我国18种不同理化性质的土壤对硒酸盐的吸附解吸作用研究

硒在土壤中的环境化学行为及其生物有效性在很大程度受到吸附解吸作用的影响,土壤对硒的吸附解吸因为土壤理化性质的不同差异很大.本文采用批量吸附实验,选择土壤性质差异较大的我国18种农田土壤,探讨了土壤p H、无定形铁铝氧化物、有机质和机械组成等对SeO_4~(2-)吸附的影响.结果表明,18种土壤对SeO_4~(2-)的吸附均是一个先快后慢的过程,在24 h达到吸附平衡;二级动力学方程为描述SeO_4~(2-)吸附的最佳模型(R20.976),18种土壤对SeO_4~(2-)吸附大多符合Freundlich模型(R20.842);土壤对SeO_4~(2-)吸附量与p H值(P0.01)、碳酸盐含量(P0.05)呈显著负相关,而与无定型铁、铝含量(P0.01)及有机质含量(P0.05)呈正相关;18种土壤对SeO_4~(2-)吸附的固液分配系数(Kd值)均很低(0.99~18.18 L·kg~(-1));土壤SeO_4~(2-)解吸率均大于80%,表明吸附是可逆的;土壤吸附SeO_4~(2-)的低Kd值和高解吸率反映了硒酸盐易迁移淋溶的特性,这应当在区域环境硒的评价和调控中受到关注.     

理化性质对土壤吸附-解吸苄嘧磺隆的影响

为探讨土壤理化性质对其吸附-解吸BSM(苄嘧磺隆)的影响,采用批量平衡法研究了采自我国东南沿海和中部14个省区的21个土壤样品对BSM的吸附-解吸行为,以及BSM吸附-解吸行为与土壤pH、w(有机质)、w(TN)、w(黏粒)、CEC(阳离子交换量)等理化性质的关系. 结果表明:BSM在土壤中的等温吸附线可用Freundlich方程进行拟合,不同土壤对BSM的吸附强度差异较大,K_f (Freundlich常数)介于0.52~24.05之间. 土壤pH、w(有机质)是影响BSM吸附的主要因素,二者对K_f的解释率为58.1%;土壤对BSM的吸附还受w(TN)、w(黏粒)等的影响. 土壤对BSM的吸附-解吸存在滞后现象,HI(迟滞系数)与土壤pH呈极显著负相关,与w(黏粒)呈显著正相关,其中土壤pH对HI的解释率为33.0%. 吸附平衡溶液pH与K_d (分配系数)呈极显著负相关,对其进行调节可显著改变土壤对BSM的分配能力.      

溶解性有机质对芘在土壤中吸附解吸的影响

从腐解不同阶段的水稻秸秆提取溶解性有机质(DOM),用DAX-8树脂分组的方法分析了其亲疏水性,并研究了提取到的DOM对芘在土壤中吸附-解吸行为的影响.结果表明,随秸秆腐解时间的延长,产生DOM中亲水性组分减少,疏水性组分增多.在本试验所研究的吸附解吸实验条件下,芘在土壤中的吸附解吸均可用线性方程进行描述.加入DOM后,芘的吸附受到显著抑制(p0.01),并且随腐解时间延长,抑制作用增强;芘在土壤中存在解吸迟滞现象,加入DOM后迟滞现象减弱,促进了芘在土壤中的解吸.随腐解作用的进行,DOM促进芘解吸的作用增强,解吸迟滞系数减小.这是由于随秸秆腐解作用的进行,产生DOM中疏水性组分含量增多,其对芘的增溶作用增强所致.     

天然土壤中菲的解吸行为特征研究

选取天然土壤样品,以菲作为代表性污染物,利用批量吸附-解吸实验考察不同初始浓度、不同吸附时间条件下菲解吸行为的滞后性特征.实验数据采用Freundlich方程式拟合,并由基于热力学的TII指数表征.结果表明,天然土壤吸持菲的比例随其初始浓度的增加而减少.在土壤多次解吸过程中,每次释放菲的比例随其初始浓度的升高而增加,随解吸次数的增加而减少.吸附过程的拟合指数n大于解吸过程的对应值,并随初始固相浓度的加大而增加.天然土壤吸附-解吸过程的滞后性特征表现为初始固相浓度越高,TII值越接近0,滞后性越弱;反之,则TII值越接近1,滞后性越强.另外,吸附平衡时间30 d对应的n值小于5 d的,而两者的TII值随初始浓度增高则呈现降低趋势.就同一浓度而言,吸附平衡30 d所对应的TII值高于5 d的.     

