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.     

石灰对土壤吸附镉行为及有效性的影响

酸性红壤上添加石灰显著增加土壤对镉的吸附量并降低吸附态镉的解吸量。但石灰用量较低时,镉的解吸率反而比未施石灰时增加。盆栽试验亦表明,在石灰用量较低时,土壤pH虽有所升高,但小麦和黑麦草植株镉含量降低不明显甚至有所升高;只有较高的石灰用量使土壤pH得以明显升高,植株吸镉量才能明显降低。对这一现象的原因进行了讨论。      

细菌在黄土上的吸附／解吸特征及吸附量对土壤石油降解的影响

本文通过室内实验,研究了细菌在黄土上的吸附解吸特征,并探讨了其在黄土上的吸附量对土壤石油降解的影响。结果表明,细菌在黄土上的吸附符合Langmuir等温吸附方程,当菌液浓度较低时,吸附量随浓度增加而急剧上升,随着菌液浓度进一步增加,吸附量随浓度的增加渐渐平缓;细菌在黄土上的解吸作用极弱,一旦被吸附后,较难被解吸,解吸量平均仅是吸附量的1％;随着细菌在土壤上吸附量的增加,降解率相应提高。当土中含油量为3．52％,菌液浓度为1．0×10^8个／ml,经过30d后,降解率可达到45％。     

淋洗和淋滤下鼠李糖脂对酸性镉污染土壤的修复效果试验研究

为研究鼠李糖脂对酸性镉污染土壤的治理效果,同时采用淋洗和淋滤试验,对比研究了两种处理方法对酸性镉污染土壤的修复效果。淋洗试验结果表明:鼠李糖脂能有效解吸人工镉污染土壤中的镉,且在淋洗时间为0～24h内对土壤中镉的解吸速率最快,在此阶段高浓度鼠李糖脂溶液对土壤中镉的解吸效果低于低浓度鼠李糖脂溶液;经过68h淋洗后,低浓度鼠李糖脂溶液对人工镉污染土壤中镉的解吸量开始衰减,而高浓度鼠李糖脂溶液对人工镉污染土壤中镉的解吸量则持续增加,此阶段高浓度鼠李糖脂溶液对土壤中镉的解吸效果优于低浓度鼠李糖脂溶液,且对土壤中镉的最高解吸量达到144.45mg/kg,其解吸过程符合准二级吸附动力学方程。淋滤试验结果表明:经过168h淋滤后,天然镉污染土壤中镉的去除率达到62.84%,且淋滤后土壤中镉的含量低于《土壤环境质量——农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)中土壤镉污染的风险筛选值。在治理酸性镉污染土壤时,淋滤的处理效果优于淋洗,该研究结果对治理酸性镉污染土壤具有一定的参考价值。     

重金属镉在黑土和棕壤中的解吸行为比较

采用一次平衡法对Cd²⁺在黑土和棕壤2种土壤类型中的解吸行为进行了比较研究.结果表明,Cd²⁺在2种土壤中的解吸行为均有明显的滞后性.相对于棕壤,Cd²⁺在黑土中的解吸有更长的滞后阶段.Cd²⁺在2种土壤中的解吸过程是一个快速反应的过程,当解吸平衡时间在30min左右时,吸附态Cd²⁺的解吸量能达到总解吸量的90%以上.Cd²⁺在2种土壤中的解吸效率都比较低,相对于总吸附量而言,Cd²⁺在黑土和棕壤的解吸百分比分别低于9.0%和15.1%.解吸速率随着初始浓度的增加而升高,但随着解吸量和解吸时间增加而下降,土壤性质对解吸速率的下降并没有明显的影响.Freundlich方程是描述Cd²⁺在这2种土壤中等温解吸的最佳方程,而Elovich方程是描述其在这2种土壤中解吸动力学变化的最佳方程.     

