交沙霉素在土壤中的吸附特性及垂向迁移机制

文章针对畜禽养殖基地大环内酯类抗生素的污染问题,研究了交沙霉素(JOS)的吸附动力学、热力学特性以及垂向迁移机制,并基于土壤吸附和土柱迁移试验,得出以下结论:(1)吸附动力学实验表明,第16小时达到吸附平衡状态,Elovich方程能够更好地拟合土壤中JOS的动力学吸附过程.等温吸附实验表明,Freundlich模型对土壤中JOS的等温吸附过程拟合效果更好,最大吸附容量为187.74 mg/kg.(2)增大抗生素初始浓度对土壤吸附JOS起促进作用;土壤溶液pH为7.5时吸附能力最强;Ca2+对土壤吸附JOS的抑制作用强于Na+,而Fe3+对土壤吸附JOS有明显的促进作用.(3)增加施药量能提高JOS在土柱中的垂向迁移能力,偏中性的淋溶液对土柱试验结果影响很小,碱性环境较中性环境更利于JOS垂向迁移.Fe3+对JOS在土柱中垂向迁移有明显抑制作用,Ca2+对JOS在土柱中垂向迁移的促进作用较强.研究结果可为土壤抗生素污染防治与风险评价提供科学依据.     

不同磷处理对污染土壤中有效态铅及磷迁移的影响

为了研究不同含磷化合物对污染土壤中铅有效性的影响及其在土壤剖面中的迁移状况,对3种不同性质的含磷化合物按含量为2500、5000 mg·kg-1进行了土柱试验.结果表明,对铅污染土壤施入磷酸氢钙(SSP)、磷矿粉(PR)及羟基磷灰石(HA)能显著降低土壤表层CaCl2(0.01 mol·L-1)提取态铅的含量,且有效铅的含量随磷施入含量的增加而显著降低.在施磷270 d后,施入含量为5000 mg·kg-1的磷酸氢钙(SSP5)、磷矿粉(PR5)及羟基磷灰石(HA5)处理土壤有效铅的含量分别比对照降低了86.6%、81.1%和89.7%.对不同深度土壤有效磷和全磷含量分析表明,土壤中施入不同溶解性质的磷显著增加了土壤表层(0～10 cm)的有效磷(Olsen-p)及全磷的含量,土壤中有效磷及全磷的含量随着土柱深度的增加而显著降低.除了SSP5处理外,上述不同磷处理对于大于50 cm深度的土壤中的有效磷和全磷变化没有显著影响,而所有处理对于大于70 cm深度的土壤中有效磷和全磷含量没有显著影响.这表明在铅污染土壤中施入不同性质的磷能显著降低土壤中CaCl2(0.01 mol·L-1)提取态铅的含量,而土壤中施入的磷在土壤垂直剖面的迁移却很少,即使是易溶性的磷酸氢钙(SSP)也不会造成大于70cm深度的土壤剖面中磷含量的显著性差异,其原因可能与土壤胶体对磷的强力吸附有关.     

水溶性有机物对草萘胺在土壤中吸附与迁移的影响

采用批次吸附试验和土柱淋洗试验,研究了绿肥和污泥中水溶性有机物(DOM)对除草剂草萘胺在黄棕壤和石灰性潮土上吸附和迁移影响.结果表明,供试DOM均能明显降低草萘胺在2种土壤上的吸附,促进草萘胺的迁移,在黄棕壤上效果更明显.在所研究的草萘胺和DOM浓度范围内,绿肥DOM(GM)都比污泥DOM(SS)作用显著.草萘胺的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.绿肥DOM和污泥DOM可分别使黄棕壤中草萘胺吸附量比对照处理(不加DOM)减少22.9%和11.3%,使迁移出土体的草萘胺总量提高了73.42%和26.87%,而使潮土中草萘胺的吸附量减少了9.5%和6.5%,迁移出土体的草萘胺总量增加了43.54%和28.29%.因此,农业土壤中溶解性有机物对农药环境行为有一定影响.     

