不同类型土壤中As(Ⅴ)解吸行为的研究

为了解As(Ⅴ)在土壤中的解吸行为及不同类型试剂(NaOH、NaCl、NaHCO3、柠檬酸、草酸及磷酸盐缓冲液)对所吸附砷的解吸效果,对As(Ⅴ)在不同类型土壤中的解吸热力学和动力学效果进行了研究.结果表明,NaOH和磷酸盐缓冲液对几种土壤吸附砷的解吸效果较好,解吸率分别在47.3%～73.0%和35.4%～66.6%...     

阴极电解液对Cd污染红壤电动修复的影响

针对土壤重金属电动修复过程中阴极电解室pH升高会对重金属的去除产生不利影响的问题,利用Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu标准电极电位较高的优势,以人工模拟Cd污染红壤为研究对象,对不同阴极电解液[Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸]的电动修复效果进行系统分析.结果表明:分别将Fe（NO₃）₃、CuSO₄、柠檬酸加入阴极电解室中,pH均控制在2~3,电动修复10 d后发现,将Fe（NO₃）₃溶液、CuSO₄溶液和柠檬酸作为阴极电解液均可以有效控制阴极室的pH,CuSO₄溶液、柠檬酸的加入对土壤中Cd的去除效果较差,而且Cu2+的加入增加了土壤重金属二次污染的风险.相对于CuSO₄、柠檬酸试验组,Fe（NO₃）₃试验组土壤中Cd的去除率较高（大于87.27%）,Fe（NO₃）₃试验组对土壤中Cd的修复效果也最为明显,土壤中w（Cd）由阴极附近的75.95 mg/kg降至阳极附近的9.13 mg/kg.分析电动修复后各试验组中不同形态Cd在Cd总量中所占比例的分析,结果显示,w（弱酸提取态Cd）所占比例由初始的74.57%最高可达到92.69%[Fe（NO₃）₃试验组],表明Fe（NO₃）₃的加入有助于促进土壤中Cd的迁移.研究显示,相比于CuSO₄溶液、柠檬酸,Fe（NO₃）₃溶液作为阴极电解液在控制阴极电解室pH升高的前提下,显著促进了土壤中Cd的解吸和迁移,并达到最佳修复效果.      

淋洗液对沿海滩涂设施土壤重金属的洗脱效应

为剖析不同淋洗液作用下土壤重金属的形态分布及淋洗效应,探究重金属活性钝化与总量消减调控技术,本文采用土柱模拟自然淋洗结合形态分析的方法,研究了不同浓度柠檬酸、EDTA和秸秆粉3种淋洗液对土壤Cd、Pb和Cr全量、形态分布及洗脱效果的影响.结果表明：盐碱环境下,柠檬酸和秸秆粉对土壤重金属的淋洗率不足1%,而EDTA对Pb和Cd的淋洗率分别达到24.62%和80.56%.形态分析结果表明：各处理对土壤Cd、Pb和Cr形态组成的影响程度表现为秸秆粉 > EDTA > 柠檬酸,EDTA和柠檬酸可增加酸溶态和可还原态含量进而促进重金属洗脱,但同时也提高了土壤有效态重金属含量并增加安全风险.秸秆粉对Cd和Pb的钝化效果最显著,促进其由其他形态向残渣态转化,但秸秆粉对Cr形态分布的影响较弱.     

低分子量有机酸影响可变电荷土壤吸附铜的机制

采用平衡实验法研究了水杨酸和邻苯二甲酸对砖红壤吸附铜的影响,并通过吸附铜的解吸实验探讨了有机酸对铜吸附的影响机制.结果表明,有机酸可以增加土壤对铜的吸附量,与对照相比,有机酸体系中吸附的铜的解吸量高.有机酸对铜吸附的影响随体系pH值的增加而增大,约在pH4.3(水杨酸体系)或pH4.5(邻苯二甲酸体系)达最大,然后逐渐减小.土壤对有机酸的吸附量越高,有机酸对铜吸附的影响程度越大.有机酸可以通过形成表面三元络合物和改变土壤的表面电荷2种机制影响土壤对铜的吸附.水杨酸体系中铜的解吸增量与吸附增量的百分比在76%～89%之间,说明水杨酸主要是通过增加土壤表面的净负电荷量来增加铜的静电吸附量.     

