Journal of Hazardous Materials:土壤-植物體系中添加納米羥基...

2020-12-06 農業環境科學

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四川大學建築與環境學院楊金燕教授團隊研究了在土壤-植物體系中添加納米羥基磷灰石對氟的固定、形態和積累的影響。相關成果發表於Journal of Hazardous Materials(IF=9.038)。

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Highlights

Fluoride bioavailability and toxicity were prominently reduced by NHAP amendment.

NHAP amendment provided a continuous P nutrient to wheat.

NHAP promoted F immobilization through the formation of CaF2 and Ca10(PO4)6F2.

NHAP amendment significantly decreased the abundance of Cyanobacteria in the soils.

NHAP amendment promoted plant growth and reduced F uptake in wheat root and shoot.

Abstract

Nano-hydroxyapatite (NHAP), possessing high defluoridation capacity, has been widely used to remove fluoride (F) from polluted water, but little is known about how it affects the bioavailability and toxicity of soil F towards plants. Here, the impact of NHAP (2% w/w) amendment on immobilization, speciation and accumulation of F was studied in a soil-plant system. The results revealed that the NHAP amendment worked effectively to reduce levels of water-soluble F (37.3%87.8%) and increase available P (76.6%–147%). X-ray photoelectron spectroscopy analysis indicated that the formation of insoluble CaF2 and the ion exchange of F with OH into NHAP might be involved in the mechanism of F immobilization and soil pH elevation. Exposure to NHAP significantly decreased the abundance of Cyanobacteria in tested soils, and Gemmatimonadetes abundance in bulk soil was significantly higher than that in rhizosphere soil at 1,000 mg kg1 F spiked level. Additionally, NHAP amendment decreased F accumulation in wheat shoots (9.10%–18.7%) and roots (3.88%–22.4%), which could mainly be attributed to the reduction of soil bioavailable F and the supplement of Ca from NHAP. These results suggest that NHAP could be a promising amendment to be applied to acidic soil contaminated with F.

納米羥基磷灰石(NHAP)具有高去氟能力,已被廣泛用於去除汙水中的氟(F),但對其如何影響土壤F的生物可利用性和對植物的毒性還知之甚少。本實驗研究了在土壤-植物體系中研究添加NHAP(2% w/w)對F的固定、形態和積累的影響。結果表明,添加NHAP能有效地降低水溶性F(37.3%-87.8%),提高有效P(76.6%-147%)。X射線光電子能譜分析表明,不溶性CaF2的生成以及F-通過與OH-離子交換進入NHAP可能與F的固定化和土壤pH值升高的機制有關。NHAP顯著降低了土壤中Cyanobacteria的豐度,而在1000 mg·kg-1 F峰值水平下,土壤中Gemmatimonadetes豐度顯著高於根際土壤。此外,NHAP的添加降低了小麥地上部(9.10%-18.7%)和根部(3.88%-22.4%)的F積累,這主要是由於NHAP降低了土壤的生物可利用性F,並補充了Ca。這些結果表明,NHAP在F汙染的酸性土壤修復中有應用前景。

責任編輯:宋瀟

校對和審核:張陽 王農

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