冻融作用对酸化土壤中NH_4~+吸附特性的影响研究

以吉林农业大学长期定位试验田土壤为研究对象,采用室内模拟冻融环境和振荡平衡的方法,探讨冻融作用对NH+4在酸化土壤中吸附特性的影响。结果表明,随着冻融周期的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小;冻结时间对酸化土壤吸附NH+4的影响不明显;随着冻前含水量的增加,酸化土壤对NH+4的吸附量逐渐减小,对NH+4的吸附量由大到小排列为:15%25%35%。酸化土壤对NH+4的吸附过程能很好地利用Langmuir方程拟合,冻融作用促进酸化土壤中NH+4的释放,增加了NH+4流失风险。     

固定化菌剂载体材料腐解产物对污染土壤中芘解吸的影响

以老化120 d初始浓度为20 mg·kg-1的人为芘污染土壤为研究对象,利用批量吸附-解吸实验,分析了固定化菌剂载体材料玉米芯腐解产物(水溶性和非水溶性)对污染土壤芘解吸的影响.结果表明:1腐解产物的加入不仅提高了土壤中芘的快速解吸分数,而且大大增加了土壤中芘的解吸率.腐解1 d和120 d非水溶性腐解产物的加入使土壤芘解吸率由20.0%分别增大到81.8%和84.5%;腐解1 d和120 d水溶性腐解产物的加入使土壤芘解吸率由约40.0%分别增大到89.6%和88.5%.2与未腐解玉米芯吸附量相比,腐解1 d和120 d的玉米芯对芘的吸附量分别增大了9.4和16.6倍.而腐解1 d和120 d后获得的水溶性产物能够使XAD-2树脂吸附量增加1.5和3.1倍.以上结果表明固定化材料可以通过吸附或活化作用促进土壤残留污染物的释放.     

农田灰钙土中有机质和碳酸钙对Zn吸附-解吸行为的影响

采用序批平衡法,研究了Zn在去除有机质及去除碳酸钙前后灰钙土的吸附-解吸行为.结果表明,在试验土壤中吸附量均随着加入Zn浓度的增加而增加,且去碳酸钙土对Zn吸附固定能力明显低于灰钙土,即有机质对灰钙土Zn的吸附影响小于碳酸钙;去有机质及去碳酸钙前后灰钙土对Zn的吸附过程不适合用 Langmuir方程描述,而 Freundlich方程能够很好地拟合,调整后的决定系数R2￠均大于0.90,达到极显著水平(P<0.01);去除有机质和碳酸钙后灰钙土对Zn的解吸率都升高,且灰钙土去碳酸钙后解吸率略高于去有机质;去除有机质及碳酸钙前后灰钙土的解吸量均随吸附量的升高而升高,且去碳酸钙土解吸量最大,去有机质土次之,灰钙土最小;土壤有机质和碳酸钙对Zn均有较强的络合吸附效应,能有效降低Zn的迁移活性,从而促进吸附,抑制解吸.     

冻融作用对大兴安岭典型森林土壤活性有机碳和氮矿化的影响

于2017年10月采集大兴安岭地区樟子松林和白桦林两种典型林型下0～10、10～20、20～30 cm土壤,采用室内模拟冻融实验研究了冻融循环下土壤活性有机碳变化趋势和氮素矿化特征.结果表明:①随着冻融次数增加,土壤溶解性有机碳(DOC)和土壤微生物量碳(MBC)均表现为先增加后降低的趋势,冻融作用在显著增加了土壤DOC含量的同时降低了土壤MBC含量(p0.05),冻融温差对活性碳影响不明显(p0.05);冻融过程中樟子松林0～10 cm土壤DOC含量高于白桦林,10～20、20～30 cm土壤DOC含量低于白桦林,而樟子松林各层土壤MBC含量始终高于白桦林.②随着冻融次数增加,土壤铵态氮表现为先减少后增加的趋势,而硝态氮表现为先增加后减少的趋势,冻融作用显著增加了土壤铵态氮和硝态氮含量(p0.05),较大的冻融温差会促进氮矿化(p0.05);冻融过程中白桦林土壤铵态氮和硝态氮含量始终高于樟子松林.③两种林型下土壤DOC、MBC、铵态氮和硝态氮含量均随着土层深度的增加而降低(p0.05).以上结果表明,冻融作用导致森林土壤DOC含量流失而影响了土壤碳库的积累,但有利于无机氮的累积,为植物生长提供了氮素肥力,且不同植被类型土壤碳、氮含量对冻融作用的响应存在一定的差异.     