EDTA与柠檬酸释放土壤中Cd、Pb的影响研究

通过模拟试验,比较研究EDTA、柠檬酸和EDTA与柠檬酸联合作用对污染土壤中重金属Cd、Pb的释放影响。结果表明:随着柠檬酸浓度的提高,土壤中Cd、Pb的释放量增加,最大释放率分别为0.9%、8.1%;随着EDTA浓度的提高,土壤中Cd、Pb的释放呈现先增大后减小的变化趋势,最大释放率分别为1.3%、24.2%;两种萃取剂联合作用提高了土壤中Cd的释放率,能有效地释放土壤中的Cd、Pb,最大释放率分别为1.85%、17.3%。     

粒级、pH和有机质对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸的影响

为进一步揭示汞在松花江沉积物表面的环境行为,通过模拟实验,研究粒级、pH和溶解性有机质(DOM)对汞在松花江沉积物表面吸附-解吸量的影响.结果表明,不同粒级沉积物的吸附能力差别较大,本实验条件下,沉积物粒级越小,其吸附能力越强.在各种浓度的实验设计组中均有:pH由3.5升高至4.5时,吸附量增加,当pH4.5时,随pH的继续升高吸附量开始降低;沉积物中汞的解吸量随pH的增加呈先下降后上升的趋势变化,各体系的最小值均出现在pH5.柠檬酸对沉积物吸附汞的影响以抑制作用为主,其抑制作用强度与吸附体系中汞浓度有关;柠檬酸对解吸量的影响也比较明显,随着柠檬酸浓度的增加,对沉积物中汞解吸作用的影响表现为促进-抑制-稳定的变化趋势.因此,以上因素对汞在沉积物表面吸附-解吸的影响较大,在进行河流汞污染控制及突发污染事件处理时,有必要充分考虑以上因素的影响.     

石灰对土壤吸附镉行为及有效性的影响

酸性红壤上添加石灰显著增加土壤对镉的吸附量并降低吸附态镉的解吸量。但石灰用量较低时,镉的解吸率反而比未施石灰时增加。盆栽试验亦表明,在石灰用量较低时,土壤pH虽有所升高,但小麦和黑麦草植株镉含量降低不明显甚至有所升高;只有较高的石灰用量使土壤pH得以明显升高,植株吸镉量才能明显降低。对这一现象的原因进行了讨论。      

模拟酸雨条件下Cd2+在土壤及其矿物表面的解吸动力学特征

利用流动搅动法研究在模拟酸雨条件下土壤和矿物表面Cd2+的解吸动力学特征,结果表明,Cd²⁺的解吸动力学能用一级动力学描述,红壤和针铁矿上Cd²⁺解吸率为70%～100%,砖红壤和高岭土上解吸率为25%～50%;砖红壤上Cd²⁺解吸动力学可用扩散方程描述,但该方程并不适合描述红壤、针铁矿和高岭土上Cd²⁺的解吸;Elovich方程在描述Cd²⁺解吸时比双常数方程和抛物线扩散方程要好,这也说明Cd²⁺的解吸为一非均相扩散过程.Cd²⁺的解吸过程分为快反应和慢反应,快反应过程在60min内完成(除砖红壤外),随后达到平衡状态.Cd²⁺在土壤表面的快反应与交换态Cd²⁺有关,边面羟基化的键合点位与Cd²⁺亲和力的不同是导致Cd²⁺解吸速率和解吸量差异的原因.流出液pH值的上升反映出土壤表面存在质子的消耗,这可能与硫酸根的专性吸附释放羟基和矿物表面的质子化有关,这在砖红壤上表现得特别明显.     

洗涤剂组合两步洗涤修复重金属污染土壤研究

本文以某化工厂受As、Cd、Cu和Pb污染场地土壤为研究对象,将EDTA分别与柠檬酸、鼠李糖脂和草酸组合进行2轮搅拌洗涤修复,考察实验室条件下不同洗涤剂组合对重金属提取能力差异和形态分布的影响,研究多金属污染土壤的最佳洗涤方式.结果表明,与单轮洗涤相比,两轮洗涤处理明显提高了As、Cd、Cu和Pb的去除率,增幅范围在8.45%~36.81%.经过EDTA+草酸组合的洗涤,As和Cu的去除率分别可达24.04%和29.25%;EDTA+鼠李糖脂和鼠李糖脂+EDTA组合对Cd和Pb的去除效果显著,洗脱率分别为47.83%和30.59%.柠檬酸和EDTA组合能有效削减4种重金属有效态比例,使As、Cd、Cu和Pb的有效态分别降低了8.61%、9.37%、14.12%和25.16%.实际工程应用中对多种洗涤剂进行选配,并对多重金属污染土壤进行多轮洗涤修复,应充分考虑重金属去除量以及有效态削减情况,确定洗涤剂最优组合,确保治理修复后土样残留重金属的稳定性以减少对环境后续影响.     