含磷污水淋滤条件下土壤中磷迁移转化模拟实验

以土柱实验为基础，结合磷在土壤中的化学转化机理，将磷在土壤中的形态分为可溶态磷、吸附态磷和沉淀态磷，根据磷在土壤中的迁移转化模拟实验，分析了这3种形态的磷在土壤中迁移转化的规律：可溶态磷进入土壤中，主要随水分作溶质迁移，在迁移的同时，不断转化为吸附态磷和各种沉淀态磷；吸附态磷由可溶态磷生成，并与可溶态磷一起发生沉淀反应生成沉淀态磷，但固着于土壤颗粒上，不发生迁移；沉淀态磷由可溶态磷和吸附态磷生成，在土壤中主要参与化学转化；沉淀态磷在土壤中有随水分迁移的现象。     

重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的吸附和迁移

采用静态吸附和土柱淋溶实验研究了重金属和有机氯农药在沈阳郊区农田土壤中的迁移转化规律.吸附实验结果表明,土壤对Pb和Cd阳离子的吸附大于对Cr(VI)和As(V)阴离子的吸附,对Cr(VI)的吸附大于对有机氯农药六六六(BHC,包括α-BHC、β-BHC、γ-BHC、δ-BHC)和滴滴涕(DDT,包括o,p'-DDT、p,p'-DDT)的吸附能力.土柱淋溶实验结果表明,Cr(VI)和As(V)在耕层土壤中的迁移速度远大于Pb、Cd的迁移速度,α-BHC由于淋溶液初始浓度较低,因而迁移速度较慢.淋溶实验后,具有较高生物可利用性和迁移性的可交换态重金属的相对含量增加了1.2%～5.4%,从而增加了Pb、Cd、Cr和As等重金属对生态系统的威胁.结合吸附和迁移实验结果可知,所研究污染物中,Cr(VI)和As(V)对地下水的威胁较大,Pb和Cd对农业生产的威胁较大,而目前有机氯农药已被国家明令禁止使用,土壤中的部分残留有机氯农药由于土壤的吸附作用,使得其对农业生产的威胁逐渐减小,对地下水的威胁性也较小.     

石油烃在土柱中的纵向迁移行为模拟

通过室内土柱模拟试验研究了石油烃在土壤剖面中的纵向迁移特点及影响因素. 结果表明,淋滤后多环芳烃(PAHs)主要富集在土柱表层,w(PAHs)随深度增加而明显降低,但不同土柱w(PAHs)降幅不同. 饱和烃类化合物组成特征表明,土柱不同深度下饱和烃化合物的组成特征与原土样有明显不同,表明这些化合物在土壤剖面上发生了迁移,但不同化合物(正构烷烃、甾萜类和烷基环己烷)纵向迁移的深度不同,说明饱和烃中不同组分化合物的迁移能力不同. 石油烃组成及质量分数随深度变化特征表明,影响石油烃在土壤中纵向迁移的因素主要有土壤总有机碳(TOC)的质量分数和原油黏度.      

漂白废水中有机氯在湿地土壤中的环境行为

在实验室模拟条件下,研究了漂白废水中有机氯在土壤中的吸附平衡规律和土柱中的迁移特性,同时分析了某造纸废水长期灌溉湿地土壤的可提取有机氯分布特征.结果表明,可吸附有机氯在土壤中的吸附规律符合Freundlich等温式,且在未受灌溉土壤和已灌溉2a土壤中的吸附常数分别为7.341 0和4.950 1,非线性程度常数分别为0.502 4和0.610 8;经漂白废水淋溶的土柱渗滤液中有较多的可吸附有机氯(AOCl)检出,废水中的有机氯被土壤大量的吸附,且在表层中含量最高.经过造纸废水灌溉1、2和3a后的土壤表层可提取有机氯(EOCl)的平均含量分别为4.48、10.35和10.07μg/g,与土壤背景值相比有明显的提高.     

苯胺泄露至土壤中的迁移及应急处置试验模拟研究

通过Batch法研究了土壤吸附苯胺的动力学特征;通过土柱试验模拟了苯胺在土壤中的扩散,同样通过土柱试验研究了两种应急处置方法。试验结果表明,土壤吸附苯胺的反应呈现快速反应和慢速反应两个阶段,以快速吸附反应为主;苯胺在土壤中的扩散浓度与扩散深度的关系可用指数方程表征。通过动力学吸附试验和苯胺在土壤中的迁移试验的结果,确定了挖掘距表面层50ram的污染土壤和在污染表面撒粉末活性炭吸附两种有效的应急处置方法。     