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.     

环境材料对污染土壤中Pb、Cd和As的吸附解吸研究

通过模拟实验考察了环境材料沸石(FS)和蛇纹石(SS)在不同pH值下对土壤Pb、Cd、As的吸附与解吸结果,探索环境材料对土壤重金属的固化效果。结果表明:对于Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)污染土壤,土壤吸附量随pH升高而增加;在酸性条件下,SS促进土壤对Pb(Ⅱ)的吸附;在碱性条件下,FS促进土壤对Cd(Ⅱ)的吸附;同时SS与FS使土壤对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量大幅度降低。SS促进土壤对AsO-2的吸附,但该吸附量与pH变化无关;SS对AsO-2的解吸量影响不大,且该解吸量随pH升高而升高。SEM分析可知,FS与SS吸附重金属后形态变化显著。可见所用的环境材料对重金属Pb、Cd、As有明显的固化作用。     

Hg在玲珑金矿区典型农田土壤中的吸附特征研究

采集烟台玲珑金矿区不同性质的土壤,通过吸附解析实验研究了矿区2种典型农田土壤对重金属汞的吸附特征.等温吸附-解吸实验结果表明,酸性土壤对Hg（Ⅱ）的平均吸附率高于中性土壤,中性土对Hg（Ⅱ）的最大吸附量为156.9μg/g,酸性土达到201.38μg/g.2种土壤结合Hg（Ⅱ）的解吸量和解吸率都较低,且酸性土的解吸率（...     

Cadmium adsorption in montmorillonite as affected by glyphosate

Behaviors of soil heavy metals are often affected by coexisting herbicides due to their physical and chemical interaction. Effect of glyphosate, an herbicide containing -PO~3- and -COOH groups, on cadmium adsorption in montmorillonite was studied in detail. The results showed that the cadmium adsorption quantity in montmorillonite increased with increasing soil solution pH and cadmium concentration as usual, but decreased with glyphosate, which is due to the formation of a low affinity complex of Cd and glyphosate and decreasing solution pH induced by glyphosate addition. When the equilibrium solution pH was below 6.7, glyphosate has little effect on cadmium adsorption, but when the equilibrium solution pH was above 6.7, glyphosate significantly decreased cadmium adsorption quantity in montmorillonite. In addition, the adding order of Cd and glyphosate also influenced Ccl adsorption quantity in montmorillonite.     

土壤有机质对土霉素在土壤中吸附-解吸的影响

采用批量平衡方法,研究了土霉素在原土及去除有机质土壤中的吸附和解吸.结果表明,土霉素在原土和去除有机质土壤中的吸附和解吸等温线均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,在不同土壤以及不同土壤处理中的拟合相关系数(r)均达到极显著水平.去除有机质能够降低土霉素在土壤中的吸附容量(lgKf),但增加了吸附强度(1/n).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在所设土霉素浓度范围内,土霉素在褐土和红壤中的平均滞后系数(HIa)分别为0.039和0.015;去除有机质后的褐土和红壤对土霉素的解吸滞后现象显著增强(P<0.01),其HIa分别增加到0.068和0.028.     

