低分子量有机酸对三峡水库消落区土壤中汞赋存形态及其活性的影响

为研究植物根系分泌物的主要成分——低分子量有机酸对土壤汞的活化作用,利用室内模拟实验,通过分析不同浓度的柠檬酸、酒石酸和草酸溶液对三峡库区消落带土壤中汞赋存形态的影响及其随培养时间的变化特征,探究了低分子量有机酸对汞迁移能力和生物有效性的作用.结果表明,柠檬酸可增强土壤汞的迁移能力,而草酸和酒石酸则表现出软弱的抑制作用.3种低分子量有机酸均能明显地增强土壤中汞的生物有效性,整体活化效果为:柠檬酸酒石酸≈草酸.有机酸对土壤中汞形态的作用随其浓度的增加而增强,且当浓度为15 mmol·L~(-1)(柠檬酸)、10 mmol·L~(-1)(酒石酸和草酸)时开始趋于稳定.在15 mmol·L~(-1)柠檬酸培养的土壤中,汞形态分布的变化随培养时间的延长而愈加显著,直到14d时才基本停止,此时胃酸溶解态汞增加最为明显,其主要来自于部分被活化的强络合态汞.     

低分子量有机酸对岩源磷释放的实验研究

低分子量有机酸是微生物和植物根系分泌物中重要的组成部分.采用浸泡实验比较了4种常见低分子量有机酸(草酸、酒石酸、柠檬酸、苹果酸)对巢湖北岸东部富磷地层中岩源磷的释放量,并对浸提后的部分残渣进行磷的赋存形态分析.结果表明,当有机酸浓度小于5mmol·L-1时,柠檬酸的释磷量最大;大于5mmol·L-1时,草酸和酒石酸的释磷量最大,此时释磷量与有机酸的浓度具有一定的线性关系,其增加趋势远大于浓度小于5mmol·L-1时的增加趋势,而其中草酸和酒石酸又远大于柠檬酸和苹果酸.在有机酸溶液终止pH≥4时,有机酸溶液终止pH与释磷量有较好的线性关系.在50mmol·L-1相同浓度时,草酸对各赋存形态磷转化作用均最大,酒石酸次之.而4种酸对有机磷释放率最大,均高达97%以上,对闭蓄态磷的释放率最小.     

模拟三峡库区消落带优势植物根系低分子量有机酸对土壤中铅的解吸动力学

三峡库区消落带落干期时会生长大量植被,其根系分泌的低分子量有机酸会对消落带土壤中重金属的活化带来一定影响,为此,本研究通过水培法以及利用去离子水直接浸提其根际土测出三峡库区优势植物狗牙根和稗草根系分泌的低分子量有机酸种类和含量,并模拟优势植物所分泌的单一有机酸和混合有机酸分别对消落带土壤中的铅(Pb)进行解吸,探究其对消落带土壤中铅的解吸动力学.结果表明,狗牙根根系分泌的低分子量有机酸种类和含量均大于稗草,其中柠檬酸、丙二酸、乙酸、苹果酸是两种植株根系均分泌的有机酸,且乙酸含量最高,分别为0.765 mmol·kg-1、0.261 mmol·kg-1,而在狗牙根和稗草根际土中均检测到柠檬酸、丙二酸、乙酸;选取柠檬酸、丙二酸、乙酸对消落带土壤中铅进行解吸时,发现当有机酸浓度≤1 mmol·L~(-1)时,有机酸解吸量由高到低为:丙二酸柠檬酸乙酸;而当有机酸浓度1 mmol·L~(-1)时,有机酸解吸量由高到低为:柠檬酸丙二酸乙酸,且低分子量有机酸在土壤中含量低时,抑制土壤对Pb的解吸;含量高时,促进土壤对Pb的解吸.在解吸过程中,0~240 min为快反应阶段,240 min后为慢反应阶段,准二级动力学方程拟合效果最好.     

