农田深层土壤硝酸盐污染的电化学修复机制OA
过量氮肥施用导致农田深层土壤硝酸盐持续累积,加剧地下水污染与温室气体排放,威胁生态环境安全。电化学技术为靶向精准消减深层土壤硝酸盐提供了新思路,但其修复效率、反硝化产物动态及电场强度响应机制仍不明确。本研究以华北平原深层土壤为对象,通过微宇宙系统构建电化学体系,设置1.5 V(0.5 V/cm)、3 V(1.0 V/cm)和4.5 V(1.5 V/cm)电压梯度(正负极间距3 cm),培养周期为120 h,系统探究电场强度对硝酸盐还原效果,路径以及中间产物的调控效应。结果表明:在0.5 V/cm(1.5 V)电场强度下,硝态氮去除率最高(63.65%),且亚硝态氮(无显著累积)与N_(2)O(降低20.18%)风险最低;1.0 V/cm(3 V)电压虽初期促进亚硝态氮生成(17.79倍),但显著刺激N_(2)O排放(18.63倍);1.5 V/cm(4.5 V)高电场强度下,虽提升DOC(58.46%)和H_(2)产量(48.04 mg/kg),但硝态氮去除率仅19.18%,且CO_(2)排放激增21.73倍。由此可见,0.5 V/cm铜-碳电极体系通过直接利用电极电子促进硝酸盐还原以及在施加电场刺激下,促进微生物利用DOC和H_(2)充当电子供体,通过代谢过程将电子传递给硝酸盐从而间接参与硝酸盐还原过程,实现硝酸盐高效还原与中间产物风险抑制,为未来开发深层土壤硝酸盐污染原位修复提供了理论依据与技术原理。
王双;袁丹;翟梦扬;刘鑫慧;王琛;秦树平;张丽娟
河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室,河北保定071000 中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/农业水资源重点实验室,河北石家庄050021中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/农业水资源重点实验室,河北石家庄050021河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室,河北保定071000中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/农业水资源重点实验室,河北石家庄050021河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室,河北保定071000中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心/河北省土壤生态学重点实验室/农业水资源重点实验室,河北石家庄050021河北农业大学资源与环境科学学院/河北省农田生态环境重点实验室,河北保定071000
资源环境
华北农田电化学技术铜-碳电极土壤硝酸盐
《河北农业大学学报》 2026 (1)
P.22-30,9
河北省自然科学基金项目(D2022503014)。
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