃的农田土壤盐渍化，对农业和耕地环境造成严重的破坏，对整个沿海生态系统造成严重的破坏；促使台风、风暴潮和洪涝等极端天气频发和加剧。
[0003]气候变暖对陆地生态系统产生了深远的影响，其中土壤微生物起到了关键的作用，气候变暖显著改变了土壤微生物的群落组成和结构。在增温条件下，土壤微生物群落的变化会加速土壤有机质的利用、氮周转、碳排放等生物地球化学循环过程。沿海地区作为全球人类生产生活最为密集、经济和社会发展水平最高的核心地区，这些地区土壤的重金属污染问题已日趋凸显。
[0004]As(Arsenic)，元素符号As，是一种类金属元素，位于化学元素周期表中的第四周期，第VA族，原子序数33，原子质量74.9216。As有四种常见价态，分别是
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3、0、+3和+5。砷在自然环境中存在多种形态，可以分为无机砷和有机砷，其中最常见的形态以无机砷为主，主要包括砷酸盐、亚砷酸盐和硫化砷等。Eh和pH是影响砷形态的两个重要因素。在氧化条件下pH<2.24时，As主要以H3AsO
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形态存在；在2.24<pH<6.9时，以H2AsO4‑
占主导；当pH>6.9时，砷主要以HAsO
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形式存在；在还原环境下，pH<9.2，砷以不带电荷的As(OH)
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的形式存在。
[0005]近年来全球自然环境，特别是气候环境正经历全球变暖的趋势，生态系统多样性和污染物的生物地球化学过程也随之发生显著变化。砷(As)是自然界广泛分布的一种类金属元素，在农田土壤和各地海岸都发现了高浓度As，对人类健康造成潜在风险。在全球变暖和海平面上升的背景下，As在受污染的沿海土壤中的释放机制和程度尚不清楚。

