2种典型土壤中外源Ag~+的吸附行为及形态转化研究

采用一次平衡法研究了我国典型土壤——东北黑土和湖南红壤对Ag+的吸附特性及pH对土壤Ag+吸附的影响,并运用连续提取法分析了Ag+在2种土壤中吸附前后赋存形态的变化.结果表明,土壤对Ag+的吸附量随着Ag+溶液初始pH的升高而增加;在Ag+浓度为0～100mg·L-1范围内,东北黑土和湖南红壤对Ag+的吸附量均随着溶液中初始Ag+浓度的增加而增加,当Ag+浓度为0～20mg·L-1时增加明显,20～100mg·L-1趋于平缓.2种土壤的吸附等温线与Langmuir方程均具有良好的拟合性,拟合结果计算出Ag+在东北黑土和湖南红壤中的最大吸附量分别为250mg·kg-1和88.5mg·kg-1,表明东北黑土的吸附能力大于湖南红壤.东北黑土和湖南红壤的吸附动力学特征相似,吸附速率很快,均能在30min内达到吸附平衡,但东北黑土在0～30min内的吸附速率明显大于湖南红壤.形态分析结果表明,吸附后湖南红壤中离子交换态和残渣态的含量都增加迅速,而东北黑土中有机金属络合态、离子交换态、碳酸盐结合态和残渣态的含量增加明显.     

外源稀土在根际与非根际土壤中的存在形态

采用根际袋法研究了稀土在春小麦根际土壤与非根际土壤中存在形态的差别.结果表明,外源稀土进入土壤后,在根际土壤与非根际土壤中主要以残渣态形式存在,各形态含量的大小顺序为:残渣态>碳酸盐结合态>可交换态>铁锰氧化物结合态>有机质结合态.小麦根系活动明显影响根际土壤中的稀土存在形态,根际土壤中的可交换态和铁锰氧化物结合态含量明显大于非根际土壤中的含量,而碳酸盐结合态有所下降,有机质结合态无明显变化.     

模拟酸雨下土壤中铜、镉行为及急性毒性效应

本文论述模拟酸雨下红壤、黄棕壤和黑土中Cu、Cd行为及急性毒性效应.试验表明:(1)模拟酸雨对添加性土壤Cu、Cd的淋溶有一定的影响,随着降水酸度的增大,土壤中Cu、Cd的淋出量增加,但增加的程度与土壤类型、添加金属的浓度和种类有关,相同酸度下,红壤中Cu、Cd的淋出量远大于黄棕壤和黑土,淋出率随着沉降酸度而改变的程度也最显著,酸雨对黑土中Cu、Cd淋溶影响最小.Cd对酸雨淋溶的敏感性大于Cu.(2)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd形态影响较为明显,随着酸雨pH的降低,黄棕壤和黑土中部分Cu、Cd形态明显地向着交换态转化,红壤中部分Cu、Cd形态明显地向着水溶态转化.(3)模拟酸雨对土壤中Cu、Cd的生物毒性影响很大,但这种影响同时又受土壤类型相当大的制约,红壤中毒性影响最大,黑土中毒性影响最小,表明三类土壤的抗酸能力顺序为黑土>黄棕壤>红壤.     

