Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
So sánh các thanh redox phủ oxit mangan và sắt để xác định trạng thái redox trong đất ngập nước
Tóm tắt
Việc xác định trạng thái redox của đất rất quan trọng cho quá trình hình thành đất, nhưng các phương pháp thực địa đơn giản để theo dõi còn hạn chế. Gần đây, chúng tôi đã giới thiệu các thanh redox phủ oxit mangan (MnIII,IV) như một chỉ báo cho các điều kiện khử trong đất. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã so sánh các thanh redox này với các thanh phủ oxit sắt (FeIII) đã được xác lập. Trong thời gian theo dõi 5 tháng, chúng tôi đã định lượng sự loại bỏ oxit theo tháng dọc ba khu đất ngập nước với sự biến đổi khác nhau của mực nước. Sự hòa tan ưu tiên của lớp phủ oxit Mn vượt quá quá trình loại bỏ oxit Fe từ hai đến năm lần, điều này phù hợp với sự ổn định nhiệt động lực học của các khoáng chất. Sự loại bỏ lớp phủ oxit Mn tăng cường ở biên capillary so với sự suy giảm nhỏ của oxit Fe cho phép phân biệt các điều kiện khử yếu (300 đến 100 mV, phạm vi khử MnIII,IV) và vừa (100 đến -100 mV, phạm vi khử FeIII). Các quá trình xảy ra dưới các điều kiện đất khử yếu, chẳng hạn như quá trình khử nitrat và sự di động của kim loại vi lượng liên quan đến sự hòa tan khử của các oxit Mn, có thể được xác định khi xảy ra sự loại bỏ oxit Mn dọc theo các thanh redox nhưng lớp phủ oxit Fe vẫn ổn định. Việc sử dụng đồng thời các thanh redox Mn và Fe dẫn đến việc xác định tốt hơn trạng thái redox của đất về mặt thời gian và không gian.
Từ khóa
#trạng thái redox #đất ngập nước #oxit mangan #oxit sắt #quá trình khửTài liệu tham khảo
Bezbaruah AN, Zhang TC (2004) pH, redox, and oxygen microprofiles in rhizosphere of bulrush (Scirpus validus) in a constructed wetland treating municipal wastewater. Biotechnol Bioeng 88:60–70. doi:10.1002/bit.20208
Bormann H, Diekkrüger B, Richter O (1996) Effects of data availability on estimation of evapotranspiration. Phys Chem Earth 21:171–175. doi:10.1016/S0079-1946(97)85580-2
Castenson KL, Rabenhorst MC (2006) Indicator of reduction in soil (IRIS): evaluation of a new approach for assessing reduced conditions in soil. Soil Sci Soc Am J 70:1222–1226. doi:10.2136/sssaj2005.0130
Chapelle FH, McMahon PB, Dubrovsky NM, Fujii RF, Oaksford ET, Vroblesky DA (1995) Deducing the distribution of terminal electron-accepting processes in hydrologically diverse groundwater systems. Water Resour Res 31:359–371. doi:10.1029/94WR02525
Childs CW (1981) Field-tests for ferrous iron and ferric-organic complexes (on exchange sites or in water soluble forms) in soils. Aust J Soil Res 19:175–180. doi:10.1071/SR9810175
Davydov A, Chuang KT, Sanger AR (1998) Mechanism of H2S oxidation by ferric oxide and hydroxide surfaces. The Journal of Physical Chemistry 102:4745–4752. doi:10.1021/jp980361p
Dorau K, Mansfeldt T (2015) Manganese-oxide–coated redox bars as an indicator of reducing conditions in soils. J Environ Qual 44:696–703
Della Puppa K, Momarek M, Bordas F, Bollinger JC, Joussein E (2013) Adsorption of copper, cadmium, lead and zinc onto a synthetic manganese oxide. J Colloid Interface Sci 399:99–106. doi:10.1016/j.jcis.2013.02.029
Fakih M, Davranche M, Dia A, Nowack B, Petitjean P, Chatellier X, Gruau G (2008) A new tool for in situ monitoring of Fe-mobilization in soils. Appl Geochem 23:3372–3383. doi:10.1016/j.apgeochem.2008.07.016