技术实现思路

[0006]针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，利用增温和添加硫酸盐来模拟全球天气变暖和海水入侵，探究As在淹水条件下温度和硫酸盐对其在固相
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液相迁移过程的影响以及驱动机制；并通过施加生物炭来探究海水的侵入过程中生物炭对土壤中As迁移转化的影响。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0008]增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0009]S1：分别制备含硫酸盐和不含硫酸盐的还原菌培养基；
[0010]S2：在步骤S1的两种培养基中分别加入受污染土壤样本和生物炭处理的受污染土
壤样本，最终形成四组不同处理的土壤；
[0011]S3：将四组不同处理的土壤再分别进行生物处理和灭菌处理，并将生物处理组和灭菌处理组放置于恒温培养箱中避光恒温培养，定期取样；
[0012]S4：对不同处理后，不同取样时间所获得的土壤样品固相进行生物可利用态提取，研究砷的生物可利用性；
[0013]S5：对不同处理后，不同取样时间所获得的土壤样品进行固相连续提取，研究砷的不同提取态；
[0014]S6：对不同处理后的土壤样品中的液相元素进行含量测定分析。
[0015]进一步的，步骤S1中含硫酸盐的还原菌培养基的制备方法具体包括以下步骤，
[0016]S101A：将KH2PO4、NH4CI、CaCl2·
6H2O、Na2SO4、乳酸和酵母提取物添加到装有超纯水的三颈圆底烧瓶中，摇匀使样品充分溶解，然后定容；
[0017]S102A：对步骤S101中装有药品的三颈圆底烧瓶进行加热，同时营造烧瓶内无氧的环境；
[0018]S103A：待步骤S102中的培养基加热至沸腾后，保持无氧氛围冷却，降至室温后分装。
[0019]进一步的，步骤S1中不含硫酸盐的还原菌培养基的制备方法具体包括以下步骤，
[0020]S101B：将KH2PO4、NH4CI、CaCl2·
6H2O、乳酸和酵母提取物添加到装有超纯水的三颈圆底烧瓶中，摇匀使样品充分溶解，然后定容；
[0021]S102B：对步骤S101中装有药品的三颈圆底烧瓶进行加热，同时营造烧瓶内无氧的环境；
[0022]S103B：待步骤S102中的培养基加热至沸腾后，保持无氧氛围冷却，降至室温后分装。
[0023]进一步的，步骤S2中所述的四组不同处理的土壤包括：不添加硫酸盐不施加生物炭组、添加硫酸盐不施加生物炭组、不添加硫酸盐施加生物炭组以及添加硫酸盐施加生物炭组。
[0024]进一步的，步骤S3中生物处理组设置10℃、16℃、22℃、25℃以及28℃五个温度条件，灭菌处理组将盛装有土壤样品和培养基的血清瓶在121℃下高压灭菌25min；然后将生物处理组和灭菌处理组放置于恒温培养箱中避光恒温培养。
[0025]进一步的，步骤S3中取样的具体操作包括以下步骤，
[0026]S301：将血清瓶内样品摇匀，用无菌注射器抽取混合样品，使用滤膜对抽取出的样品进行过滤；
[0027]S302：将过滤出的液体注射至灭菌的顶空瓶内，用蓝色丁基胶塞将顶空瓶密封，压紧铝盖，进行保存，得到液体样品用于步骤S6；
[0028]S303：将过滤后的滤膜置于灭菌过的离心管中，立刻放入
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20℃的环境中进行冷冻，然后利用冷冻干燥机进行冻干，干燥后的固体样品用于步骤S4和步骤S5。
[0029]进一步的，步骤S4的具体操作包括以下步骤，
[0030]S401：使用无氧水配制1mol/L的HCl溶液作为提取剂；
[0031]S402：在固相的土壤样品中加入提取剂，室温下震荡提取2小时；
[0032]S403：使用滤膜过滤得到提取液。
[0033]进一步的，步骤S5中所述的砷的提取态包括磷酸盐提取态、盐酸提取态、还原剂提取态、氧化剂提取态以及残渣态。
[0034]进一步的，步骤S6中所述的液相元素包括As元素、Fe元素和S元素。
[0035]本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术中公开了一种增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，利用增温和添加硫酸盐来模拟全球天气变暖和海水入侵，探究As在淹水条件下温度和硫酸盐对其在固相
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液相迁移过程的影响以及驱动机制；并通过施加生物炭来探究海水的侵入过程中生物炭对土壤中As迁移转化的影响，研究结果可为海水入侵和气候变暖条件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，其特征在于，包括以下步骤，S1：分别制备含硫酸盐和不含硫酸盐的还原菌培养基；S2：在步骤S1的两种培养基中分别加入受污染土壤样本和生物炭处理的受污染土壤样本，最终形成四组不同处理的土壤；S3：将四组不同处理的土壤再分别进行生物处理和灭菌处理，并将生物处理组和灭菌处理组放置于恒温培养箱中避光恒温培养，定期取样；S4：对不同处理后，不同取样时间所获得的土壤样品固相进行生物可利用态提取，研究砷的生物可利用性；S5：对不同处理后，不同取样时间所获得的土壤样品进行固相连续提取，研究砷的不同提取态；S6：对不同处理后的土壤样品中的液相元素进行含量测定分析。2.根据权利要求1所述的增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，其特征在于，步骤S1中含硫酸盐的还原菌培养基的制备方法具体包括以下步骤，S101A：将KH2PO4、NH4CI、CaCl2·
6H2O、Na2SO4、乳酸和酵母提取物添加到装有超纯水的三颈圆底烧瓶中，摇匀使样品充分溶解，然后定容；S102A：对步骤S101中装有药品的三颈圆底烧瓶进行加热，同时营造烧瓶内无氧的环境；S103A：待步骤S102中的培养基加热至沸腾后，保持无氧氛围冷却，降至室温后分装。3.根据权利要求2所述的增温和海水入侵对滨海土壤砷迁移转化影响的研究方法，其特征在于，步骤S1中不含硫酸盐的还原菌培养基的制备方法具体包括以下步骤，S101B：将KH2PO4、NH4CI、CaCl2·
6H2O、乳酸和酵母提取物添加到装有超纯水的三颈圆底烧瓶中，摇匀使样品充分溶解，然后定容；S102B：对步骤S101中装有药品的三颈圆底烧瓶进行加热，同时营造烧瓶内无氧的环境；S103B：待步骤S102中的培养基加热至沸腾后，保持无氧氛围冷却，降至室温后分装。4.根据权利要求1所述的增温和海水入侵对滨海土壤...

【专利技术属性】
技术研发人员：廉梅花，曾祥峰，李晓军，孙铭泽，
申请(专利权)人：沈阳理工大学，
类型：发明
国别省市：