黄河三角洲滨海盐渍土中速效磷的吸附及影响因素研究

针对海水养殖废水排入海洋后其中的磷素对海洋产生的污染问题,研究其被用于灌溉后在土壤中的吸附和影响因素.结果表明:供试土壤剖面各层次速效磷的吸附量随速效磷的浓度升高而迅速增大;海水养殖废水中速效磷的含量一般在0.26 mg/L左右,海水养殖废水用于灌溉土壤完全可以吸附和利用这部分速效磷;在土壤中速效磷的吸附量与吸附所需的时间之间呈对数曲线变化,其相关关系达到了极显著水平;滨海盐渍土对速效磷的吸附规律遵循Freundlish方程;影响速效磷吸附的主要因素为土壤中CaCO3、土壤粘粒、土壤有机质含量和吸附平衡的时间等.     

川中丘陵区典型土地利用方式下磷素迁移的初步研究

通过野外定位观测,对川中丘陵区坡耕地、水田与林地地表径流水中磷素迁移形态、迁移通量进行了初步研究。结果表明,坡耕地、林地磷素迁移以颗粒吸附态为主,水田磷素迁移以水溶性磷为主,所有土地利用类型径流中总磷含量已超过水体富营养化的标准。坡耕地、水田和林地地表径流水中磷迁移的通量分别为0.88 kg/(hm2.a),0.15 kg/(hm2.a)与0.33 kg/(hm2.a)。     

给水厂污泥改良生物滞留填料除磷效果的研究

通过静态吸附实验研究了土壤、给水厂污泥对磷的吸附特性,采用生物滞留模拟柱,考察生物滞留技术对城市径流中磷的去除效果,评价以给水厂污泥改良填料的可行性.结果表明,给水厂污泥对磷的吸附能力远大于土壤.在进水磷浓度为1.0 mg·L-1条件下,传统填料模拟柱出水总磷随着进水量的增加浓度逐渐增大,而改良填料模拟柱表现出稳定的长期去除效果,经7个月的连续运行,改良填料模拟柱出水总磷的浓度仍小于0.050 mg·L-1,满足地表水Ⅲ类水质标准.根据静态吸附实验估算结果,相同的控制条件下,添加4%给水厂污泥的改良填料对磷的吸附能力约为传统填料的4倍.无定型铁铝的沉淀、吸附作用是改良填料截留进水中磷的主要机制,工程应用中可在填料中添加4%~5%比例的给水厂污泥以提高生物滞留设施控制受纳水体富营养化的效果.     

磷在原状土中的淋溶规律

研究磷在原状土中的淋溶规律及不同因素的影响。采用自行设计的原状土淋溶柱,探讨了磷在原状土中的淋溶规律。分别用pH值为4.0、6.8和9.0的淋溶液淋溶原状土,当淋溶液p H值由9.0降至6.8时,磷的总淋出量由2120.mg升至238.1 mg,增幅较小,p H值继续降至4.0,磷的总淋出量增加至271.9 mg;与未酸化的土壤相比,酸化后土壤中,磷的淋出量增加了22.18%,说明土壤酸化会增加磷的流失;以4 d为一个冻融周期,进行了不同冻融频次和冻前含水率的交替冻融试验。结果表明:在冻融频次小于5次时,磷的淋失量与冻融频次呈正相关,当冻融频次大于5次时,磷的淋出量随冻融频次的增加而减小;土壤冻前含水率越大,磷的淋失量也越大,冻前含水率由15%增加到25%时,淋失量由217.3 mg增长到316.2 mg,增长了45.50%。     