利用大型土柱自然淋溶条件下研究土壤重金属的迁移及形态转化

为研究不同重金属在土壤中的迁移和形态转化,通过分层填装土柱,在土柱0~5 cm深度范围内添加Pb、Ag、Bi、In、Sb和Sn等重金属污染土壤,并在自然条件下淋溶4 a,分析各重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的迁移速率及其形态组成. 结果表明:①在>30 cm深度范围内,红壤、潮土和黑土中各重金属质量分数与其相应本底值相比变化不大;与试验前土壤相比,砂土整个剖面中6种重金属质量分数均较高. ②6种重金属在4种土壤中的残留率表现为砂土<潮土<黑土<红壤;对于0～10 cm土壤中Pb的残留率,在潮土中大于Ag和Sb,在黑土中大于Ag,在红壤中大于In,在砂土中则大于Sn. ③模拟试验后残留在土柱中的重金属主要分布在土壤表层(0～30 cm),而深层(>30 cm)较少;6种重金属在红壤、潮土、黑土和砂土中的残留率平均值分别为98.0%、65.1%、65.9%和56.5%. ④与添加污染土壤之前相比,试验后土壤中残渣态等稳定形态重金属质量分数较低,其中Pb、In和Sb均以碳酸盐结合态和有机金属络合态为主,Ag和Sn分别以有机金属络合态、双氧水可提取有机结合态和有机金属络合态、无定形铁锰氧化物结合态为主,而Bi则以碳酸盐结合态和双氧水可提取有机结合态为主. 结果显示,红壤中Pb的迁移风险较低,潮土和黑土中Ag、Sb的迁移风险较高,而砂土中Sn和Sb的迁移风险需要格外关注.      

土壤铜硒复合污染中金属形态转化及其对生物有效性的影响

采用土培盆栽试验和室内分析相结合的方法,研究了Cu、Se复合污染土壤中2种金属的形态转化及其对生物有效性的影响.结果表明,在未污染土壤中,Cu主要以残渣态存在,Se主要以有机结合态和残渣态存在.在外源Cu、Se污染土壤中,平衡后(14 d),外源Cu主要以铁锰氧化物结合态存在,Se主要以可交换态及碳酸盐结合态存在;小白菜收获后,土壤中的Cu向有机结合态转化,而Se向铁锰氧化物结合态转化.外源Cu与土壤结合程度(IR值)均随外源Cu和Se浓度升高而逐渐降低;而Se与土壤结合程度(IR值)与外源Cu浓度无关,随外源Se浓度升高而下降.S型曲线拟合方程表明,适量的Se(≤10mg.kg-1)可以促进小白菜对Cu的吸收,同样适量的Cu(≤400 mg.kg-1)能促进小白菜对Se的吸收.土壤的Cu、Se的IR值与小白菜体内Cu、Se含量呈显著负相关(P<0.05),小白菜种植前后土壤中可交换态和有机结合态铜和硒的变化量与小白菜地上、地下含量也呈显著相关(P<0.05).因此,土壤元素的IR值和作物种植前后该元素形态的变化量均可作为评价重金属生物有效性的指标.     

桂林毛村3种石灰土Cd形态分配特征及影响因素分析

为了了解岩溶区土壤中重金属Cd形态分配特征,在桂林毛村人类活动稀少区采集了黑色、棕色、红色3种石灰土。通过原子光谱仪测试了Cd全量,运用改进的Tessier分析法测定了3种石灰土中Cd的有效态、碳酸盐结合态、铁锰氧化态、有机结合态及残渣态等5种形态,并对其影响因素进行了分析。结果表明:3种石灰土中Cd全量大小依次为黑色石灰土棕色石灰土红色石灰土。形态测试结果表明,黑色石灰土和棕色石灰土中Cd形态以铁锰氧化态和残渣态为主,占土壤Cd全量的63%以上,且5种形态含量大小顺序均为铁锰氧化态残渣态可交换态碳酸盐结合态有机结合态;红色石灰土Cd形态以残渣态为主,占土壤Cd全量的76%,形态分配特征为残渣态铁锰氧化态态可交换态碳酸盐结合态有机结合态。相关关系表明,土壤中Si O_2、TFe2O_3、Al2O_3与Cd的5种形态成负相关关系,Ca O、有机碳、Mn、CEC、pH与Cd的5种形态成正相关关系。研究结果可为岩溶区土壤重金属Cd污染修复与治理提供基础数据。     