小分子有机酸对蛇纹岩发育土壤Ni、Co的活化影响

研究了不同浓度的柠檬酸、草酸、苹果酸对蛇纹岩发育土壤镍(Ni)、钴(Co)的活化效果.结果表明,在较低浓度(<10mmol/L)时,3种有机酸对土壤中的Ni、Co活化效果均较差.柠檬酸对元江、墨江土壤Ni的最大活化比例分别为9.1%、12.9%,远大于其他2种有机酸(P<0.05).各有机酸活化能力的大小为柠檬酸>草酸>苹果酸,同时Ni、Co活化量之间存在一定的相关性.基于结合率与Ni、Co活化量的考虑,在蛇纹岩发育土壤的化学修复或螯合诱导植物修复中,10～30mmol/L的有机酸是较为适合的浓度.草酸在50mmol/L时,对Ni、Co的活化效果有所降低.     

低分子有机酸对土壤中Cu化学形态的影响

向石英砂岩坡积物发育的红壤中添加系列浓度CuSO4模拟土壤Cu污染,然后加入不同浓度的低分子量有机酸培养,采用改进的BCR连续提取法评价低分子有机酸对重金属Cu形态的影响.结果表明,对不同程度的Cu污染(Cu 0～400mg·kg-1)土壤,随着有机酸添加浓度的升高,最具活性的弱酸溶解态Cu含量均有不同程度的提高,土壤重金属Cu得到活化;Cu活化效果随柠檬酸浓度升高而升高,随酒石酸和草酸浓度升高呈先上升后基本不变趋势;整体活化效果是柠檬酸>酒石酸≈草酸.可还原态Cu随着有机酸浓度的增加而减少,其中添加柠檬酸的处理减少最明显.当有机酸浓度为10 mmol·kg-1、20 mmol·kg-1时,酒石酸和草酸、柠檬酸活化Cu效果分别达到最优.     

醋酸-醋酸铵缓冲体系中柠檬酸、草酸和苹果酸对高岭石的溶解特征

采用间歇法(batch method)模拟研究醋酸-醋酸铵缓冲体系中柠檬酸、草酸和苹果酸三种低分子量有机酸对高岭石的溶解特征。结果表明:柠檬酸、草酸和苹果酸三种有机酸均能显著促进高岭石的溶解,溶解能力都是随其浓度和酸度的升高而增强;当有机酸浓度为1mmol/L,pH3.5时,草酸>柠檬酸>苹果酸;pH5.5和pH4.5时,柠檬酸>草酸>苹果酸;而当有机酸浓度≥5mmol/L时,草酸>柠檬酸>苹果酸,且对高岭石的溶解能力都大于无机酸。当柠檬酸、草酸和苹果酸浓度为1mmol/L时,反应级数(nHL)分别为0.09、0.27和0.18,速率常数(kHL)分别为4.03×10-13、2.62×10-12和4.73×10-13;当其浓度为5mmol/L时,其反应级数(nHL)分别为0.16、0.37和0.16,速率常数(kHL)分别为1.38×10-12、2.32×10-11和4.97×10-13;其浓度为10mmol/L时,反应级数(nHL)分别为0.18、0.34和0.16,速率常数(kHL)分别为2.17×10-12、2.60×10-11和6.05×10-13。对于柠檬酸和草酸而言,在促进高岭石溶解的作用上,相对于质子,配体的贡献是主要的;而对于苹果酸而言,配体的贡献是次要的。配体促进溶解速率(RL)可以用配体浓度的指数形式来表示。对柠檬酸、草酸和苹果酸而言,pH5.5时,分别为RL=10-13.01[配体]0.23、RL=10-13.28[配体]0.70和RL=10-13.72[配体]0.38;pH4.5时,分别为RL=10-13.00[配体]0.51、RL=10-13.03[配体]1.05和RL=10-14.07[配体]0.77;pH3.5时,分别为RL=10-12.99[配体]0.64、RL=10-12.72[配体]0.89和RL=10-14.61[配体]1.69。     