PAM对不同坡度坡地产流产沙及氮磷流失的影响

聚丙烯酰胺(PAM)是一种高效土壤改良剂,能影响土壤入渗、产流及溶质迁移、淋失.通过人工模拟降雨试验,研究了5°、15°和25°3个坡度水平下PAM对黄土高原沟壑区黑垆土坡地土壤侵蚀及氮磷流失情况的影响.结果显示:施加PAM后增加了5°和15°坡面的总产流量却减少了25°坡面的总产流量;PAM组初始产沙量较大,8 min以后,施加PAM组与对照组产沙速率出现差异并开始降低,表明施用PAM的起作用时间约为8~10 min,5°、15°和25°3个坡度的减沙率分别为38.2%、3.7%和53.9%.PAM对3个坡度径流中磷浓度有减小作用且不受坡度变化的影响,对5°和15°坡面铵态氮浓度影响不明显,但对25°坡面铵态氮浓度有明显减小作用,此外,PAM的施用能降低铵态氮初始流失浓度.施加PAM能影响土壤水分的再分配过程并减少3个坡度坡面硝态氮和磷的向下淋失.施加PAM后,5°、15°和25°坡面磷流失总量显著减少,减小幅度分别为77.6%、64.5%和85.1%;径流硝态氮流失总量随着坡度的增加先增加后减少,在15°~20°之间存在改变PAM对硝态氮影响作用的转折坡度值,PAM处理后的硝态氮流失量与径流量在0.05水平上显著相关,相关系数为0.998;PAM能够显著减少陡坡25°坡面溶解态铵态氮的流失量,减少幅度为60.1%.该项研究结果可为当地PAM的合理有效施用和提高水分及养分利用率提供科学指导.     

Effects of aging process on adsorption–desorption and bioavailability of fomesafen in an agricultural soil amended with rice hull biochar

Biochar has been introduced as an acceptable soil amendment due to its environmental benefits such as sequestering soil contaminants. However, the aging process in biochar amended soil probably decreases the adsorption capacity of biochar through changing its physico-chemical properties. Adsorption, leaching and bioavailability of fomesafen to corn in a Chinese soil amended by rice hull biochar after 0, 30, 90 and 180 days were investigated.Results showed that the addition of 0.5%–2% fresh biochar significantly increases the adsorption of fomesafen 4–26 times compare to unamended soil due to higher SSA of biochar. Biochar amendment also decreases fomesafen concentration in soil pore water by5%–23% resulting lower risk of the herbicide for cultivated plants. However, the aging process decreased the adsorption capacity of biochar since the adsorption coefficient values which was 1.9–12.4 in 0.5%–2% fresh biochar amended soil, declined to 1.36–4.16, 1.13–2.78 and 0.95–2.31 in 1, 3 and 6-month aged treatments, respectively. Consequently, higher desorption, leaching and bioavailable fraction of fomesafen belonged to 6-month aged treatment. Nevertheless, rice hull biochar was effective for sequestering fomesafen as the adsorption capacity of biochar amended soil after 6 months of aging was still 2.5–5 times higher compared to that of unamended soil.     

猪粪溶解性有机物对紫色土中抗生素迁移的影响

以川中丘陵区广泛分布的石灰性紫色土（坡耕地与果园土）为研究对象,通过批量平衡与填装土柱实验研究了猪粪溶解性有机物（DOM）对氟苯尼考（FFC）与诺氟沙星（NOR）在土壤中吸附-解吸和淋溶特性的影响.结果表明：FFC在紫色土中吸附较弱（K_f =0.34L/kg（坡耕地）和0.85L/kg（果园土））且存在解吸负迟滞现象.当它随猪粪DOM（50~200mg C/L）同时进入土壤时,FFC在两种土壤中的吸附都显著增加（P<0.05）,而猪粪DOM（200mg C/L）预先与土壤发生作用的情况对FFC的吸附促进作用则明显减弱,表明两者对土壤吸附点位存在竞争的同时,猪粪DOM主要以共吸附机制促进FFC在土壤中的吸附;NOR吸附性很强（K_f =405.4L/kg（坡耕地）和516.7L/kg（果园土））,猪粪DOM也能促进NOR在坡耕地土壤中的吸附,而对果园土壤的影响不显著.在20mm/h模拟降雨强度下获得的土柱淋溶穿透曲线表明,FFC极易迁移,在坡耕地土柱中与水流示踪剂Br^-几乎同时穿透,其淋溶总量比果园高11.03%~23.39%;NOR未发生穿透,且96.2%~98.6%残留集中分布在0~3cm表层土壤中.与批量平衡实验结果一致,猪粪DOM使FFC穿透时间延迟0.07~0.13孔隙体积,土柱中残留量增加15.21%~25.96%,而对NOR的淋溶没有影响.FTIR与三维荧光光谱分析表明,猪粪DOM主要由酪氨酸和色氨酸组成,在水相中易与FFC形成复合物.综上,对于弱疏水型抗生素,粪源DOM可通过共吸附机制增加抗生素在土壤中的持留,从而减少其淋溶迁移,而对于强吸附性疏水型抗生素则影响不显著.     