淹水条件下土壤还原作用对镉活性消长行为的影响

采用红壤(pH=4.46)和潮黄土(pH=7.10)在氮气(N2)覆盖下进行淹水恒温((25.0±0.5)℃)培养.红壤在淹水60d后pH上升到5.92,潮黄土在淹水3d后pH降至6.62,然后再上升到6.89.2种土壤的pe+pH从14.16下降到5.38.pH和pe+pH的升降导致了土壤固相交换态(Exc-)、碳酸盐结合态(Carb-)、氧化物结合态(Oxide-)、有机质结合态(Org-)Fe再分配比例的增长,并使Exe-Cd向Carb-Cd、Oxide-Cd、Org-Cd转化.土壤Exc-Cd与Exc-Fe之间,Exc-Cd与(Carb-Cd+Oxide-Cd+Org-Cd)、(Caxb-Fe+Oxide-Fe+Org-Fe)之间均显著负相关,由此表明,Fe组分的再分配决定着Cd组分的再分配.Fe、Cd的形态分配还影响着液相中Fe、Cd的浓度.在红壤淹水的1～7d中,固相中Cd以Exc-Cd为主,液相中Cd的浓度随pe+pH的下降而增加;在红壤淹水的中后期及潮黄土的整个淹水期,固相中Cd以Carb-Cd和Oxide-Cd为主,液相中cd的浓度随pe+pH的下降而下降.淹水土壤中DOM对水溶性cd浓度的影响不显著.     

冻融对土壤吸附态镉赋存形态及生物活性的影响

以东北地区棕壤为供试土壤,通过人工控温、室内培养的方法,测定了不同冻融次数(冻融温度-30～20℃,冻融时间24 h,冻融次数0、1、3、6、9次)和不同土壤含水量处理下(田间持水量的10％、40％、70％、100％、120％),外源镉浓度为20 mg·L-1时,土壤吸附态镉的不同赋存形态的含量,并分析了各赋存形态镉占吸附态镉总量的比率及吸附态镉生物活性的变化.结果表明,不同冻融处理土壤吸附的重金属镉中,各赋存形态镉占吸附态镉的比率顺序为:交换态＞残渣态＞碳酸盐结合态＞铁锰氧化物结合态＞有机结合态.各赋存形态镉占吸附态镉的比率随冻融次数和土壤含水量的变化呈不同趋势.冻融次数对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉、残渣态镉的影响均达到显著或极显著水平,对有机结合态镉的影响不显著;含水量对交换态镉、碳酸盐结合态镉、铁锰氧化物结合态镉的影响达到显著或极显著水平,对有机结合态镉和残渣态镉的影响不显著.供试土壤中吸附态镉的生物活性较强,生物可利用系数和移动系数分别达到65.9638％和62.9851％.生物可利用性系数和迁移系数均随着冻融次数的增加先增加后降低,然后趋于平稳,说明土壤自身在一定范围内存在着缓冲能力.     

土壤铜、 铬(Ⅵ)复合污染重金属形态转化及其对生物有效性的影响

通过盆栽试验和室内化学分析相结合的方法,研究了外源铜、铬（Ⅵ）单一和复合污染中土壤金属形态转化及其对生物有效性的影响.结果表明,外源铜、铬（Ⅵ）单一污染土壤中,铬主要以残渣态和有机结合态形式存在,而铜则主要以铁锰氧化物结合态和残渣态形式存在.铜、铬（Ⅵ）复合污染时,低浓度铜（≤400 mg.kg-1）促进铬向交换态转化...     

