鄱阳湖湿地土壤中胡敏酸对NH_4~+-N的吸附性能研究

采用国际腐殖协会提出的Na OH提取法,从鄱阳湖湿地土壤5个剖面层提取出胡敏酸,应用红外光谱分析仪对胡敏酸进行表征,并研究其对氨氮的吸附特性。结果表明:Freundlich方程能够更好地描述胡敏酸对NH4+-N的吸附,意味着胡敏酸对NH4+-N的吸附主要表现为线性分配过程;通过吸附前后的红外光谱分析,该胡敏酸主要含有芳香环、脂肪类、羧酸类或是酚类等基团,且在NH4+-N的吸附反应过程中其主要作用可能是羧酸类物质或脂肪族类物质,且主要是通过氢键、质子转移或范德华力等弱作用吸附在胡敏酸上;在氨氮的吸附动力学实验中,得出20~30 cm剖面层的胡敏酸对NH4+-N的吸附速率相对其他4个样要快,这可能是由于该剖面层胡敏酸所含基团活性较强的原因;p H对胡敏酸吸附NH4+-N的影响为,在酸性条件下,随着p H的降低,吸附量越小,而在碱性条件下,吸附量随着p H的升高呈减小;胡敏酸浓度的增加会使氨氮的去除率上升。     

冻融作用对土壤镉动力学吸附解吸的影响

为了研究冻融作用对土壤镉吸附解吸过程的影响,采用人工控温、室内培养方法对土壤进行冻融处理,并通过土壤镉动力学吸附解吸试验,分析了土壤对镉的吸附解吸量、吸附解吸率及吸附解吸速率.结果表明,冻融作用能够促进土壤对外源镉的吸附,镉的吸附量、吸附率和吸附速率均随着冻融次数的增加而增加.同时,冻融作用能减缓土壤对镉的解吸,随着冻融次数的增加,土壤对镉的解吸速率和解吸率降低,土壤镉解吸速率的下降率随冻融次数的增加而增大.     

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%。     

天然斜发沸石粉对溶液中NH4+的吸附机理研究

采用天然斜发沸石粉(平均粒径30μm)进行吸附溶液中NH4+的试验研究,并对系统中金属阳离子的液相和固相含量进行了全程跟踪测定.等温吸附试验、吸附动力学研究结果表明,天然斜发沸石对溶液中NH4+的吸附过程符合Freundlich线性模型(R2=0.996),该吸附过程属于优惠吸附;吸附动力学符合假二级方程(R2>0.99),且随着初始NH4+浓度的增加,吸附反应的优惠程度降低.沸石粉对NH4+的吸附过程中离子交换以Ca2+和Na+为主,Na+首先被交换出来,随着吸附过程进行,Ca2+交换量逐渐增加并超过Na+,两者交换当量分别占39%~60%和35%~57%.由于沸石粉粒径较小,其对NH4+的去除除了依靠离子交换作用外,物理吸附作用的贡献不容忽视.     

苏北某市垃圾填埋场周围地下水氮污染及其形态研究

通过对垃圾填埋场地下水氮污染状况的监测,分析了垃圾填埋场渗滤液的水质特征及其对地下水氮污染的影响。结果表明:垃圾渗滤液含有高浓度的NH4+-N,渗滤液进入土壤后,大量共存离子的竞争吸附减弱了土壤胶体对NH4+-N的吸附能力;土壤中有机质增加后,土壤胶体对NH4+-N的吸附性降低,吸附量减少;且高浓度NH4+-N的存在抑制了硝化作用,从而使大量的NH4+-N未能被土壤胶体吸附转化就随渗滤液继续迁移至地下水中,导致地下水的氮污染主要以NH4+-N为主。     

