不同离子桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸研究

从自然土壤中有机质与矿物的结合方式出发,研究了Ca²⁺、Fe³⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸行为.结果表明,不同离子饱和的蒙脱石及其相应的胡敏酸-矿物复合体对菲的吸附-解吸数据都能用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量（K_f）大小的顺序分别为Ca-Mont（0.184）>Fe-Mont（0.028）>Al-Mont（0.015）和Fe-Mont-HA（2.341）>Ca-Mont-HA（1.557）>Al-Mont-HA（1.136）.有机矿质复合体的K_f值远远高于相应的矿物,表明了复合体中的胡敏酸对菲的吸附容量贡献较大.但不同离子桥键的复合体K_f值的大小与它们有机质的含量高低次序不一致,表明了复合体中有机质的含量以及有机质与矿物结合方式的不同,都可能会影响它们对菲的吸附.Ca²⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的解吸都有滞后现象,滞后现象主要来自有机质对菲的吸附,而矿物对菲的解吸滞后现象影响不明显.     

阳离子强度和阳离子类型对诺氟沙星土壤吸附的影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批平衡方法研究不同Ca²⁺离子强度（0.01、0.03、0.05、0.08和0.10 mol/L的CaCl₂溶液）和不同阳离子（0.01 mol/L的NaCl、KCl、NH₄Cl、MgCl₂、CaCl₂、ZnCl₂和AlCl₃溶液）对诺氟沙星在4种土壤（潮土、黄棕壤、水稻土和红壤）中的吸附-解吸影响.结果表明,随着溶液中Ca²⁺离子浓度的增加,诺氟沙星在土壤中的吸附参数K_f值逐渐减小并趋于稳定,两者间存在显著负相关（p≤0.05）.同时,Ca²⁺离子浓度的增加对低浓度诺氟沙星溶液的吸附影响相对高浓度而言不明显. 低pH下,诺氟沙星主要以阳离子形态存在,吸附以阳离子吸附或氢键为主;在兼性离子状态时,则主要以静电吸附和偶极力为主.这是造成4种土壤中诺氟沙星吸附差异的根本原因.在不同离子强度下,土壤溶液中二价Ca²⁺离子存在则对诺氟沙星的活性吸附位点造成竞争性吸附,从而降低诺氟沙星的土壤吸附量.同时,不同阳离子导致诺氟沙星的土壤吸附存在差异.其影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,竞争吸附能力越强：M⁺（Na⁺、K⁺、NH^＋₄）2+（Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺）3+（Al³⁺）.     

阳离子类型对土霉素在2种土壤中吸附-解吸影响

以OECD Guideline 106为基础,采用批量平衡方法研究不同阳离子Ca²⁺、K⁺、Na⁺对土霉素在2种土壤(褐土和红壤)中的吸附-解吸影响.结果表明,不同阳离子条件下,土霉素的吸附-解吸不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,平均拟合相关系数为0.989;除了KCl介质中土霉素在褐土中的吸附等温线呈线性外,其它介质条件下的等温吸附线均属“L”型等温吸附线.在同一阳离子介质中,土霉素在红壤(2.907～3.173)中的吸附容量(lgK_f)始终高于褐土(2.577～2.885),而在红壤(0.672～0.825)中吸附强度(1/n)始终低于褐土(0.713～1.005),且在2种土壤中的吸附均以物理吸附为主.3种阳离子对土霉素在2种土壤中的吸附行为的影响存在较大的差异,同一土壤中阳离子类型对土霉素的吸附容量无显著影响;而与K⁺和Na⁺相比,Ca²⁺的存在显著降低溶液中土霉素在土壤上的吸附强度(p<0.05).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,平均滞后系数HI在0.015～0.053之间.在同一阳离子介质条件下,土霉素在褐土中的滞后系数显著高于红壤(p<0.05);在同一土壤中,不同阳离子对滞后系数的影响不同,其中在褐土中K⁺与Ca²⁺、Na⁺之间的差异达到极显著差异(p<0.01),而3种阳离子对土霉素在红壤中的解吸滞后影响并无显著差异.     