化学萃取技术在重金属污染土壤修复中应用的研究

用HCl、Na2 EDTA、柠檬酸作为萃取剂在不同的萃取条件下对湘潭锰矿污染土壤进行萃取实验 ,研究 3种萃取剂对土壤中 3种重金属Mn、Pb和Cd的萃取效率。该研究表明 ,浓度是影响重金属萃取效率的主要因素     

砷酸根对砖红壤中铜吸附和解吸影响的初步研究

研究了加砷酸根对砖红壤吸附铜及随后吸附性铜的解吸的影响.结果表明,加砷后土壤对铜的吸附量和解吸量均增加.随砷加入量的增加,土壤对铜的吸附量和吸附性铜的解吸量均增加.在pH值为3 4至5 2范围内,砷对铜吸附的促进作用随pH值的增加而增加,约在pH值为4 5时达最大,然后逐渐减小.表面电荷的测定结果和铜的解吸实验结果均说明砷酸根主要通过自身的吸附来增加土壤的表面净负电荷,从而增加土壤对铜的吸附量.     

柠檬酸-施氏矿物复合体对Cd和Pb的吸附研究

施氏矿物(Schwertmannite)是酸性矿区废水污染环境中典型的铁硫酸盐次生矿物,由于其较好的吸附能力成为矿区多种重金属的沉积库.环境中同时广泛存在着各种有机质,易与矿物结合形成有机质矿物复合体,从而影响矿物对重金属的吸附行为.目前关于有机质与施氏矿物形成的复合体对重金属的吸附研究相对较少.因此,本研究选取柠檬酸作为天然有机质的代表,研究不同环境条件下柠檬酸施氏矿物复合体对重金属Cd、Pb的吸附.结果表明,复合体保持着施氏矿物基本的矿物学特征,对重金属Cd和Pb的吸附行为表现出不同的趋势:复合体对Cd的吸附量整体上随着Cd浓度和pH值的升高而上升;相反,复合体对Pb的吸附量均比纯施氏矿物要低,并且随着柠檬酸含量的升高吸附量下降越明显;体系中共存的硫酸根离子(SO₄^2-)抑制了复合体对Cd的吸附,而对Pb的吸附则起到促进作用.XRD分析表明柠檬酸抑制了高pH下Pb在矿物表面形成PbSO₄沉淀.FTIR红外谱图进一步证明结合在复合体上的柠檬酸参与了对Cd和Pb的吸附过程.本研究结果有助于更好地预测Cd和Pb在矿区的迁移和归宿.     

螯合剂和泥炭对苎麻吸收土壤镉的影响

通过生物盆栽试验研究了施用螯合剂(EDTA、柠檬酸)与泥炭对强化苎麻修复重金属镉污染土壤的作用.结果表明,施加泥炭能改善土壤的理化性质,增加苎麻的生物产量,泥炭单施、螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的组合措施的相对产量分别为1.23、1.13和1.41,因此泥炭和柠檬酸配施处理更有利于植物生长.就植物吸收镉能力来说,螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的配施处理能更好地促进苎麻对镉的吸收,其土壤交换态镉所占镉形态质量分数为61.6%和58.3%,具有强化植物修复的效果.螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭2种组合方式的地上部富集系数分别为1.33和1.32,大于单施(EDTA、柠檬酸和泥炭)处理1.11、1.11和1.05,具有较好的富集效应,同时螯合剂(EDTA、柠檬酸)和泥炭的组合处理对土壤镉的净化率分别达到了1.13%和1.22%,而柠檬酸和泥炭配施具有较大的生物量,使植株总镉量略高于EDTA与泥炭的组合处理,因而更有利于镉污染土壤的修复.因此,利用螯合剂和泥炭的组合修复措施对强化苎麻修复镉污染土壤能取得更佳的效果.     