秸秆腐解滤出液对淹水土壤镉形态变化的影响

该文选取镉(Cd)污染水稻土为研究对象,通过室内培养试验,研究淹水条件下外源添加不同比例的油菜秸秆腐解滤出物对镉形态变化的影响。结果表明,随着淹水培养时间的延长(0～60 d),0.5%、1.0%、2.0%滤出液(分别相当于半量、全量和2倍量秸秆还田)添加下交换态Cd含量呈现先下降后上升的趋势;碳酸盐结合态Cd含量变化规律不明显;铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd含量先上升后降低;培养结束后,交换态Cd和碳酸盐结合态Cd分别较对照上升了126.15%～216.37%、26.37%～95.5%,铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd分别较对照下降了26.37%～95.5%与4.84%～33.89%,残渣态Cd较对照下降了23.93%～47.22%。秸秆腐解滤出液提升土壤交换态Cd含量的效果随滤液添加量增加而不断增大,但其提升作用主要体现在培养20～60 d间。有效态Cd(交换态Cd和碳酸盐结合态Cd)含量在培养结束后较对照显著上升,不可利用态Cd(残渣态Cd)含量在整个培养期内变化较小,有效态Cd与潜在有效态Cd(铁锰氧化物结合态Cd和有机结合态Cd)之间的相互转化主要体现在交换态与铁锰氧化物结合态、有机结合态之间,有机结合态Cd与交换态Cd含量呈极显著负相关关系。     

外源稀土对土壤中稀土和重金属可交换态的影响

通过土壤旱作和淹水2种培养方式,研究了不同时期添加外源稀土对黄褐土中稀土和重金属Fe、Mn、Zn可交换态含量的影响.研究结果表明,稀土处理显著提高土壤中可交换态含量,其分配系数也随之增大,但绝大部分仍维持在10%以下.淹水条件下交换态稀土的含量比旱作高,但随培养时间的延长逐渐降低.随稀土处理浓度的升高,交换态稀土组成逐渐向外源稀土成分靠近,并在200mg·kg^-1以上达到相对稳定土壤中交换态Fe、Mn、Zn的含量随稀土处理浓度的升高呈线性升高,其中稀土对Mn的作用最强.     

土壤脲酶和脱氢酶对活性X-3B红污染暴露的耐受性及机理研究

采用微宇宙实验方法,研究了棕壤、褐土、红壤等3种我国典型土壤中脲酶和脱氢酶对染料活性X-3B红污染的耐受性及其机理.实验结果表明,3种土壤中的脲酶和脱氢酶活性在试验较低浓度的活性X-3B红污染的环境中均被促进,但被促进的程度有所差异,具体表现为棕壤脲酶活性被促进的效果最为明显,其次红壤,褐土最弱;较低浓度的活性X-3B红污染对褐土脱氢酶活性的促进作用最强,其次红壤,棕壤最弱.3种土壤的脲酶和脱氢酶活性被促进的效果随着时间的推移逐渐减弱.3种土壤的脲酶和脱氢酶活性对高浓度的活性X-3B红污染并没有显示受抑制的趋势.相反,二者基本维持在未受染料活性X-3B红污染的对照土壤的活性水平.因此可以初步认为,土壤脲酶和脱氢酶对染料活性X-3B红的污染暴露毒性有耐受作用.基于实验结果,还就2种酶对活性X-3B红污染暴露的耐受机理进行了分析与探讨.     

外加可溶性碳、氮对不同热量带土壤氨挥发的影响

在室内条件下采用静态吸收法,研究了外加可溶性碳、氮对不同热量带经长期施肥的3种农田土壤:黑土、潮褐土和红壤氨挥发的影响.结果表明,施用氮肥显著促进了土壤氨挥发,在单施氮肥和可溶性碳配施氮条件下,不同热量带土壤氨挥发量从高到低分别为潮褐土(14.3、 7.37 mg·kg~(-1)),黑土(1.52、 1.11 mg·kg~(-1)),红壤(0.998、 0.402 mg·kg~(-1)).添加可溶性碳显著减少土壤因施氮肥产生的氨挥发量,其中黑土减少27.0%,潮褐土减少48.5%,红壤减少60.0%.在黑土、潮褐土长期不同施肥土壤中,单施氮肥后氨挥发量均表现为无肥土壤 > 化肥土壤 > 化肥+有机肥土壤,与可溶性碳配施氮后氨挥发量变化规律相反;在红壤长期不同施肥土壤中,单施氮肥和可溶性碳配施氮后氨挥发量均表现为无肥土壤 > 化肥土壤 > 化肥+有机肥土壤.研究结果还表明,外加可溶性碳、氮后,潮褐土铵态氮含量的减少幅度和硝态氮含量的增加幅度均显著高于黑土和红壤,说明潮褐土中氮素损失潜能大.     

