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由于有机物对稀土元素具有很强的络合能力,因此也可作为土壤中稀土元素释放的来源。通过对轻稀土富集模式的分析发现,轻稀土元素主要与表土凋落物中的有机胶体一起释放。土壤中有机物的释放往往伴随着以下两个过程:(1)有机质的去质子化作用。pH值的增加会导致有机物去质子化的发生,在pH值增加的过程中,羟基在矿物表面的去质子化降低了正净表面电荷,有机分子表面负电荷增加。因此,有机物与土壤矿物表面的静电斥力增加,引起有机物从土壤有机无机复合体表面释放到土壤溶液中,稀土元素作为稀土有机络合物会随着有机物一同被释放到土壤溶液中;(2)还原反应引起的有机质的释放。在厌氧条件下,由于铁氢氧化物与NO3−发生还原反应也会引起土壤有机物的释放,即在土壤处于低Eh状态时会造成土壤有机质的释放。释放的有机物多数为腐殖酸、富里酸、乙酸等物质,这些物质的释放会造成体系pH值下降,同时Eh值升高,体系逐渐趋于氧化状态。
许多研究评估了铁锰(氢)氧化物还原溶解和稀土-有机络合物的释放对土壤中稀土元素释放的影响。通过实验发现土壤中La、Ce、Gd和Y的释放与铁、锰的释放呈正相关,提出在还原和低pH值条件下,La、Ce、Gd和Y的释放来源于铁锰(氢)氧化物的溶解。尽管如此,该研究过程中pH值保持不变,因此,并没有研究REEs在pH变化时的释放动力学过程。随后,Grybosetal和Davrancheetal提出不同观点,他们认为有机质才是释放稀土的主要来源,而非土壤中的铁锰(氢)氧化物,此外,与锰氧化物相比,稀土的形态主要是与腐殖酸形成的络合物,腐殖酸与锰氧化物之间与稀土的竞争结合在pH值低于6和低DOC/Mn比下更为强烈。但是Mihajlovicetal通过土壤氧化还原实验的原子相关性分析指出稀土与铝、铁、锰之间的相关性比稀土和溶解性有机碳之间的相关性更高,因此铁锰(氢)氧化物相较有机质而言是更为重要的主导因素;Sukitprapanonetal通过对种植水稻的酸性硫酸盐土壤进行顺序提取并分析进一步证实了这一点,他们发现活性稀土似乎存在于低结晶铁氢氧化物矿物和单硫化铁中,因此,在水稻栽培过程中,当铁氢氧化物在还原条件下溶解时,活性稀土将被释放。
土壤中稀土元素的释放和迁移是由多种机制驱动的,但目前在土壤体系氧化还原过程中铁锰(氢)氧化物的还原溶解和土壤有机质促进稀土元素释放两种释放机制哪种占主导仍存在一定争议,未来的研究仍需要提供进一步的证据。
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