Promotion of Phosphate Release from Humic Acid-iron Hydroxide Coprecipitates in the Presence of Citric Acid
檸檬酸存在下促進腐植酸-氫氧化鐵共沉澱物上磷酸鹽的釋放
M. M. M. Ahmed, Kai-Yue Chen, Fang-Yu Tsao, Yi-Cheng Hsieh, Yu-Ting Liu*, Yu-Min Tzou*
2024/04/23
磷是植物生長的關鍵營養素, 但其在一個世紀內即可能耗盡, 對於永續農業而言是一大挑戰。本研究探討了檸檬酸在腐殖酸-鐵氫氧化物共沉澱物(HAFHCP)上的吸附, 以及檸檬酸和磷在不同碳-鐵(C/Fe)比率的HAFHCP上的互相影響。研究結果顯示, 在HAFHCP中, 檸檬酸的最大吸附容量(MSC)隨著C/Fe比率的增加而減少。值得注意的是, 在預先被檸檬酸吸附的HAFHCP(稱為C-P)上磷的吸附量比在氧化鐵(FH)上的MSC減少了50%。然而, 當HAFHCP預先被磷吸附(稱為P-C)時, 檸檬酸僅能減少20%的磷吸附量。這些發現暗示, 在HAFHCP形成後, 檸檬酸可能會增加磷的可利用性, 尤其是在C-P系統中更為顯著。雖然在P-C系統中, 檸檬酸最初抑制了HAFHCP對磷的吸附, 但隨著反應時間延長, 磷的吸附量卻增加了。這可能是由於檸檬酸溶解HAFHCP中的鐵而暴露出新的吸附位點, 或者是磷和HAFHCP的有機基團之間形成了鐵橋所致。此外, 在吸附磷的過程中, 由於HAFHCP表面氧化鐵的電荷排斥力增加, 許多大的HAFHCP團聚體變小, 從而在P-C系統中使更多的鐵被檸檬酸從HAFHCP中溶解出來。透過整合這些創新且永續的策略, 磷的回收和再利用可以得到最佳化, 從而減少對合成肥料的依賴,並減輕對環境的影響。這種方式有助於有效利用磷資源、改善土壤肥力, 並提高農業系統和生態系統的整體韌性。了解有機酸、第三價鐵和磷在土壤中錯綜複雜的動力學變化, 對於制定有效的策略來應對磷資源危機並實現可持續農業實踐至關重要。