Interaction of Cd and citric acid, EDTA in red soil

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＣａｄｍｉｕｍ,ｅｘｉｓｔｅｄｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌｓｏｉｌｏｒｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ,ｃｏｍｅｓｆｒｏｍｔｗｏｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｎａｔｕｒａｌｐｒｏｃｅｓｓａｎｄａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ.Ｃａｄｍｉｕｍｆｒｏｍｔｈｅｌａｔｔｅｒｏｎｅｍｏｓｔｌｙａｐｐｅａｒｅｄｏｎｓｏｉｌｓｕｒｆａｃｅｔｈｕｓｉｔｉｓａｇｒｅａｔｔｈｒｅａｔｔｏｈｕｍａｎｂｅｉｎｇｓ,ａｎｉｍａｌｓａｎｄｐｌａｎｔｓ(Ｎａｉｄｕ,1998;Ｐｕｌｓ,1991).…     

硒对菜地土壤镉微区分布及其吸附解吸特性的影响

以南方酸性黄棕壤为研究对象,采用根箱进行小白菜种植,研究了不同剂量的外源硒(0、0.25、1.00 mg·kg-1,以Se计)处理下,小白菜根际与非根际土壤Cd的含量变化;同时,通过Langmuir和Freundlich吸附模型进一步分析了经Se(0、0.25、1.00 mg·kg-1)预处理并经历过小白菜生长的根际与非根际土壤对Cd的吸附与解吸特性.结果表明,在Cd含量较低(0.50 mg·kg-1)的土壤中,低剂量的Se处理(0.25 mg·kg-1)根际土壤与非根际土壤的Cd含量均高于Se剂量为0、1.00 mg·kg-1的两个处理;在Cd含量较高(5.00 mg·kg-1)的土壤中,不同剂量的Se处理未能对土壤中Cd含量造成显著差异.通过吸附解吸试验及Langmuir和Freundlich两种吸附模型的模拟,发现根际土壤对Cd的吸附容量和吸附能力均小于非根际土壤,且根际土壤Cd的非专性吸附比率大于非根际土壤,表明小白菜的生长能够改变根际土壤对重金属Cd的吸附解吸特性,增加土壤中Cd的环境风险;然而,在本实验剂量范围内,外源Se预处理并未显著改变小白菜土壤Cd的吸附解吸特性,尚不足以证明Se通过影响小白菜根系分泌物等微域环境进而改变土壤重金属Cd的吸附解吸等环境化学行为.     

去除氧化铁对Al在土壤中吸附-解吸的影响

用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)法研究了去除土壤中的氧化铁后Al的吸附-解吸特征的变化情况.结果表明,在pH值<4.5条件下,去除氧化铁可使土壤对Al的吸附量有所增加,这种变化在赤红壤中尤为明显;而此后随pH值的升高,原土和去铁土对Al的吸附量基本相等.造成该现象的原因可归纳为去除氧化铁能降低土壤的电荷零点(ZPC)和增加土壤表面负电荷的数量,从而增强了土壤表面与离子之间的静电引力.另一方面,去除氧化铁后Al的解吸量也增加.其原因是与原土相比,去铁土吸附Al的机理中包含有部分静电吸附,这从离子强度对去铁土吸附Al的影响实验能得到较好的验证,因为在pH值<4.5时,提高离子强度将降低Al的吸附量,用高岭石做参考材料时也发现了类似的现象.     

蒙脱石-OR-SH复合体材料对土壤镉的钝化及机制

通过吸附解吸实验、盆栽实验及材料的表征测试分析,探讨了蒙脱石-OR-SH复合体对土壤中Cd的钝化效果和机制.结果表明,蒙脱石改性后对镉的饱和吸附容量明显提高;蒙脱石-OR-SH复合体对Cd2+的吸附很稳定,不易解吸;在原土、Cd 3mg·kg-1和Cd 10 mg·kg-1污染土上,添加蒙脱石-OR-SH复合体能够不同程度地提高作物产量,小白菜Cd含量分别比对照降低61.00%、62.10%和83.73%.表征测试显示,Cd成功地吸附到了复合体上,并与巯基发生了配位反应,复合体表面的絮状物增多.蒙脱石-OR-SH复合体与镉的反应机制除了静电吸附、离子交换吸附和羟基配位吸附外,主要存在巯基配位吸附.