黄泥土微团聚体颗粒组对Cu2+的吸附与解吸研究

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区黄泥土不同粒径微团聚体颗粒组样品,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究原土和不同粒径微团聚体颗粒组对重金属Cu2 的吸附和解吸特征。结果表明,对于Cu2 的吸附,原土用Langmuir方程拟合最佳,而不同粒径微团聚体颗粒组用Freundlich方程拟合最佳。原土和不同粒径微团聚体颗粒组吸附量大小顺序为粘粒级>砂粒级>原土>粉砂级>粗粉砂级,这与其游离氧化铁和有机质含量呈显著正相关。原土和不同粒径微团聚体颗粒组对Cu2 的专性吸附质量分数随吸附量增加而减少,而非专性吸附质量分数则相反。不同粒径微团聚体颗粒组吸附总量小于原土,所以传统风干磨细的研究方法可能高估了土壤对铜固持能力。     

磷酸盐对水稻土团聚体不同类型重金属镉、铬（Ⅵ）吸附的影响

利用低能量超声波分散、虹吸法沉降分离的方法分离不同粒径的水稻土团聚体颗粒,采用恒温振荡法研究不同浓度磷酸盐预处理的团聚体对Cd2+、Cr(Ⅵ)平衡吸附以及吸附动力学的影响。结果表明,砂粒级、粗粉砂级、粉砂级和粘粒级对P吸附量分别小于50、46、50和97 mg?kg-1,Cd2+吸附量低于未处理土样,P吸附量大于该数值,Cd2+吸附量高于未处理土样,团聚体吸附磷酸盐对Cd2+吸附量的影响,表现为低P吸附量抑制Cd2+的吸附,高P吸附量促进Cd2+的吸附,即随P吸附量增加Cd2+的吸附量呈波谷形变化;而团聚体吸附磷酸盐后对Cr(Ⅵ)的吸附则表现明显的抑制作用。磷酸盐预处理的团聚体对Cd2+、Cr(Ⅵ)吸附量大小顺序均为粘粒级>砂粒级>粗粉砂级>粉砂级,与有机质和游离氧化铁的含量顺序一致。团聚体对Cd2+的吸附过程分为快、慢两个阶段,快吸附阶段用一级动力学方程拟合最佳,而慢吸附时段用扩散方程和Elovich方程拟合最佳,表明吸附过程由不同的吸附因素控制。团聚体吸附磷酸盐后对Cd2+的吸附动力学常数增大。团聚体对Cr(Ⅵ)的吸附过程无明显快、慢阶段,对Cr(Ⅵ)吸附的整个过程用双常数速率方程和Elovich方程进行描述最佳,团聚体吸附磷酸盐后对Cr(Ⅵ)的吸附动力学常数减小。磷酸盐对土壤中重金属吸附的影响与金属离子类型以及磷吸附量有关,所以采用磷肥等含磷物质修复重金属污染土壤要注意金属离子的类型和磷肥的施用量。     

有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中吸附解吸特性的影响

采用平衡液吸附法和NH4AC、EDTA溶液解吸法,研究了有机质对Cu2+在棕壤及其各粒级微团聚体中(<10 μm,10～50μm,50～250 μm)的吸附解吸过程中的影响,为寻求有效控制土壤中Cu2+环境行为的对策措施提供理论支撑.研究结果表明,各粒级微团聚体中有机质对Cu2+的吸附能力随粒级的减小而增强,原土仅次于<10 μm微团聚体.就吸附机制而言,去除有机质后的原土及其各粒级微团聚体在不同吸附机制控制下的吸附能力也有所变化,表现为:去除有机质后,棕壤及各粒级微团聚体对Cu2+的静电吸附能力增强,络合吸附能力和专性吸附的能力均有所降低.分析表明,原土及其不同粒级微团聚体对Cu2+的吸附能力及稳定性的差异,与其重要组成成分有机质有关.     