模拟根系分泌物对土壤吸附菲的影响

采用批量平衡试验方法,研究了模拟根系分泌物(ARE)对黄棕壤、棕红壤和红壤吸附菲的影响.结果表明,3种土壤对菲的等温吸附曲线均为线性,加入ARE后,土壤吸附菲的分配系数(Kd)和有机碳标化的分配系数(Koc)显著降低,且降低量随着ARE浓度的增加而增大,表明ARE抑制了土壤对菲的吸附.土壤有机质含量越低,ARE对土壤吸附菲的抑制作用越明显.分析土样吸附菲的平衡溶液中水溶性有机质(DOM)浓度,发现加入ARE后土壤有机质含量略有降低(1.64%),而DOM浓度增大,DOM与菲的结合作用对土壤吸附菲的抑制作用增强,这可能是ARE抑制土壤吸附菲的主要原因.     

三种低分子量有机酸对红壤中HCHs释放行为的影响

采用自行设计的动力学试验装置,研究了3种低分子量有机酸(草酸、酒石酸和柠檬酸)和水对红壤中六氯环己烷(HCHs)的释放动力学行为.结果表明,10mmol/L的低分子量有机酸溶液可使HCHs的释放百分率增加7%～25%,特别在淋洗液的前200mL更为明显.水对HCHs的释放动力学数据用表观一级动力学方程拟合较好,有机酸对HCHs的释放行为更符合抛物线方程、Elovich方程或双常数方程,说明低分子量有机酸的存在使HCHs的释放机理复杂化,推测与有机酸对矿物的溶解、对矿物表面固有有机质结构的干扰有关.     

水溶性有机质对土壤及底泥中汞吸附行为的影响

以重庆市2种耕作土(黄壤和中性紫色土)及鱼塘底泥为试验材料,分别添加提取自腐殖土的DOM(DOMh),提取自稻草的DOM(DOM)和提取自污泥堆肥的DOM(DOMa),研究DOM对土壤及底泥中Hg的吸附行为的影响.结果表明.DOM对土壤及底泥中汞的吸附行为均有一定的抑制作用,这种抑制作用与DOM种类和试验材料的性质有关.添加不同来源的DOM,对Hg的抑制作用具体表现为:DOMh>DOMr>DOMa;添加同一种DOM时,对Hg吸附的抑制作用表现为鱼塘底泥>紫色土>黄壤.     

几种低分子量有机酸和氨基酸对黄棕壤吸附菲的影响

采用批量平衡试验方法,研究了根系分泌物中几种常见的低分子量有机酸(LMWOA)和氨基酸对黄棕壤吸附菲的影响.结果表明,在供试有机酸和氨基酸的影响下黄棕壤对菲的等温吸附曲线仍呈显著的线性关系,分配作用是黄棕壤吸附菲的主导机制,供试LMWOA和氨基酸对黄棕壤吸附菲有抑制作用,且加入量越大,抑制作用越强.与氨基酸相比,LMW...     

小分子有机酸对紫色土及其溶液中Pb的赋存影响

以紫色土中铅(Pb)为研究对象,采用以0.01 mol·L~(-1)硝酸钠(NaNO_3)为背景电解质的一步提取法,研究了不同浓度下乙酸,酒石酸和柠檬酸对土壤中Pb的释放作用,并通过土壤重金属形态的分步提取法和地球化学平衡软件Visual MINTEQ v3.0,进一步分析和预测了小分子有机酸作用下土壤中Pb以及土壤溶液中Pb的形态变化.在此基础上,分析了小分子有机酸对Pb作用的环境意义与环境风险.结果表明,3种小分子有机酸均显著增加了紫色土中Pb的释放量,活化效果表现为柠檬酸酒石酸乙酸.在有机酸作用下,土壤中交换态Pb总量增加,碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb总量降低;土壤溶液中Pb以有机结合态为主,占总Pb质量的45.16%~75.05%,游离态次之,占22.71%~50.25%,且随着浓度增加,柠檬酸和酒石酸作用下的土壤溶液中的游离态Pb和无机结合态Pb增加,而有机结合态Pb减少,乙酸则呈相反趋势.总体上看,小分子有机酸提高了紫色土中Pb的生物有效性,且存在地下水的淋溶风险,其中柠檬酸的淋溶风险远大于酒石酸和乙酸.     