稀土工业污染土壤对外源钍的吸附行为研究

研究了外源钍在土壤上的吸附行为并评估其对土壤的污染风险.通过静态吸附解吸实验考察土壤样品对不同量外源钍的吸附容量、吸附平衡时间、分配系数和解吸能力.土壤样品对外源钍有很强的吸附能力,在吸附平衡时吸附百分比均大于92%,而解吸率均小于5%;钍在土壤溶液中分配系数最高可达104以上;吸附容量和平衡时间与土壤性质有关.吸附实验结果表明,可用Freundlich吸附等温式和Elovich方程分别描述土壤样品对钍吸附的热力学行为(r≥0.916 7)和动力学过程(R2≥0.898 0).较佳的拟合结果表明,土壤样品对外源钍的吸附是非线性物理化学吸附,吸附反应速率受钍在土壤表面和矿物内层扩散影响.采用形态连续萃取法分析外源钍在土壤上吸附后的赋存形态.由钍形态萃取结果,少量外源钍(10-7~10-6mol.L-1)进入土壤后主要以不稳定非残留态存在,其含量在58%以上;随着外源钍量增加,钍非残留态量增加,同时更多外源钍迁移到稳定残留态.     

炔雌醇和壬基酚在土壤中的吸附-解吸特征

通过吸附动力学研究和批量平衡试验,以炔雌醇(EE2)和壬基酚(NP)为代表,考察内分泌干扰物在3种不同性质的天然土壤中的吸附-解吸特征.结果表明,双室一级动力学模型比单室一级动力学模型更适合描述EE2、NP在土壤中的动态吸附过程.快吸附过程在吸附初期占据主导地位,之后慢吸附室的相对贡献逐渐增大,直至达到吸附平衡.土壤对NP的吸附速率是EE2的2.0～4.7倍.Freundlich模型和DA模型均能较好地拟合EE2与NP的吸附等温线,但DA模型拟合效果更佳.饱和吸附容量与土壤有机质含量呈显著正相关,EE2的饱和吸附容量(0.85～7.67μg·g-1)明显低于NP(10.47～110.15μg·g-1).吸附自由能计算表明,土壤对EE2和NP的吸附以物理作用为主.此外,3种受试土壤对EE2和NP的解吸附均存在滞后现象,需要预防其潜在的环境风险,其中有机质含量最高、比表面积最大的土样滞后性最明显.     

土壤性质对铜-芘复合污染土壤电动-氧化修复的影响研究

重金属-有机复合污染土壤的修复是污染土壤修复的难点之一.选取我国3种典型土壤（红壤、黄棕壤和黑土）,以铜和芘为模式污染物,分别代表典型的重金属和有机污染物,研究了不同土壤类型对电动-氧化技术处理铜和芘复合污染土壤的影响机制.试验中阴、阳极电解液的组分均为10%的羟丙基-β环糊精、12%H2O2和0.01 mol.L-1 NaNO3溶液,施加电压梯度为1V.cm-1.经过15 d电动修复后,红壤、黄棕壤和黑土中总芘去除率分别为38.5%、46.8%和51.3%,总铜去除率分别为85.0%、22.6%和24.1%.pH较高的黑土产生高电渗流,增加了氧化剂与污染物的接触,同时较低的黏粒含量也有利于芘的解吸.红壤的低pH和低有机质含量影响了重金属的形态分布,提高了铜去除率.研究表明不同土壤的pH、黏粒含量和重金属的形态分布等是影响不同类型土壤上铜和芘迁移和修复效率的主导因素.     

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.     

除草剂甲基磺草酮在土壤中的吸附及淋溶特性

分别利用振荡平衡法和柱淋溶法研究了甲基磺草酮在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素.结果表明,甲基磺草酮在5 种供试土壤上的吸附特性能较好地用线性吸附等温线拟合,吸附常数Kd 为0.77~4.43L/kg,很难被土壤吸附.影响吸附的因素主要是土壤pH 值,其次是有机质含量.土壤pH 值增高,离子态的甲基磺草酮量增加,吸附减弱;甲基磺草酮在土壤中具有较强的淋溶性,影响其淋溶性能的主要因素是土壤pH 值,pH 值越高,淋溶性能越强.     