模拟酸化下水稻土微团聚体Cu2+吸附与解吸的影响

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区水稻土(黄泥土)微团聚体颗粒,用平衡液吸附法和CaCl2与HCl溶液的连续解吸法研究了它们在pH2～6范围内pH对Cu2 的静电吸附和专性吸附的影响。结果表明,不同粒径的微团聚体颗粒对Cu2 的吸附等温线可都用Freundlich模型来描述。Cu2 吸附量大小以下序递减,粘粒级、砂粒级、粉砂级、粗粉砂级;吸附量受其中游离氧化铁、氧化铝和有机质含量的控制。吸附量随pH升高而增加。低pH条件下利于静电吸附,吸附过程H 减少使平衡液pH上升;高pH条件下主要是专性吸附所控制,释放H 使平衡液pH下降。     

黄泥土和乌栅中不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附与解吸

用平衡吸附法研究了黄泥土和乌栅土的不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附和解吸.结果表明,不同粒径微团聚体对Cu2 的吸附特性均符合Freundlich和Langumir方程,最大吸附量介于1667-3333 mg·kg-1之间,以粘粒级和粗砂级为最大,其对Cu2 的固持能力高于其它粒径的微团聚体.随着溶液中Cu2 浓度的升高,吸附率出现不同程度的降低.对同一粒径颗粒的Cu2 吸附量来说,乌栅土高于黄泥土,而解吸量则相反.微团聚体颗粒对Cu2 的吸附容量与有机质、游离氧化铁含量呈显著正回归关系,说明团聚体颗粒对重金属的吸附首先受土壤团聚体胶粘剂的控制.     

土壤胶体表面吸附态铜的解吸动力学特征

供试土壤胶体吸附态Cu的解吸过程分为两个阶段,0~60min时间段为快速反应阶段,对应于静电吸附态Cu的解吸;60min以后为慢速反应阶段,对应于专性吸附态Cu的解吸.解吸遵循两点位一级反应方程;在3种介质下,两点位解吸速率常数及吸附量大小为k1＞k2,C2＞C1;各土壤胶体的解吸速率大小次序与表面电荷密度的大小相反.草酸、柠檬酸可以增加吸附态Cu的解吸;在NaNO3介质中,第二点位吸附态Cu量与总吸附量的比值(C2/C0)可作为专性吸附的特征值.     

基于粒度的土壤团聚体中砷的形态分布特征

为明确土壤团聚体对砷分布和形态的影响,探讨污染农田中砷的可移动性及其环境风险,采集辽宁省某冶炼厂周边污染与非污染(对照)农田表土,采用湿筛法获得2 mm、2~0.25 mm、0.25~0.053 mm和0.053 mm 4个粒级的团聚体,分析明确了污染与对照土壤团聚体中全砷及污染土壤团聚体中各提取态砷的分布特征。结果表明,污染土壤0.25 mm粒级团聚体含量(78.49%)以及其中砷的分配量(80.83%)均显著高于对照土壤(64.33%、67.8%),其中0.25~0.053 mm粒级团聚体中砷的分配量最高(43.13%)。2 mm、0.25~0.053 mm以及0.053 mm粒级团聚体中各形态砷分布规律一致:残渣态(20.21~99.10 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(13.38~26.39 mg·kg~(-1))专性吸附态(5.19~8.86 mg·kg~(-1))非专性吸附态(1.13~2.94mg·kg~(-1))。而2~0.25 mm粒级团聚体中各形态砷为:残渣态(85.91 mg·kg~(-1))专性吸附态(28.48 mg·kg~(-1))铁锰氧化物结合态(25.63 mg·kg~(-1))非专性吸附态(6.00 mg·kg~(-1))。非专性吸附态和专性吸附态砷在0.25 mm粒级团聚体中的含量显著高于0.25 mm粒级团聚体。     

菜园土壤铜吸附--解吸特性的研究

研究了菜园土壤铜的吸附—解吸特性。结果表明 ,3种菜园土壤吸附 Cu2 的量均随平衡液中Cu2 浓度的增加而增大 ,可用 L angmuir方程和 Freundlich方程来描述。由 Langmuir方程求得的菜园土壤对 Cu2 的最大吸附量和最大缓冲容量的大小顺序为 :黄松土 >江涂土 >粉泥土 ,菜园土壤对 Cu2 的解吸量和解吸率均随其吸附量的增加而增加 ,吸附量与解吸量之间呈显著或极显著线性正相关。     