川西亚高山/高山典型土壤类型有机碳、氮、磷含量及其生态化学计量特征

论文通过研究川西亚高山/高山生态系统不同海拔分布典型土壤类型SOC、TN、TP及其生态化学计量学特征,对比《四川土壤》1985年调查成果,评价我国川西亚高山/高山典型土壤恢复状况。测定亚高山草甸土、草甸土、暗棕壤、棕壤、黄棕壤、褐土的腐殖质层、淀积层、母质层土壤SOC、TN、TP含量,计算生态化学计量值。结果表明：土壤SOC含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TN含量表现为亚高山草甸土>草甸土>暗棕壤>褐土>黄棕壤>棕壤,TP含量表现为暗棕壤>亚高山草甸土>草甸土>棕壤>褐土>黄棕壤;暗棕壤、棕壤基本表现为SOC、TN、TP含量随土层加深递减;依据第二次全国土壤普查分级标准,研究区土壤有机质呈很丰富水平,TN呈丰富水平,TP呈缺乏水平。土壤SOC、TN和TP水平分布从南向北呈先增加后减少。化学计量比特征：土壤碳氮比表现为草甸土>褐土>黄棕壤>亚高山草甸土>暗棕壤>棕壤,土壤碳磷比表现为草甸土>黄棕壤>褐土>暗棕壤>亚高山草甸土>棕壤,土壤氮磷比表现为草甸土>暗棕壤>黄棕壤>褐土>亚高山草甸土>棕壤,TP是主要限制因子。对比1985年调查结果,经过近30 a的恢复,亚高山草甸土、草甸土、黄棕壤、褐土土壤SOC含量呈增加趋势,棕壤SOC含量下降幅度最大,2015年仅为1985年的31.06%;土壤TN变化不大;TP含量呈下降趋势,变化幅度在56.41%~87.85%之间。     

改性土壤对模拟含油废水中油的吸附

研究季铵盐阳离子表面活性剂四甲基铵离子 ( TMA)和十六烷基三甲基铵离子 ( HDTMA)改性的土壤 (黑土、黄棕壤、红壤 )对水中油的吸附作用 .结果表明 :改性土壤和未改性土壤均可吸附水中的油 ,但改性土壤对水中油的吸附能力明显高于未改性土壤 .改性土壤吸附油能力的顺序依次为 :1 CEC- HDTMA黑土 >1 CEC-HDTMA黄棕壤 >1 CEC- HDTMA红壤 >1 CEC-TMA黑土 >1 CEC-TMA黄棕壤 >1 CEC- TMA红壤 .未改性土壤和 HDTMA改性土壤对油的吸附通过分配来进行 ,吸附等温线可由 Henry方程表示 ,得出 logK_SOM为 2.69,logK_HDTMA为 3.35;TMA改性土壤对油的吸附符合 Langmuir方程 ,其对油的饱和吸附量分别为 1150 mg/kg( TMA黑土 ) ,751 mg/kg( TMA黄棕壤 ) ,172 mg/kg( TMA红壤 )     