几种修复措施对Cd淋失及土壤剖面运移影响

采集典型Cd超标稻田土壤开展室外盆栽实验,选取石灰、生物炭、苎麻、苎麻+有机酸EDTA添加强化富集植物等当前具有大田推广潜力的重金属超标土壤修复措施为研究对象,分析降雨、土壤双重酸性环境不同修复措施下土壤剖面有效态Cd含量变化及其径流流失特征.结果表明,生物炭(2%质量分数添加量)相比其他处理可显著提高土壤p H,苎麻添加EDTA则明显降低了土壤p H.同次降雨事件中,苎麻处理所产生的径流水样中水溶态Cd质量浓度显著高于水稻降雨排水,水稻生物炭添加处理径流水Cd质量浓度明显低于石灰添加及其他各处理,苎麻添加EDTA后径流水Cd质量浓度比苎麻显著升高,石灰处理(0.3%质量分数添加量)对土壤p H、径流水Cd质量浓度影响不明显.实验周期内,径流水Cd的质量浓度呈现春季高于夏季的特征.生物炭添加可显著降低0~20 cm土层有效态Cd含量且具一定持续效应,EDTA添加则显著提高了0~20cm土层有效态Cd的含量,而添加一段时间后含量则明显降低,但20~40 cm土层有效态Cd含量则略高于其他处理,具有一定的次表层土壤Cd活化效应.综上,生物炭等碱性固化材料添加修复措施可降低Cd污染土壤对地表受纳水体、土壤剖面下移的污染风险,而有机酸强化植物修复技术对地表水、深层土壤Cd污染风险较大,因此有机酸强化植物修复措施在大田推广时应充分考虑重金属的二次污染风险.     

Selection of appropriate organic additives for enhancing Zn and Cd phytoextraction by hyperaccumulators

Chelant-enhanced phytoextraction is one of the most promising technologies to remove heavy metals from soil. The key of the technology is to choose suitable additives in combination with a suitable plant. In the present study, laboratory batch experiment of metal solubilization, cress seeds germination were undertaken to investigate the metal-mobilizing capability and the phytotoxicity of organic additives, including ethylene diamine triacetic acid （EDTA）, citric acid, acetic acid, oxalic acid, glutamine and monosodium glutamate waste liquid （MGWL） from food industry. Experiments in pots were carried out to study the effects of the additives on Zn and Cd phytoextraction. Furthermore, a leaching experiment with lysimeter was performed to evaluate the environmental risks of additive-induced leaching to underground water. The results showed that EDTA had a strong mobilizing ability for Zn and Cd, followed by mixed reagent （MR） and MGWL. MGWL and acetic acid at 5 mmol equivalent per liter resulted in seed germination index less than 2%. Experiments in pots verified the phytotoxicity of acetic acid and MGWL. Addition of the mixed reagent at 6--10 mmol/kg significantly increased Zn phytoextraction by Thlaspi caerulescens. The same for EDTA and the mixed reagent at 10 mmol/kg by Sedum dfredii. But only mixed reagents could significantly increase Cd phytoextraction by the studied hyperaccumulators. This suggested that the strong chelant was not always the good agent to enhance phytoextraction. S. alfredii combined with 2--10 mmol/kg soil MR was preferred for phytoremediation of Cd/Zn contaminated soils in southern China, this could result in high phytoextraction of Cd/Zn and reduce the leaching risk to underground water than EDTA assisted phytoextration.     

贵州砂页岩母质黄壤镉吸附及表面络合模型研究

重金属在土壤中的吸附行为受土壤表面酸碱性质的影响. 贵州酸性黄壤镉(Cd)污染形势严峻,研究黄壤中Cd的吸附特征及形态变化对镉的防控和治理具有重要意义. 本文以贵州省百花湖镇不同深度的砂页岩母质黄壤为供试土壤,基于连续酸碱电位滴定试验,利用1-site/2-pK_a表面络合模型(SCM),探讨土壤表面酸碱性质;基于不同pH下黄壤Cd吸附试验,运用SCM模拟Cd的吸附行为及其形态分布;同时解析黄壤组成与表面酸碱性质的相关性. 结果表明:①SCM计算所得腐质层(0~45 cm)、淋溶层(>45~57 cm)、淀积层(>57~81 cm)、风化层(>81~110 cm)、母质层(>110~183 cm)土壤表面位点浓度(H_s)随深度的增加大致呈下降趋势,各层H_s分别为0.120、0.090、0.097、0.056、0.055 mol/L,而电荷零点(pH_pzc,SCM)变化趋势与之相反,分别为4.83、4.71、4.61、4.96、4.98,pH_pzc,SCM与试验测定数据(pH_pzc,M)接近且变化趋势一致,说明1-site/2-pK_a SCM适用于黄壤的表面酸碱性质研究. ②Cd吸附试验表明,随pH的增加,Cd从溶解态逐渐转向吸附态,并在pH=7附近达到完全吸附;SCM拟合得到的不同pH下Cd的溶解态和吸附态浓度与吸附试验数据吻合良好(相关系数R≥0.995),且Cd的吸附行为与不同pH下黄壤表面位点3种形态(≡SOH₂+、≡SOH、≡SO?)分布的模拟结果一致,≡SOH₂+、≡SO?分别为pHpzc、pH>pH_pzc时的主要形态,揭示了黄壤表面酸碱性质对Cd吸附行为的影响机制,进一步说明SCM适用于描述Cd随土壤pH变化的吸附特征. ③相关性分析表明,有机质、游离氧化铁对H_s起主要作用,不同深度土壤的电荷零点(pH_pzc)则主要由土壤中的黏土矿物、石英等无机胶体控制. 研究显示,利用1-site/2-pK_a SCM可以准确描述贵州省酸性黄壤的表面酸碱性质以及Cd的吸附特征及其形态分布,可为重金属在土壤中的迁移转化行为研究提供新思路.      