酸性条件下H+ - Cu2+在红壤表面反应的能量特征

研究了酸性条件下H -Cu2 在红壤表面反应动力学的能量特征,结果表明:酸性条件下Cu2 的吸附分为快反应和慢反应两个阶段.用一级动力学方程拟合,Cu2 的最大吸附量随酸度的增加而显著下降,随温度的升高提前达到平衡.用双常数方程描述Cu2 在吸附点位能量分布的不均匀性,用扩散速率常数b计算,活化能(Eb*)随酸度的增加而增加,Cu2 扩散需要克服的能障变大;ΔH*值为正,温度升高可促进Cu2 的扩散;ΔS*均为负值,表明吸附反应使体系的有序度增加.原液pH值为3.8和3.3时,流出液的pH值高于原液,这是由于土壤的缓冲作用、土壤表面质子化和硫酸根专性吸附释放的羟基中和;反应初期H 消耗是快反应过程,反应后期H 对矿物的溶蚀为速率控制步骤.     

芘在不同粒径红树林沉积物团聚体上的吸附/解吸行为

采用海藻酸钙凝胶包覆的方法,研究了芘在九龙江河口红树林区不同粒径沉积物团聚体上的吸附/解吸行为.结果表明,海藻酸钙凝胶包覆可有效减少沉积物团聚体粒径的改变,其等温吸附、吸附/解吸速率情况与未包覆沉积物团聚体存在明显差异.包覆后等温吸附曲线中吸附容量Kf值取决于总有机碳(TOC)的含量,非线性吸附常数n不仅与其硬碳和软碳的比值有关,还与团聚体复杂的孔隙结构存在着一定的关系.包覆后沉积物团聚体的快吸附速率常数值与沉积物团聚体的比表面积值正相关(krap=0.041S-0.0146,R2=0.9923).小粒径沉积物团聚体的"老化"现象较大粒径更为显著,使得其解吸量较小.     

外源Cd~(2+)在土壤各级微团聚体中的含量和形态分布

采用室内培养和室内分析相结合的方法,研究了外源Cd~(2+)进入土壤30 d后,在土壤各级微团聚体中的含量富集和形态赋存情况.研究结果表明:外源水溶性镉进入土壤30 d后,100%转化成了颗粒态,其中58.5%转化为了可交换态,0.98%转化成了碳酸盐结合态,1.26%转化成了铁锰氧化物结合态,7.68%转化成了有机结合态,31.5%转化成了残渣态,这基本与其中各粒级微团聚体中的赋存形态的情况一致.在土壤中赋存的镉主要分布在各级微团聚体中,在各粒级微团聚体中的含量分布顺序为<10μm微团聚体>10～50μm微团聚体>50～250 μm微团聚体;外源镉向小粒级微团聚体的富集倾向明显高于向大粒级微团聚体的富集倾向,其中在<10μm微团聚体中富集系数为1.43,在50～250μm微团聚体中的富集系数只有0.60.     

啤酒酵母去除水中Cd~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学和解吸特性

生物吸附法是一种经济有效的处理大规模低浓度重金属废水的生物技术,其中啤酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)是具有实用潜力的生物吸附剂.通过以实验室培养的啤酒酵母作生物吸附剂,研究了啤酒酵母对Cu~(2+)、Cd~(2+)吸附的动力学解吸特性,结果表明:非固定化啤酒酵母对重金属的吸附是一个快速的、不依赖于生物代谢的过程,经过2h后Cd~(2+)达吸附平衡,Cu~(2+)为3 h.它们的吸附动力学过程均可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程来拟合,对Cd~(2+)来说,以二级动力学方程的拟合效果最佳,Cu~(2+)以Elovich方程最佳.固定化啤酒酵母吸附Cd~(2+)的平衡时间为60 h,Cu~(2+)为24 h,吸附速率大大降低.固定化啤酒酵母对重金属的吸附动力学也可用Elovich方程、抛物线扩散方程、双常数方程、二级动力学方程、Langmuir动力学方程拟合,但Cd~(2+)以Elovich方程最佳,Cu~(2+)以Langmuir动力学方程最佳.固定化碱处理啤酒酵母可用HC1作为解吸剂进行解吸,使吸附剂得到再生,具有较大的开发应用潜力.     