Fiedler S, Vepraskas MJ, Richardson JL (2007) Soil redox potential: importance, field measurements, and observations. In: Sparks DL (ed) Advances in Agronomy. Elsevier Academic Press Inc, San Diego, pp. 1–54
IUSS Working Group WRB, 2006. World reference base for soil resources. World Soil Resources Reports No. 103, FAO, Rome
Jenkinson BJ, Franzmeier DP (2006) Development and evaluation of iron-coated tubes that indicate reduction in soils. Soil Sci Soc Am J 70:183–191. doi:10.2136/sssaj2004.0323
Kirk G (2004) The biogeochemistry of submerged soils. John Wiley & Sons, Hoboken
Mansfeldt T, Overesch M (2013) Arsenic mobility and speciation in a Gleysol with petrogleyic properties: a field and laboratory approach. J Environ Qual 42:1130–1141. doi:10.2134/jeq2012.0225
Ottow JCG (2011) Microbiology of soils. Springer, Heidelberg
Owens PR, Wilding LP, Miller WM, Griffin RW (2008) Using iron metal rods to infer oxygen status in seasonally saturated soils. Catena 73:197–203. doi:10.1016/j.catena.2007.07.009
Patrick WH, Gambrell RZ, Faulkner SP (1996) Redox measurements of soils. In: Sparks DL et al. (eds) Methods of soil analysis: chemical methods part 3. Soil Science Society of America and American Society of Agronomy, Madison, pp. 1255–1273
Ponnamperuma FN (1972) The chemistry of submerged soils. Adv Agron 24:29–96. doi:10.1016/S0065-2113(08)60633-1
Rabenhorst MC, Castenson KL (2005) Temperature effects on iron reduction in a hydric soil. Soil Sci 170:734–742. doi:10.1097/01.ss.0000185908.26083.53
Rabenhorst MC (2010) Visual assessment of IRIS tubes in field testing for soil reduction. Wetlands 30:847–852. doi:10.1007/s13157-010-0098-7
Rabenhorst MC, Megonigal JP, Keller J (2010) Synthetic iron oxides for documenting sulfide in marsh pore water. Soil Sci Soc Am J 74:1383–1388. doi:10.2136/sssaj2009.0435
Reddy KR, DeLaune RD (2008) Biogeochemistry of wetlands: science and applications. CRC Press, Boca Raton
Ringrose-Voase AJ, Humphreys GS (1993) Soil micromorphology: studies in management and genesis. Developments in Soil Science, 22. Elsevier, Amsterdam
Römheld V (1991) The role of phytosiderophores in acquisition of iron and other micronutrients in graminaceous species: an ecological approach. Plant Soil 130:127–134. doi:10.1007/BF00011867
Schlesinger WH, Emily SB (2013) Biogeochemistry: an analysis of global change, 3rd edn. Academic Press, Amsterdam
Scott MJ, Morgan JJ (1990) Energetics and conservative properties of redox systems. In: American Chemical Society (ed) Chemical modeling of aqueous systems II. ACS Symposium Series, pp 368–378
Smith KA (1980) A model of the extent of anaerobic zones in aggregated soils, and its potential application to estimates of denitrification. J Soil Sci 31:263–277
Stiles CA, Dunkinson ET, Ping CL, Kidd J (2010) Initial field installation of manganese indicators of reduction in soils, Brooks Range, Alaska. Soil Survey Horizons 51:102–107
Treeby M, Marschner H, Römheld V (1989) Mobilization of iron and other micronutrient cations from a calcareous soil by plant-borne, microbial, and synthetic metal chelators. Plant Soil 114:217–226. doi:10.1007/BF02220801
Wheeler BD, Al-Farraj MM, Cook RED (1985) Iron toxicity to plants in base-rich wetlands: comparative effect on the distribution and growth of Epilobium Hirsutum L. and Juncus Subnodulosus Schrank. New Phytol 100:653–669. doi:10.1111/j.1469-8137.1985.tb02810.x
Yu K, Patrick WH (2004) Redox window with minimum global warming potential contribution from rice soils. Soil Sci Soc Am J 68:2086–2091. doi:10.2136/sssaj2004.2086