水化氯铝酸钙对土壤铬的钝化修复及风险评估

本研究采集我国棕壤、红壤、黄壤、黑土和褐土5种典型土壤，制备成Cr （VI）浓度为80mg/kg的污染样品，首次应用极具潜力的层状双金属氢氧化物——水化氯铝酸钙对其进行钝化修复，并从土壤特定基本理化性质以及Cr的赋存形态、生态风险以及健康风险等方面对修复效果进行综合评价，对相关机理进行深入探讨，对使用成本进行简析.结果表明，水化氯铝酸钙可显著增加土壤pH值，并有效降低土壤Cr的活跃性、生态风险和健康风险；土壤Cr的活跃性降幅为59.09%~79.22%，生态风险降幅为14.17%~57.66%，在胃阶段和小肠阶段的健康风险（致癌风险）降幅分别为13.04%~63.04%和22.73%~56.60%.土壤Cr的赋存形态中，除了活跃态以外，修复前后均有部分不活跃态具有生态风险或健康风险.水化氯铝酸钙除了可将活跃态Cr转化到不活跃的沉淀态中，部分或完全地降低其生态风险或健康风险外，还能在一定程度上控制某些土壤中其余不活跃态Cr在毒性浸出实验或in vitro试验中的溶出.在相对最优使用量（m_Cr：m_{水化氯铝酸钙}=1：20）条件下，水化氯铝酸钙钝化修复1m³的Cr （VI）含量为80mg/kg的实际污染建设用地土壤，其试剂成本约为6.4元.作为新型Cr污染土壤钝化修复剂，水化氯铝酸钙有望为我国土壤环境质量和人群健康质量的改善做出贡献.     

土壤环境中活性X-3B红染料的吸附行为及影响因素

对土壤吸附活性X-3B红染料的速率进行了测定,表明可以划分为高速吸附、减速吸附、缓慢吸附和0(平衡)吸附4个阶段;但各土类在各不同的阶段,其吸附速率差异较大.通过对活性X-3B红染料的土壤吸附等温线的研究,发现其吸附行为与Langmuir方程相吻合;在此基础上的计算表明,该染料在土壤上的最大吸附量为:水稻土>红壤>棕壤>褐土.从环境因素的影响而论,模拟结果显示:当土壤有机质较低或气温下降,当土壤处于中性状态或水分过多和过少,均能通过减少其吸附量达到降低活性X-3B红染料在土壤环境中的积累.     

土壤环境中活性X-3B红染料的淋溶行为与淹水释放模拟研究

采用土柱模拟实验对土壤环境中活性X－3B红染料的淋溶行为及向下迁移能力进行研究，结果表明，活性X－3B红染料这一有机污染物在土壤中的淋溶及向下迁移是一指数函数可以表达的动态过程，其可淋失能力因土壤类型不同而有较大的差异，其顺序为：褐土＞棕壤＞红壤＞水稻土，究其原因，主要与土壤本身的各理化特性有关，即可淋失能力不仅与土壤粘粒和有机质含量存在显著负相关，与土壤pH值存在显著正相关，土壤阳离子交换量也对其可淋失能力具有一定的贡献，是土壤各理化特性的综合。此外，通过污染土壤淹水实验，初步确定土壤中活性X－3B红染料具有释放到地表水体中的较大环境风险。     

外源Cd在不同类型土壤中的稳定化特征

为明晰镉(Cd)在不同类型土壤中的稳定化特征和有效性差异,以四川省6种主要的农耕土壤酸性紫色土、中性紫色土、石灰性紫色土、灰潮土、典型黄壤和漂洗黄壤为研究对象,通过土壤培养试验,对外源Cd进入土壤后的稳定化时间、化学形态和有效Cd含量进行了对比分析,进一步结合盆栽试验下各土壤中小白菜生物量和Cd含量,探讨了外源Cd在6种土壤中的化学行为和污染效应.结果表明：(1)6种土壤的有效Cd含量在外源Cd添加后的15 d内迅速降低,后趋于平稳.稳定后,漂洗黄壤和酸性紫色土的有效Cd含量显著高于其他4种土壤,石灰性紫色土最低(1.01 mg·kg^-1);(2)6种土壤中的Cd均以可交换态的占比最高(42.51%～56.07%),其次,漂洗黄壤和典型黄壤中的铁锰氧化物结合态Cd,石灰性紫色土中的碳酸盐结合态和灰潮土中的有机络合态Cd的占比相对较高;(3)低含量Cd处理下(0.5 mg·kg^-1),6种土壤中小白菜的生长均无明显抑制,生物量与对照无显著差异,但可食部位Cd含量却有不同程度地富集,表现为典型黄壤和漂洗黄壤显著高于其他4种土壤;高含量Cd处理下(...