氰化氢(HCN)在土壤中的行为与转化机理

Hydrogen cyanide(HCN) is a major transformation product of the new fumigation, Cyanogen(C2N2) in soil, and an important contaminant originated from gold tailings and waste gas contained HCN in soil. We studied to find that the soil had the stronger adsorption on HCN in the early stage, HCN could be quickly transformed into C2N2 in soil. However, the behaviors of HCN in different types of soil were still not clear. Effect of soil acidity (pH), organic matter content, temperature, moisture content and organisms on its behavior in soil was not clear yet. Based on the preparation of HCN, adsorption,penetration and volatilization behaviors of HCN were investigated in soil in a closed system using GC, IR and MS. Residual dynamics of HCN were determined in soil within fumigation and ventilation after fumigation using headspace gas chromatography method. Residues of HCN, which absorbed in soil and combined with the organic matter, were analyzed with different solvent extractions using scintillation analyzer. The possible transformation and leaching behaviors of HCN in soil were studied by qualitative identification and quantitative analysis using IR, FIA, HPLC, GC and IC. Behavior theory of HCN in soil was enriched and improved to provide basic data for the safety assessment of the application of new fumigation, C2N2 in soil, and provide basic reference for the risk assessment and remediation of HCN contamination soil caused by tailings and waste gas contained HCN.

氰化氢(HCN)是新熏蒸剂C2N2在土壤中的主要转化产物,是黄金等尾矿和含HCN废气在土壤中的重要污染物。我们前期研究发现，土壤对HCN有较强的吸附作用，HCN在土壤中可快速转化为C2N2。然而，HCN在不同类型土壤中的行为尚不清楚，土壤酸度(pH)、有机质、温度、含水量和生物对其在土壤中行为的影响也不清楚。本课题将从制备HCN入手，以GC、IR和MS为手段，分析密闭系统中HCN在土壤中的吸附、穿透与挥发行为；运用顶空色谱法分析熏蒸期间与熏蒸后通风期间HCN在土壤中的残留动态；运用闪烁分析仪分析不同溶剂提取的土壤吸附残留和有机结合残留量；运用IR、FIA、HLPC、GC和IC等定性鉴定和定量分析HCN在土壤中的可能转化产物与淋溶行为。丰富和完善HCN在土壤中的行为理论,为新熏蒸剂C2N2在土壤中应用的安全性评价提供基础数据，为尾矿和含HCN废气等对土壤污染的风险评估和修复提供基础参考资料。

氰(C₂N₂)是一种具有替代溴甲烷潜力的新型熏蒸剂。C₂N₂在土壤可快速转化为氰化氢(HCN)。由于HCN的剧毒性，探明HCN在土壤中的环境行为对C₂N₂在土壤中应用的安全性评价具有重要意义。根据任务书，开展了如下工作：一是HCN在土壤中的吸附、穿透、挥发与淋溶行为；二是HCN在土壤中的残留分布与降解动力学；三是HCN在土壤中的转化机理。主要结果如下：.1、含水量对土壤中HCN吸附有较大影响，含水量1%土壤薰蒸后48h为95.7%，而含水量8%～25%的土壤薰蒸后48h达99.3%以上。HCN的吸附速率大小与土壤中有机质含量呈正比关系，其吸附强度为：黑龙江黑土>浙江水稻土>湖北黄壤土>海南砖红壤>河北褐土>江西红壤>山东棕壤土>四川紫土。其中，未灭菌土壤对HCN吸附与穿透略强于灭菌土壤。 .2、模拟自然降雨过程研究了HCN在不同类型土壤中的淋溶过程，HCN的迁移速率与土壤的理化性质有关，受土壤含水量和土壤生物的影响较少，与熏蒸浓度无关。在50cm高的室内模拟土柱中20cm处注入100mg·L⁻¹的HCN，八种不同土壤中浓度均呈现纵向正态分布，在柱下15cm处HCN的浓度最集中，其值分别为：黑龙江黑土（20.03mg·kg⁻¹）>浙江水稻土（17.03mg·kg⁻¹）>河北褐土（16.06mg·kg⁻¹）>四川紫土（11.83mg·kg⁻¹）>湖北黄壤（6.21mg·kg⁻¹）>山东棕壤（5.47mg·kg⁻¹）>江西红壤（4.73mg·kg⁻¹）>海南砖红壤（3.77mg·kg⁻¹）。在25cm以下处几乎为零。.3、未灭菌土壤中HCN的半衰期在13.953~32.000h之间变化，灭菌土壤中HCN的半衰期在13.414~28.908h之间变化。灭菌土壤与未灭菌土壤的半衰期差异不显著，说明HCN的降解以非生物降解为主。.4、HCN在土壤中熏蒸48h，可快速转化为C₂N₂、NH₄⁺和NO₃⁻。其中，大约30%的HCN转化为NH₄⁺和NO₃⁻，12%的HCN转化为C₂N₂。熏蒸48h未检测到NO₂⁻。C₂N₂在土壤中不稳定，可进一步转化为其他含氮化合物。以上研究结果将为HCN在土壤中的安全应用与风险评估提供科学依据。