湿地土壤对硝基苯的吸附-解吸作用

应用平衡法研究硝基苯在湿地土壤中的吸附-解吸特性.结果表明,湿地土壤对硝基苯具有较强的吸附能力,其吸附行为可以用Linear和Freundlich型吸附等温式描述,不同类型湿地土壤对硝基苯的吸附和解吸能力有所不同.将吸附常数Kf与湿地土壤的理化性质进行相关性分析表明,土壤有机质含量与硝基苯吸附系数显著相关(r=0.888,P<0.01,n=7),其中泥炭沼泽土表层有机质含量最高,其吸附系数也最大(86.44 mg·kg-1).硝基苯在湿地土壤中的吸附自由能变化量为10.68～13.45 kJ·mol-1,表明其吸附以物理吸附为主.不同类型湿地土壤对硝基苯的解吸能力也有一定的差别,其中草甸白浆土的解吸率最大(41.87%),泥炭沼泽土表层解吸率最小(11.79%).     

Sorption of pyrene on two paddy soils and their particle-size fractions

In the present study, the sorption of pyrene on two kinds of bulk paddy soils, Gleyic Stagnic Anthrosols, and Ferric accumulic Stagnic Anthrosols as well as their particle-size fractions was investigated. The sorption isotherms fitted well with Freundlich equation. For both soils, the clay fraction（ 〈 2μm） and coarse sand fraction（2000-250μm） had higher sorption capacity than fine sand fraction（250-20 μm） and silt fraction（20-2 μm）. The IogKoc values obtained of each soil and its particle-size fractions were similar, proving that SOM content was a key factor affecting pyrene sorption. The Kd values showed a significant correlation with contents of dithionite-extractable Fe in both paddy soils and a good relationship with CEC in Gleyic Stagnic Anthrosols, indicating possible effects of surface properties of particle-size fractions on the sorption of pyrene.     

菲在大庆黑钙土有机-矿质复合体上的吸附与解吸

利用超声分散法提取了黑龙江大庆黑钙土中不同粒级有机-矿质复合体,并测定了其基本理化性质.其中粘粒复合体的有机质含量最高,比表面积以及阳离子交换容量最大.研究了多环芳烃菲在不同粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸行为.结果表明,菲在各粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸等温线均符合Freundlich方程,随粒径减小,有机-矿质复合体对菲的吸附容量以及吸附的非线性程度都增加.菲在有机-矿质复合体上的解吸表现出明显的滞后现象.高有机质含量的粘粒有机-矿质复合体对菲的吸附和持留能力均较强.      

微生物对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响

以枯草芽孢杆菌为接种微生物,研究微生物对沉积物和湿地土壤吸附多环芳烃（PAHs）菲、苯并［a］芘过程的影响.结果表明,枯草芽孢杆菌对菲与苯并［a］芘都可进行吸附或生物降解,48h液相PAHs浓度达到平衡时,微生物对菲消除了98％,对苯并［a］芘消除85％;接种的样品48h吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程;在接种微生物情况下,沉积物与土壤对菲和苯并［a］芘吸附特征均发生较大变化,对菲的吸附量增大约35倍,而对苯并［a］芘的吸附量却降低了2/3左右;未接种微生物的土壤和沉积物对菲解吸率为20％,接种的样品组为2.9％,而对苯并［a］芘的解吸结果与菲相反,未接种的对照组为4％,接种的样品组为13％.微生物在土壤与沉积物吸附PAHs的过程中起主导作用.     

土壤中多环芳烃的SPMD辅助解吸行为研究

为了开发一种表征土壤中憎水性有机污染物解吸及生物有效性的新方法,建立了半透膜被动采样装置（SPMD）研究土壤中有机污染物解吸行为的方法,利用SPMD分析了多环芳烃菲、芘和苯并［a］芘在3种不同性质土壤中的辅助解吸行为.结果表明,SPMD是一种很好地表征土壤中憎水性有机污染物解吸及生物有效性的手段. SPMD辅助解吸多环芳烃的效率与土壤有机质及多环芳烃性质有关.随着土壤有机质含量的降低,土壤中菲和芘的SPMD解吸率逐渐升高,对于10 mg/kg染毒水平,当土壤有机质含量由18.68%降低到0.3%时,2种化合物的解吸率分别由56.45%和48.28%上升到接近100%;但是对于苯并［a］芘,粘土表现出明显的滞留能力,在有机质含量（0.3%）很低、粘土含量（39.05%）较高的3号土壤中,苯并［a］芘的解吸率仅有66.97%.不同多环芳烃SPMD辅助解吸率差别很大,随着土壤有机质含量的降低,以及污染物浓度的提高,菲和芘的解吸差异逐渐缩小,而苯并［a］芘与上述2种多环芳烃的差异很大,主要是由于苯并［a］芘具有高度亲脂性,并且分子较大,造成其容易滞留在粘土的微孔及有机质的致密结构中.     