14C-甲磺隆在土壤中的可提态残留、结合态残留和矿化

在实验室培养条件下,从质量平衡角度,研究了¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中形成结合残留(¹⁴C-BR)、可提态残留(¹⁴C-ER)以及矿化为¹⁴CO₂的规律;同时对¹⁴C-BR的主要影响因子及其在腐殖质中的分布规律进行了研究.结果表明:①¹⁴C-甲磺隆在土壤中形成的¹⁴C-ER,其含量与土壤pH呈显著正相关.甲磺隆母体化合物在7种土壤中 的半减期为13.3～66.6d,降解速率常数λ(d-1)与pH呈显著负相关.②¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中形成的¹⁴C-BR,其含量在培养初期的20d内,与土壤pH呈显著负相关且与土壤粘粒含量呈显著正相关;而培养20d后,¹⁴C-BR的含量只与土壤pH呈显著负相关.pH是¹⁴C-甲磺隆在土壤中形成BR的主要影响因子.¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中的¹⁴C-BR的最大值约为引入量的19.3%～52.6%.③在整个培养试验过程中,7种土壤中的¹⁴C-BR主要分布在富啡酸和胡敏素中,但其分布在胡敏酸中的相对百分比较小.因此,在¹⁴C-甲磺隆形成BR的过程中,富啡酸的作用＞胡敏素>胡敏酸.④在整个培养试验期间(180d),¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中通过三嗪杂环开环矿化为¹⁴CO₂的量约占引入量的12.9%～27.0%,其在碱性土壤中更难被矿化为¹⁴CO₂.     

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.     

接种Penicilliumsp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicillium sp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

Ni2+生物吸附动力学及吸附平衡研究

研究了金属离子Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附特性,内容包括生物吸附动力学和吸附等温线.生物吸附动力学结果表明,当Ni²⁺初始浓度为65.6 mg/L时,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以分为2个阶段,第1阶段为物理吸附,在10　min内快速达到平衡.Ni²⁺在酵母上的吸附过程可以很好地用准二级动力学方程来描述 （R²=0.999）,动力学参数k₂为0.018 4 g/(mg·min),q_e为5.96 　mg/g.吸附等温线结果表明,Ni²⁺在酿酒酵母上的生物吸附可以用Langmuir和Freundlich方程来描述,最大吸附量q_max为6.32 　mg/g.酿酒酵母可用于处理低浓度的含Ni²⁺废水.     

超顺磁性纳米Fe3O4@SiO2功能化材料对镉的吸附机制

含镉废水的处理对于重金属镉的排放控制具有重要的意义.通过共沉淀法制备出了超顺磁性纳米Fe₃O₄@SiO₂功能化材料（MFS）,采用等温吸附实验和动力学实验方法研究了MFS对Cd²⁺的吸附热力学和动力学特征,并借助BET、XRD和SEM等结构表征研究了MFS对Cd²⁺吸附过程及机制.结果表明,MFS对Cd²⁺有较好的吸附效果,Langmuir方程能极好地描述吸附等温特征,最大吸附容量值为69.49 mg·kg^-1;吸附反应的自由能变ΔG、焓变ΔH和熵变ΔS表明MFS材料对Cd²⁺的吸附是自发、吸热和熵增的过程;反应体系最佳初始pH为7;溶液中的Mg²⁺、SO₄^2-、Ca²⁺和NO₃^-这4种干扰离子对吸附反应存在一定的抑制作用;拟二级动力学模型表明MFS对Cd²⁺的吸附过程分为快速的外扩散阶段与缓慢的内扩散阶段;MFS吸附Cd²⁺后经洗脱再生,材料重复使用3次后对Cd²⁺去除率仍达73%以上.BET、XRD、FTIR和VSM结构表征表明SiO₂成功修饰在Fe₃O₄表面,MFS主要成球状,平均粒径为38.7 nm,饱和磁化强度为85.38 emu·g^-1;XRD、EDS和XPS图谱揭示Cd²⁺被成功吸附到材料上,主要机制为Cd²⁺与材料表面的—OH发生配位反应.     