95Zr在土壤中的淋溶与垂直迁移

采用土柱法研究了⁹⁵Zr在浙江省有代表性的3种土壤(小粉土、红黄壤和海泥)中的淋溶和垂直迁移及盐度对其行为的影响.结果显示:①淋溶后收集到的全部淋溶水中95Zr的含量较少,250ml、500ml和750ml 3种不同淋溶水量下,小粉土约占原始引入量的5.33%～7.68%,海泥为0.77%～1.32%,红黄壤几乎为0;且随着总的淋溶水量的增加,被淋溶下的⁹⁵Zr的总量变化不明显,表明⁹⁵Zr一旦被土壤吸附,则不易被解吸;②滞留于土壤中的⁹⁵Zr绝大部分分布在土壤表层,小粉土约有45.99%～50.02%的⁹⁵Zr滞留于0～0.4cm土层范围内,红黄壤和海泥则分别为96.02%～97.16%和95.94%～98.01%;③随淋溶水盐度的增加,表层土(0～0.2cm)中⁹⁵Zr的量明显提高,表明水体盐度增加有助于提高土壤对⁹⁵Zr的吸附率     

施用污泥堆肥及其水溶性有机物对土壤中荧蒽解吸-淋滤的影响

以荧蒽（Fluoranthene）为多环芳烃（PAHs）的代表,通过序批试验及土柱淋洗试验研究了污泥堆肥及污泥堆肥水溶性有机物（DOM）对污染土壤中荧葸解吸和淋滤的影响．施用污泥堆肥实验结果表明,污泥堆肥施入土壤后的短时间内由于带入和产生的DOM而表现出促进土壤中荧蒽的解吸与淋滤,但随着DOM的降解,该作用逐渐消失．污泥堆肥充分腐熟后（腐熟堆肥）因DOM少而稳定的腐殖质等固相有机质含量相对较多,而表现出施用腐熟堆肥后土壤更易对荧葸吸持．单独施用污泥堆肥DOM后的试验,也进一步表明了污泥堆肥DOM的存在确实能促进土壤中荧蒽的迁移,且在相同DOM浓度下,腐熟堆肥DOM对土壤中荧蒽的解吸和淋滤的促进作用明显高于初始堆肥DOM处理,原因在于腐熟堆肥DOM中大分子组分和疏水性组分的含量比初始堆肥的DOM要多．因此,堆肥施用对土壤多环芳烃环境行为或活性的影响是堆肥施人土壤后固相有机质含量及性质和溶解性有机质的含量及性质等综合影响的结果．     

Simulation study on vertical transport of atrazine in soil column

A simulation experiment on vertical transport of herbicide atrazine (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-s-triazine) in soil column was conducted using lysimeter system. The atrazine concentrations in leaching water and soil samples in column at 8 layers with 10 cm thick of each layer were detected by high-performance liquid chromatography. The results show total atrazine amount in leaching water increases nonlinearly with the leaching time and the herbicide application rate, and the atrazine concentrations in column soil decrease with the vertical depth after water leaching. The distribution of atrazine mass in the system after 154 days were that among the applied atrazine, 0.3 ％ is out through leaching water, 1％ is methanol extractable residues in soil, 46 ％ is methanol nonextractable residues in soil, and 52 ％ is other loss (including volatilization and degradation). The study indicates movement of atrazine in agriculture soil may not only have relation to the properties of herbicide, but also to the herbicide application history.     

Simulation study on vertical transport of atrazine in soil column

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｒａｚｉｎｅ (2 ｃｈｌｏｒｏ 4 ｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ 6 ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｏ ｓ ｔｒｉａｚｉｎｅ)ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｈｅｒｂｉｃｉｄｅａｎｄｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃｅｒｔａｉｎａｎｎｕａｌｂｒｏａｄｌｅａｆａｎｄｇｒａｓｓｗｅｅｄｓａｎｄｐｒｉｍａｒｉｌｙｈａｓｂｅｅｎｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｃｏｒｎｏｒｉｎｃｏｒｎ ｗｈｅａｔｄｏｕｂｌｅｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＮｏｒｔｈｅａｓｔａｎｄＮｏｒｔｈｏ…