有机配体EDTA对土壤吸附和解吸稀土元素行为的影响

研究了有机配体EDTA对土壤吸附和解吸稀土元素La、Gd、Y的影响．结果表明,吸附作用在加入有机配体和稀土元素后0.5h便达到平衡,当存在单一稀土元素时,土壤对La、Gd、Y吸附量随EDTA浓度增加而减少,而在混合稀土元素条件下,土壤对各稀土元素的吸附与稀土－EDTA配合物稳定常数呈负相关,并且观察到竞争吸附现象．EDTA可促进稀土元素从土壤中解吸下来,解吸量与EDTA配体浓度呈正相关,其相关方程可用 1nX＝n 1n c＋1nK来描述     

套种条件下混合螯合剂对污染土壤Cd淋滤行为的影响

为了研究螯合剂对污染土壤Cd向下迁移的影响,对采自广东省乐昌市和清远市的2种铅锌矿废水污染水稻土（分别为中性和酸性土壤）进行100 cm土柱室外淋溶试验,研究在玉米与东南景天套种系统中,在5 mmol.kg-1土的混合螯合剂[MC∶柠檬酸∶味精废液∶EDTA∶KCl（摩尔比）=10∶1∶2∶3]的强化作用下对2种污染土壤中Cd的淋滤行为的影响.结果表明,施加混合螯合剂后第2 d,混合螯合剂能明显提高2种土壤各土层淋滤液Cd浓度;施后第8 d混合螯合剂仍能继续提高中性土壤20 cm以下土层和酸性土壤60 cm以下土层淋滤液Cd的浓度,但其活化作用均已迅速下降.施后第2 d和第8 d,2种土壤各土层的套种＋MC处理的淋滤液Cd浓度均超过国家地下水质量标准（GB/T 14848-93）.施加混合螯合剂可降低中性土壤表层全Cd量.不同处理的土壤Cd均有向下层迁移的趋势,尤其是酸性土壤,在20 cm和40 cm处不同处理的全Cd量与起始值比较分别下降了40%～58%和39%～49%,经过100 d的修复即可达到土壤环境质量标准（GB 15618-1995）.上述结果表明,施用混合螯合剂对Cd污染土壤的地下水水质存在一定的潜在污染风险.     

环境材料对污染土壤中Pb、Cd和As的吸附解吸研究

通过模拟实验考察了环境材料沸石(FS)和蛇纹石(SS)在不同pH值下对土壤Pb、Cd、As的吸附与解吸结果,探索环境材料对土壤重金属的固化效果。结果表明:对于Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)污染土壤,土壤吸附量随pH升高而增加;在酸性条件下,SS促进土壤对Pb(Ⅱ)的吸附;在碱性条件下,FS促进土壤对Cd(Ⅱ)的吸附;同时SS与FS使土壤对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量大幅度降低。SS促进土壤对AsO-2的吸附,但该吸附量与pH变化无关;SS对AsO-2的解吸量影响不大,且该解吸量随pH升高而升高。SEM分析可知,FS与SS吸附重金属后形态变化显著。可见所用的环境材料对重金属Pb、Cd、As有明显的固化作用。     

Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响

为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶（sulfadiazine）和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w（Cu2+）对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w（Cu2+）为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w（Cu2+）为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w（Cu2+）、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI（滞后系数）在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G（吉布斯自由能变化量）在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w（Cu2+）、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.