天然斜发沸石对氨氮的快速吸附特性研究

通过静态摇床试验研究了天然斜发沸石对氨氮的吸附特性,以及沸石投加量和外加金属阳离子对其快速吸附氨氮特性的影响。结果表明,沸石对氨氮的等温吸附过程更符合Langmuir吸附模型,其最大吸附量为12.903mgg;沸石粒径减小,有利于沸石对氨氮的交换吸附,不同粒径沸石对氨氮的吸附均符合准二级动力学过程;斜发沸石中与氨氮进行离子交换的阳离子主要为Na+,其次为Ca2+,随着吸附氨氮浓度的升高或吸附时间的延长,Na+与NH4+吸附去除量的比值呈下降趋势,而Ca2+的比值呈上升趋势。沸石投加量与氨氮去除率和沸石释放至水中的总金属阳离子浓度成正比,随着投加量增加Na+与NH4+吸附去除量的比值由1.222增至1.383;溶液中分别加入40mgL的K+,Na+,Ca2+,Mg2+4种离子,对沸石吸附氨氮产生抑制作用的强弱顺序为K+Ca2+Na+Mg2+。     

拜耳法赤泥吸附废水中Mn~(2+)和NH_4~+的研究

以拜耳法赤泥为吸附剂,研究了赤泥对Mn2+和NH4+的吸附性能及动力学关系,分析了p H、温度、赤泥投入量、吸附时间对吸附效率的影响,以及吸附前后赤泥的矿物学特征。结果表明:在20 m L,p H为5.60的溶液中,投加0.5 g赤泥,50℃,吸附时间为120 min时,赤泥吸附Mn2+和NH4+的效率分别达到99.3%、94.7%,单位质量赤泥吸附量分别为4.05、3.79 mg/g。温度、赤泥投入量、吸附时间的增加有助于提高赤泥对Mn2+和NH4+的吸附效率。赤泥吸附Mn2+和NH4+的过程符合Freundlich吸附等温式,吸附Mn2+符合准二级动力学模型,吸附NH4+符合准一级动力学模型。赤泥吸附Mn2+和NH4+是化学吸附和交换吸附2种作用方式。     

离子交换树脂对高浓度氨氮废水的吸附研究

采用D707、D708两种不同类型的离子交换树脂对高浓度氨氮废水进行吸附处理研究,分析了不同的吸附条件及等温吸附模型对吸附效果的影响.静态吸附实验表明:NH+4的吸附率随树脂投加量的增大而增加,在非碱性条件下树脂对NH+4的吸附率随p H的升高而增加;恒速振荡时间达到90 min以上时两种树脂可吸附平衡,当p H为7时,D707、D708树脂对NH+4的吸附容量分别达到196.1、217.4 mg·g-1;D707、D708树脂对NH+4的吸附属吸热过程,随温度的升高树脂对NH+4的吸附率逐渐增大,在298 K温度下D707、D708树脂吸附NH+4的表观吸附活化能Ea分别为54.67和34.46 k J·mol-1,吸附过程为液膜扩散主控制;树脂对NH+4吸附符合Langmuir吸附等温式;使用2 mol·L-1H2SO4对树脂进行解吸,脱附率达到98%以上,重复实验3次吸附率基本不变.     

pH和有机酸对氟溶出砖红壤中铝离子的影响

研究砖红壤对F-的吸附反应尤其是随后Al3+的释放过程,有助于增进对土壤酸化过程及其环境影响的理解. 在初步揭示出F-吸附反应以及Al3+释放反应的动力学特征基础上,重点考察了pH和有机酸对上述反应的影响. 结果表明:土壤对F-的吸附反应十分迅速,2 min内吸附量即可达到24 h内总吸附量95%,而土壤中不同含铝矿物的溶解度差异使Al3+的释放过程在前15 min十分迅速,释放量可达24 h内总释放量的80%,随后则逐渐减缓. 降低反应体系pH可促进Al3+释放,但会使F-吸附量减少,这是因为伴随Al3+的释放,部分F-又可以AlF络合物的形态重新进入溶液,尽管在低pH条件下,土壤表面以带正电荷为主而有利于F-吸附. 草酸和抗坏血酸对土壤吸附F-均有抑制作用,但对F-溶出土壤Al3+有促进作用. 此外,草酸对土壤铁氧化物的选择性溶解作用,可使更多F-吸附在土壤铝氧化物位点,并导致Al3+释放量增加.      