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.     

表面活性剂对苯并[a]芘在黑炭表面吸附解吸的影响

通过静态吸附实验,研究了3种不同类型的表面活性剂(阳离子∶十六烷基三甲基溴化铵,CTAB;阴离子∶十二烷基苯磺酸钠,SDBS∶非离子,曲拉通100,TX100)对苯并[a]芘(BaP)在黑炭表面吸附解吸的影响.结果表明,3种表面活性剂的存在均会增加BaP在黑炭表面吸附的非线性程度.CTAB的存在可以促进BaP在黑炭表面的吸附同时抑制了BaP的解吸,然而SDBS的存在降低了BaP在黑炭表面的吸附并增加了吸附过程的可逆性.与CTAB和SDBS不同,TX100对BaP在黑炭表面吸附解吸的影响取决于其添加浓度.低浓度的TX100(50 mg.L-1)能够促进BaP在黑炭上的吸附并抑制BaP的解吸,吸附能力参数Kd值(在ce=50μg.L-1下)从188 062 mL.g-1增大到264 179 mL.g-1,解吸滞后指数HI从0.44降低到0.39.随着TX100浓度增加到150 mg.L-1和200 mg.L-1,TX100对BaP的吸附表现出抑制作用并能够促进BaP的解吸,Kd值(在ce=50μg.L-1下)从188 062 mL.g-1分别降低到182 751 mL.g-1和178 730 mL.g-1,解吸滞后指数从0.44分别升高到0.65和0.70.本研究为预测多环芳烃在表面活性剂污染的环境中的分布特征和最终归趋提供了理论依据.     

Changes in the sorption, desorption, distribution, and availability of copper, induced by application of sewage sludge on Chilean soils contaminated by mine tailings

The effect of mine tailings and sewage sludge was evaluated on sorption, desorption, availability and distribution of copper in two soils, one high (sandy soil) and one low in copper (clay soil). In both soils contaminated by mine tailings the copper sorption capacity and the affinity of the substrate for the metal decreased substantially compared to the uncontaminated soils, however, the sorption remained always high in the clay soil substrates. In the substrates with sandy soil, the high Cu content and lower clay content were determining factors in the lower magnitude of the sorption. Similarly, metal desorption was closely related to these two parameters, and it was higher in clay soil with lower pH. In general, the application of sewage sludge favored the sorption of Cu in soils contaminated and uncontaminated with mine tailings, and in all cases desorption decreased, an effect that remained for at least 30 days. Simple extraction of Cu with CaCl2 and diethylenetriaminepentaacetic acid gave contradictory results, so a careful choice of the procedure is required, depending on the level of metal in the soil and on the acting principle of the extracting agent. In that relation, more complete information on the changes in the metal forms was obtained by application of the sequential extraction procedure proposed by the European Community Bureau of Reference.     

西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征

为估算辽河吸附态氨氮入海通量,采用平衡吸附-解吸法研究了西辽河不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征. 结果表明:不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征均符合Langmuir和Freundlich吸附-解吸等温式;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮饱和吸附量较大,分别为3 643.82和2 693.71 mg/kg,相当于粗砂的8.04和5.94倍;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态氨氮的入海通量分别为170.10和164.52 mg/kg. 占沉积物氨氮吸附总量的14.99%;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮解吸比例较小,分别为30.66%和42.04%,入海后可分别为上覆水提供氨氮52.15和69.16 mg/kg;黏粒级和粉粒级沉积物所吸附的氨氮是氮素循环的重要组成部分;黏粒和粉粒级沉积物的腐殖质含量远远高于粗沙,在其所形成的团聚体结构中存在的孔隙填充方式——氨氮吸附是导致黏粒和粉粒级沉积物饱和吸附量较大、解吸比例较低的根本原因.      

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%）.