东北污灌区草甸棕壤吸附重金属铅的形态分布及解吸行为

以沈阳市沈抚污灌区的草甸棕壤为模型土,采用Tessier顺序提取法分析了吸附重金属Pb(Ⅱ)在土壤中的化学形态分布特点,研究了吸附Pb(Ⅱ)的解吸行为,特别考察了冷冻对吸附Pb(Ⅱ)化学形态分布及解吸行为的影响.研究表明,吸附Pb(Ⅱ)在东北草甸棕壤上的化学形态分布规律为:可交换态碳酸盐结合态铁锰氧化物结合态有机结合态残渣态;吸附Pb(Ⅱ)的解吸动力学过程可分为快速和慢速两个阶段,符合准二级动力学方程;冷冻对吸附Pb(Ⅱ)的形态分布基本无影响,而对平衡解吸率有明显影响,随冷冻时间延长,平衡解吸率逐渐降低;随pH值减小,平衡解吸率增大;pH值在5—10范围内,平衡解吸率变化幅度相对很小,而pH值低于5后,平衡解吸率急剧增大.随离子强度增大,平衡解吸率先急剧上升,后趋于平缓.提出Pb(Ⅱ)在东北草甸棕壤上的吸附机理:化学吸附和静电吸附,后者又可分为静电键合吸附和离子交换吸附.在实验条件下,静电吸附约占75%,化学吸附约占25%.     

溶液中多种金属离子共存对毛木耳生物吸附能力的影响

用毛木耳(Auricularia polytricha)菌丝体的死细胞作为生物吸附剂吸附溶液中的Cd 2+、Cu 2+和Pb 2+.用原子吸收分光光度计测定吸附前后溶液金属离子的变化,研究了溶液中两种离子共存对毛木耳吸附能力的影响.结果表明:溶液中Pb2+的存在抑制了毛木耳对Cd2+的吸附,是负向干扰;Cd2+的存在促进了毛木耳对pb2+的吸附,是正向干扰;Cu2+的存在促进了毛木耳对pb2+的吸附,是正向干扰;Pb2+的存在抑制了毛木耳对Cu2+的吸附,是负向干扰;Cd2+对Cu2+的影响作用不如Cu2+对Cd2+的影响明显.实验结果为毛木耳作为重金属污染废水的处理材料提供理论依据.     

干旱区绿洲灌漠土Cu、Zn和Pb的吸附解吸特征

土壤重金属吸附解吸是影响土壤系统中重金属移动性和归宿的主要过程,影响重金属的生物有效性以及重金属在食物链中的传递等.配制一系列不同浓度的重金属,灌漠土对重金属溶液进行吸附实验24 h以达到平衡,再用硝酸铵和乙酸铵进行解吸实验24 h以达到平衡.利用热力学吸附平衡法,对西北干旱区绿洲灌漠土重金属Cu、Ni和Pb的吸附解吸行为进行序批实验研究.实验结果表明:(1)灰漠土在常温下对铜、锌和铅重金属离子的吸附等温线符合Freundlich型吸附模式,灰漠土对重金属铜、锌和铅的吸附能力由强到弱的顺序为:铅,铜,锌.(2)硝酸铵和乙酸铵解吸重金属的量与灰漠土吸附重金属量呈现出线性正相关,乙酸铵解吸重金属的量比硝酸铵解吸重金属的量大,两种解吸剂对铜、锌和铅重金属离子的解吸能力由大到小的顺序都为:铜,锌,铅,说明了一般外源的铜、锌和铅进入土壤以后,铜和锌可能比铅容易向四周转移.(3)硝酸铵和乙酸铵的解吸率呈谷形曲线,开始时硝酸铵和乙酸铵解吸重金属量的百分比随灰漠土吸附重金属量的增加而减小,在吸附量达到某一特定值时,解吸率随吸附量的增加而增加.灰漠土对铜、锌和铅的吸附作用以专性吸附为主,被灰漠土吸附的铜、锌和铅重金属离子较难解吸.     