pH值和离子对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响

根据OECD Guideline 106批平衡实验,研究了pH值、Ca2+浓度和离子类型对诺氟沙星在胡敏酸上吸附特征的影响.结果表明,吸附系数(Kd)随着pH值的增大有先增加后减小的趋势,在pH 4.0和pH 6.0时吸附系数较大.红外光谱表明,pH 3.0有利于诺氟沙星和胡敏酸形成氢键; pH6.0和7.0时胡敏酸的羧基可能与诺氟沙星的氨基形成了肽键.诺氟沙星在胡敏酸上的吸附量和Kd值随着溶液中Ca2+离子浓度的增加而逐渐减小,表明两者之间存在阳离子吸附和竞争吸附.不同类型的阳离子和阴离子的加入都能导致诺氟沙星在胡敏酸的吸附特性存在差异.阳离子的影响趋势主要为价态的影响,即价态越高,在胡敏酸表面吸附位点的吸附能力就越强,对诺氟沙星吸附阻碍作用越显著,表现在诺氟沙星的最大吸附量(Qm)为:M+ (Na+、K+、NH4+) >M2+ (Mg2+、Ca2+、Zn2+);其次受阳离子的离子半径和水解作用的影响.而只有能水解的阴离子才能对诺氟沙星在胡敏酸上的吸附产生明显的阻碍作用.     

三氯乙烯在不同土壤中的吸附特性及其影响因素研究

吸附作用是影响三氯乙烯(TCE)在土壤环境中迁移、归趋的主要过程.采用有机碳含量不同的2种天然土壤以及用H2O2去除低聚合"软碳"和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的4种土壤为吸附剂,考察了有机碳含量及组成、矿物质、TCE初始浓度、溶液pH、土壤含水率、离子强度等因素对吸附TCE的影响.结果表明,TCE在6种土壤上的吸附等温线呈非线性,随有机碳含量增加,土壤对TCE的吸附量增加;但矿物质的吸附贡献率却减小.土壤对TCE的吸附是土壤中有机碳和矿物质的共同作用,以有机碳为主,但矿物质的作用不可忽略;且TCE初始浓度越高,矿物质的贡献率相对越低.土壤中"软碳"的吸附等温线线性较好;而"硬碳"的吸附等温线为非线性.此外,增大离子强度对吸附具有促进作用,而pH和含水率对吸附几乎没有影响.     

利用方式对红壤硝化作用的水分效应的影响

风干过程是土壤水分丢失的过程,研究亚热带酸性土壤硝化作用对水分水平的响应,有助于分析干土效应对硝化作用影响.本试验以分别发育于第四纪红土(Quaternary red earth,Q)和红砂岩(Tertiary red sandstone,S)、利用方式为水稻(rice,R)与旱地(upland,U)的4个农田土壤的风干土为供试材料,分别加入铵态氮0和150mg·kg-1,在5个即时水分含量下室内培养35d.结果表明,土壤水分水平显著影响供试土壤的硝化作用(p0.01),但影响程度因利用方式而异.对供试条件下无外源铵输入的处理而言,旱地土壤QU和SU硝化率的极差分别为11%和8%,显著低于水稻土的硝化率极差(QR与SR分别为35%和20%).外源铵的加入增加了土壤硝化率的极差,土壤QR、QU、SR和SU硝化率的极差分别达到56%、26%、31%、26%,且随水分水平的增高,加铵有促进土壤酸化的趋势.总之,利用方式显著影响了土壤硝化作用对水分效应的响应,进而体现为干土效应的差异.     