水溶性有机物在土壤中的吸附及对Cu沉淀的抑制作用

通过室内序批试验研究了来自绿肥(GM)和猪粪(PM)的水溶性有机物(DOM)在潮土和红壤中的吸附行为以及来自绿肥和猪粪堆肥(PMC)的DOM对Cu在高pH下沉淀的影响.结果表明,当没有外源DOM加入时,潮土、红壤中存在DOM的净释放,分别为33.58mg·L^-1和17.17mg·L^-1.随外源DOM加入量的增加土壤净释放量减小,存在土壤对DOM的吸附作用.与绿肥DOM相比,土壤对猪粪DOM的吸附能力更强,m、K_d分别为0.424 1、2.946(红壤),0.284 6、1.58(潮土).比绿肥对应高出32.9%、57.1%(红壤),67%、93.7%(潮土).红壤由于Fe、Al、Mn等氧化物含量较高及低pH值,使其对DOM的亲和力比潮土强.试验结果还表明绿肥和猪粪堆肥DOM能够明显地抑制Cu的沉淀,在pH6～10范围内效果明显,其中Cu的沉淀率分别降低了43.6%(Cu+GM),22.6%(Cu+PMC).     

诺氟沙星在4种土壤中的吸附-解吸特征

采用批平衡吸附试验,研究了诺氟沙星在河南封丘潮土、江西鹰潭红壤、苏南常熟水稻土和南京黄棕壤等4种土壤中的吸附行为.结果表明,诺氟沙星的土壤吸附-解吸不同程度地偏离线性模型,但均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好的线性拟合.其K_f值变化较大,分别为潮土82.0 L/kg、黄棕壤432 L/kg、水稻土5 677 L/kg和红壤8 790 L/kg,显示诺氟沙星在4种土壤中的吸附行为存在较大的差异.此外,诺氟沙星在4种土壤上的解吸过程存在滞后现象.其中,诺氟沙星在红壤中的滞后现象明显与其他3种土壤不同,其滞后系数至少大5倍以上.研究表明4种土壤中诺氟沙星的吸附参数K_f值与土壤pH呈极显著负相关,与土壤溶液中诺氟沙星阳离子形态比例则呈极显著正相关.在不同pH（5～9）下,红壤和水稻土的诺氟沙星吸附参数lgK_d随pH的升高先增加而后降低,黄棕壤和潮土中则不同程度地线性下降.可见,阳离子吸附可能是诺氟沙星土壤吸附的重要机理,而低pH下红壤和水稻土中诺氟沙星的吸附是阳离子吸附和土壤溶液共存阳离子竞争性吸附共同作用的结果.     

表面活性剂对2,4-二氯苯酚在黄土中吸附行为的影响

 研究了用阳离子表面活性剂单独改性和用阴、阳离子表面活性剂共同改性的黄土对水中2,4-二氯苯酚的吸附行为以及环境pH值和离子强度的影响.结果表明,天然黄土对2,4-二氯苯酚的等温吸附曲线满足Freundlich方程;改性后的黄土对2,4-二氯苯酚的吸附能力明显增强,吸附率提高2～9倍,且随着阳离子表面活性剂加入量的增多而增大,等温吸附曲线与天然黄土有所不同,并且阴离子表面活性剂的存在会减小相应阳离子表面活性剂改性黄土对2,4-二氯苯酚的吸附;随着pH值的逐渐增大,2,4-二氯苯酚的离子形态逐渐增多不利于改性黄土对2,4-二氯苯酚的吸附,而离子强度对吸附的影响程度却随着pH值的逐渐增大而增强.     