Polypropylene microplastics alter the cadmium adsorption capacity on different soil solid fractions

• PP-MPs reduced the adsorption capacity of the bulk soil for Cd in aqueous medium. • The responses of the POM, OMC and mineral fractions to PP-MPs were different. • PP-MPs reduced the adsorption of POM and OMC fractions to Cd. • PP-MPs increased the adsorption of mineral fraction to Cd. • Effect of MPs on soil may be controlled by proportion of POM, OMC and mineral fractions. Microplastics (MPs) are widely present in a variety of environmental media and have attracted more and more attention worldwide. However, the effect of MPs on the the interaction between heavy metals and soil, especially in soil fraction level, is not well understood. In this study, batch experiments were performed to investigate the adsorption characteristics of Cd in bulk soil and three soil fractions (i.e. particulate organic matter (POM), organic-mineral compounds (OMC), and mineral) with or without polypropylene (PP) MPs. The results showed that the addition of PP-MPs reduced the Cd adsorption capacity of the bulk soil in aqueous solution, and the effects varied with PP-MPs dose and aging degree. Whereas, the responses of the three fractions to PP-MPs were different. In presence of PP-MPs, the POM and OMC fractions showed negative adsorption effects, while the mineral fraction showed positive adsorption. For the bulk soil, POM and OMC fractions, the adsorption isotherm fitted to the Langmuir model better than the Freundlich model, whereas, the Freundlich isotherm model is more fitted for the mineral fraction. Combined with the comprehensive analysis of the partitioning coefficients, XRD and FTIR results, it was found that OMC fraction extremely likely play a leading role in the bulk soil adsorption of Cd in this study. Overall, the effect of MPs on adsorption capacity of the bulk soil for Cd may be determined by the proportion of POM, OMC, and mineral fractions in the soil, but further confirmation is needed.     

Cu2+、Zn2+和Cd2+对蟾蜍蝌蚪的联合毒性

以蟾蜍蝌蚪为试验材料,采用联合指数相加法,研究了重金属铜(Cu)、锌(Zn)和镉(Cd)离子对蟾蜍蝌蚪的急性毒性和联合毒性效应.结果表明,Cu2 、Zn2 和Cd2 对蟾蜍蝌蚪的毒性顺序为Cu2 >Cd2 >Zn2 ,48 h的半致死浓度LC50分别为0.514、9.224、33.56 mg L-1;96 h的半致死浓度LC50分别为0.288、8.142、30.76 mg L-1.联合毒性试验结果表明,Cu2 与Zn2 及Zn2 与Cd2 共存时的联合毒性为拮抗作用;Cu2 与Cd2 共存时的联合毒性为毒性剧增的协同作用;Cu2 、Zn2 与Cd2 三者联合时的毒性为协同作用.表6参18     

Elucidation of phosphorous sorption by calcareous soils using principal component analysis

This study was conducted to understand the mechanisms governing P-sorption and desorption by calcareous soils (up to 48% CaCO ₃). Batch experiments with KCl as background were carried out by adding varying amount of P up to 100 mgP.L^?1. The desorption percentage (%DES) results show that little P was released from the adsorbed phase. Principal component analysis was applied to evaluate the combined influence of soil components on P sorption. The complex P sorption process can be related to specific soil components by the following equation: P? sorption=?2.20 (CaCO ₃% )?0.04 (Fe? oxide)+0.04 (pHe)+11.02 (sand % )+3.35 (silt)?10.73 (clay)?1.24 (EC)?0.22 (OM)?0.81 (CEC)?1.93 (P? Olsen) (R²=0.9941, SSE=380). Sand% and clay% are the most significant variables for modelling P sorption data. The derived equation could be applied to predict P sorption in other soils that have similar compositions to those investigated herein. The degree of P saturation (DPS) threshold level for all soils was less than 3% except in the soil with the lowest iron oxide. All of the studied soils have exceeded the environmentally unacceptable P concentration except the soil with the lowest iron oxide content.