模拟淹水条件下紫色土镉的释放特征及影响因素

研究了在模拟淹水条件下紫色土镉的释放迁移特征及影响因素 .结果表明 ,土壤初始镉污染水平、水体初始酸度和有机酸组成显著影响土壤镉向水体的迁移释放 .土壤初始镉浓度每增加 1mg·kg-1,淹水平衡后水体中镉的浓度增加 0 0 0 6—0 0 0 7mg·L-1.当水体初始pH <6时 ,镉的释放量随pH的降低呈线性增加 ,每降低一个pH单位 ,水中镉浓度平均将增加 0 0 6mg·L-1.水体中多种有机物共存时对土壤重金属的释放存在复杂的交互作用 .草酸、柠檬酸、EDTA以及草酸、柠檬酸、富里酸、EDTA共存时显著促进土壤镉的释放 ;而草酸、柠檬酸、富里酸共存时 ,反而抑制了土壤镉的释放 .讨论了淹水过程中镉的释放与体系pH、Eh 变化之间的关系 .     

有机酸对污染底泥中Zn和Pb浸出的影响

采用2种污染底泥,比较研究3种低分子有机酸及pH值对底泥中重金属Zn和Pb浸出的影响.结果表明,3种低分子有机酸对供试底泥中Zn和Pb都具有浸出作用,有机酸对Zn的浸出能力大小为:柠檬酸>苹果酸>酒石酸;对Pb浸出能力大小为:柠檬酸>酒石酸>苹果酸.Zn、Pb的浸出浓度随有机酸浓度的升高和pH值的降低而增加,有机酸对重金属的浸出能力大于无机盐.在有机酸条件下,底泥中重金属的浸出能力为:Zn>Pb.     

五种红树植物根区原位溶解性有机物(DOM)浓度及其荧光构成分析

红树植物对根际微生物群落产生影响,应与其根区微域中的溶解性有机物(dissolved organic matter,简称DOM)密切相关.采用总有机碳(TOC)分析仪和三维荧光分析法对5种主要红树植物建群种的DOM浓度和组分进行原位采样与测定.根际土和非根际土孔隙水DOC的总平均值分别为207.87 mg·L-1、144.51 mg·L-1.从三维荧光光谱图及荧光特征值r和荧光指数FI判断,根际土中有机物浓度及成分均大于非根际土中,根际土孔隙水DOM的内源性较非根际土中强,外源输入的腐殖酸量大于富里酸量.     

Characteristics and distribution of low molecular weight organic acids in the sediment porewaters in Bosten Lake, China

The composition and vertical profiles of low molecular-weight organic acids (LMWOAs) and the contribution of them to dissolved organic matter (DOM) in sediment porewaters in Bosten Lake, Xinjiang, China were investigated. The results showed that total concentration of LMWOAs was up to 94.5 μmol/L and their proportion in DOM was 5.6%, suggesting that LMWOAs were important chemical components in DOM in lake sediment porewaters. Among the seven LMWOAs, pyruvic and acetic acid had the highest concentrations with 26.30 and 8.31 μmol/L, accounting for 51.4% and 14.92% of LMWOAs, respectively. Trifluoroacetic and sorbic acid had the lowest concentrations, indicating that the compositions of LMWOAs in relative reducing environments were largely different from those reported in glacier, atmosphere and soils. The concentrations of lactic, acetic, formic, sorbic and oxalic acid decreased with increasing depth, probably relating to stronger microbial activities in the initial stage of early diagenesis. Trifluoroacetic acid was mainly anthropogenic with its concentration, showing a diusive trend from the surface to bottom sediments. The concentrations of lactic acid and nitrate generally showed a consistent profile. The increasing concentration of pyruvic acid in the vertical profile was just opposite to that of sulfate, revealing a significant negative relationship between them. Oxalic acid remained constant except for an obvious peak at 6 cm depth. The results indicated the diversities in sources and behaviors for various LMWOAs during early diagenesis in sediments.