川西北沙化土壤对双酚A的吸附特征

研究了川西北地区4种受试土壤（PS：泥炭土壤,ND：未沙化土壤,LD：轻度沙化土壤,MD：中度沙化土壤）对双酚A（BPA）的吸附行为,探讨了土壤有机质（SOM）含量、土层深度和土壤团聚体对吸附作用的影响.结果表明：4种受试土壤对BPA的吸附过程符合双室一级动力学模型（R²≥0.98）.Freundlich和Langmuir模型吸附等温式可以较好地描述BPA的吸附行为（R²≥0.98）,吸附表现出较强的非线性（N, 0.52~0.70）.沙化后,吸附非线性增强,饱和吸附量下降3.7~5.7倍.4种受试土壤的最大吸附量Q_m依次为：PS（8901mg/kg）,ND（7011mg/kg）,LD（1506mg/kg）和MD（1050mg/kg）,Q_m与其SOM含量呈显著正相关（r > 0.999,P < 0.01）.土层深度增加BPA吸附性能下降,沙化后,下降幅度增大（MD > LD > ND > PS）.团聚体粒级增大,其吸附性能先增加后减小.沙化后,各粒级团聚体的吸附性能差异显著增大,吸附贡献率分布也不同.5种粒级的团聚体对未沙化土壤ND吸附BPA的贡献率基本相当,而沙化土壤LD和MD吸附BPA主要来自小团聚体（< 0.25、0.25~0.5mm）的贡献（86%~88%）.     

重金属污染的长春水田黑土对菲的吸附作用

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,研究了Pb、Zn、Cu污染后黑土对PAHs的吸附作用.结果表明,分配作用是黑土吸附菲的主要机制,无论重金属污染与否,黑土对菲的等温吸附曲线均呈线性.实验条件下,重金属污染后黑土对菲的吸附作用明显增强,且随重金属含量提高,黑土对菲的吸附系数(Kd)和有机碳标化的吸附系数(Koc)增大.由于重金属的“键桥”作用,黑土吸附菲的平衡溶液中水溶性有机质(DOM)浓度降低,土壤固相有机质含量略有增加(不超过原有有机质含量的0.53%).计算了这部分增加的固相有机质对菲的吸附系数K_Ph/soc,并分析了溶液中DOM对土壤吸附菲的影响.结果显示,溶液中DOM浓度变化及其与菲的结合作用对重金属影响土壤吸附菲的贡献甚微;而K_Ph/soc值则比土壤原有有机质对菲的吸附系数K_d值大2～3个数量级,这是重金属污染导致土壤吸附作用增强的根本原因.     

三氯乙烯在不同土壤中的解吸行为

采用w(TOC)(TOC为总有机碳)不同的2种天然土壤以及用H₂O₂去除大部分软碳和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的6种土样为吸附剂,以TCE(三氯乙烯)为研究对象,考察了有机碳含量及组成、矿物质、初始ρ(TCE)等因素对TCE解吸行为的影响,并比较了吸附解吸异质性大小. 结果表明,解吸平衡时6种土样的TCE解吸量不到相应吸附量的25%;TCE在6种土样上的解吸等温线表现出更高的非线性特征. 所有土样都表现出一定程度的吸附解吸异质性,HI(异质性指数)均大于2.0,其中H₂O₂氧化土样的异质性更高(HI>4.0). 2种原土中有机碳和矿物质对TCE解吸的平均贡献率分别为74%和26%,而H₂O₂氧化后的2种土样中该值分别为68%和32%;初始ρ(TCE)越高,矿物质的解吸贡献率相对越低. 此外,TCE的解吸量与土壤矿物质中孔和微孔的体积也有一定的关系.      

Impacts of soil organic matter, pH and exogenous copper on sorption behavior of norfloxacin in three soils

Norfloxacin (Nor) sorption and the factors (soil organic matter (SOM), pH, and exogenous copper (Cu) influencing the sorption were investigated in a black soil (soil B), a fluvo-aquic soil (soil F), and a red soil (soil R). With increasing of Nor concentrations, sorption amount of norfloxacin increased in both the bulk soils and their SOM-removed soils, but the sorption capacity in SOM-removed soils was higher than that of their corresponding bulk soils, indicating that the process of norfloxacin sorption in soil was influenced by the soil properties including SOM. The sorption data in all bulk soils and SOM-removed soils were fitted to Freundlich and Langmuir models. The correlation coefficients suggested that the experimental data fitted better to Freundlich equation than to Langmuir equation. Furthermore, the data from soil F and SOM-removed F could not be described by Langmuir equation. The norfloxacin sorption amount decreased in soil B and soil F, whereas it increased in soil R as solution pH increased. The maximum KD and KOC were achieved in soil R when the equilibrium solution pH was 6. And the norfloxacin sorption was also influenced by the exogenous Cu2+ ions, which depended on the soil types and Cu2+ concentrations. With increasing of Cu2+ concentrations in solution, generally, sorption amount, KD and KOC for norfloxacin in soils increased and were up to a peak at 100 mg/L Cu2+, and then the sorption amount decreased regardless of norfloxacin levels.     

Sorption of dissolved organic matter and its effects on the atrazine sorption on soils

IntroductionApplication of organic amendments, such as sewagesludge to agricultural soils, has been considered as aneffective way to improve the soil physico chemical propertiesand organic matter compositions. Dissolved organic matter(D…     

源自腐殖土的溶解性有机质组分对棕壤和黑土吸附苯并三唑的影响

溶解性有机质(DOM)影响着有机污染物在土壤中的吸附行为.将从腐殖土中提取的DOM(DOMbulk)用XAD-8树脂和阴/阳离子交换树脂进行分级,用红外光谱、元素分析、紫外分光光度计和电位滴定的方法对DOM不同组分特征进行分析.用吸附批次实验方法研究了DOM不同组分对棕壤和黑土吸附苯并三唑(BTA)的影响.结果表明,DOMbulk中疏水酸性(HOA)、疏水中性(HON)、亲水酸性(HIA)、亲水碱性(HIB)和亲水中性(HIN)组分比例分别为61%、17%、6%、2%和14%.由于黑土有机碳(OC)含量高于棕壤,黑土对BTA和DOM组分的吸附能力均大于棕壤.相对于黑土,棕壤吸附DOM的标化分配系数Koc较高,其原因是棕壤中含有较多的对吸附DOM起重要作用的黏粒和粉砂.由于水分子占据DOM结合点位,DOM组分与BTA在溶液中结合较弱.DOMbulk中HIN在土壤上吸附最强.HIN的吸附增加了土壤吸附BTA的点位,增加点位的促进吸附作用大于HIN与BTA的竞争吸附作用,最终表现为促进吸附.疏水组分在土壤上的吸附较弱,产生的新吸附点位较少,主要通过竞争吸附作用抑制土壤对BTA的吸附.DOMbulk由78%的疏水组分构成,对土壤吸附BTA的影响与疏水组分相似.     

Effect of biosurfactant[0] on the sorption of phenanthrene onto original and H2O2-treated soils

The objective of this study was to examine the effect of biosurfactant on sorption of phenanthrene (PHE) onto the original or H2O2-treated black loamy soil (typic isohumisols) and red sandy soil (typic ferralisols). The sorption isotherms were performed with the original and "soft" carbon-removed soils in the presence and absence of biosurfactant (200 mg/L). The sorption and degradation of biosurfactant were investigated. The result showed that organic matter played an important role in PHE sorption onto the black loamy and red sandy soils, and the PHE sorption isotherms on the "soft" carbon-removed soils exhibited more nonlinearity than those on the original soils. The values of partition coefficient (Kd) on the original black loamy soil with or without 200 mg/L biosurfactant were 181.6 and 494.5 mL/g, respectively. Correspondingly, in the red sandy soil, Kd was 246.4 and 212.8 mL/g in the presence or absence of biosurfactant, respectively. The changes of Kd suggested that biosurfactant inhibited PHE sorption onto the black loamy soil, but facilitated PHE sorption onto the red sandy soil. The nonlinearity of PHE sorption isotherm was decreased in the presence of biosurfactant. Site specific sorption might occur during PHE sorption onto both the original and the "soft" carbon-removed soils in the presence of biosurfactant. It was noted that biosurfactant could also be sorbed onto soils. The maximal sorption capacity of the red sandy soil for biosurfactant was (76.9 ± 0.007) μg/g, which was 1.31 times that of black loamy soil. Biosurfactant was degraded quickly in the two selected soils, and 92% of biosurfactant were mineralized throughout the incubation experiment for 7 d. It implied that biosurfactant should be added frequently when the remediation of polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH)-contaminated soils was conducted through PAH desorption approach facilitated by biosurfactant.