木屑生物炭对填料土的氮磷吸附及雨水持留改良影响

现阶段生物滞留系统的填料土存在氮磷营养盐净化效果不稳定、雨水持留能力下降等问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统填料土添加剂的改良效果,选用对照填料土和施用了木屑生物炭的改良填料土进行对比研究,通过理化性质测试、等温吸附实验、土柱实验和土水特征曲线测定,研究木屑生物炭对填料土的改良影响与优化机制.结果表明,木屑生物炭孔隙率大、比表面积大、饱和含水率高和CEC高,可优化填料土的结构,提升填料土的离子交换能力;木屑生物炭对填料土的氮磷吸附改良效果突出,对NH4+-N的最大吸附量提高了 2.80倍,去除率由31.30％提高至64.10％,对PO43--P的最大吸附量提高了 1.28倍,去除率由61.90％提高至90.00％;经木屑生物炭改良后,填料土的饱和含水率提高1.63倍,渗透系数提高2.43倍,在各含水率下的基质吸力明显增加.木屑生物炭的添加可优化生物滞留系统填料土的性能,加强对雨水径流中氮磷营养盐的吸附,提高系统的渗透性和雨水持留能力.     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

Winter survival of microbial contaminants in soil:An in situ verification

The aim of the research was to evaluate, at site scale, the influence of freezing and freeze/thaw cycles on the survival of faecal coliforms and faecal enterococci in soil, in a climate change perspective. Before the winter period and during grazing, viable cells of faecal coliforms and faecal enterococci were detected only in the first 10 cm below ground, while,after the winter period and before the new seasonal grazing, a lower number of viable cells of both faecal indicators was detected only in some of the investigated soil profiles, and within the first 5 cm. Taking into consideration the results of specific investigations, we hypothesise that the non-uniform spatial distribution of grass roots within the studied soil can play an important role in influencing this phenomenon, while several abiotic factors do not play any significant role. Taking into account the local trend in the increase of air temperature, a different distribution of microbial pollution over time is expected in spring waters, in future climate scenarios. The progressive increase in air temperature will cause a progressive decrease in freeze/thaw cycles at higher altitudes, minimising cold shocks on microbial cells, and causing spring water pollution also during winter.     

Winter survival of microbial contaminants in soil: An in situ verification

The aim of the research was to evaluate, at site scale, the influence of freezing and freeze/ thaw cycles on the survival of faecal coliforms and faecal enterococci in soil, in a climate change perspective. Before the winter period and during grazing, viable cells of faecal coliforms and faecal enterococci were detected only in the first 10 cm below ground, while, after the winter period and before the new seasonal grazing, a lower number of viable cells of both faecal indicators was detected only in some of the investigated soil profiles, and within the first 5 cm. Taking into consideration the results of specific investigations, we hypothesise that the non-uniform spatial distribution of grass roots within the studied soil can play an important role in influencing this phenomenon, while several abiotic factors do not play any significant role. Taking into account the local trend in the increase of air temperature, a different distribution of microbial pollution over time is expected in spring waters, in future climate scenarios. The progressive increase in air temperature will cause a progressive decrease in freeze/thaw cycles at higher altitudes, minimising cold shocks on microbial cells, and causing spring water pollution also during winter.     

生物质炭对果园土壤团聚体分布及保水性的影响

向土壤中施用生物质炭是增加碳吸存和改善土壤理化性质的一种重要途径.利用干筛法获得土壤不同级别团聚体,探究了果园施用不同水平、不同性质生物质炭对土壤团聚体分布及其有机碳含量、土壤孔隙度和田间持水量的影响.结果表明,与不施生物质炭的处理(CK)相比,施用生物质炭在0~10 cm土层主要减少了土壤5~8 mm、0.25 mm团聚体含量,增加了1~2 mm、2~5 mm级别团聚体含量,其中1~2 mm团聚体随生物质炭施用量增加而显著增加.施用生物质炭使0~10cm土层土壤团聚体的平均质量直径有所减小,稳定性降低.与CK相比,添加生物质炭显著增加了土壤团聚体中有机碳含量,其中1~2 mm团聚体有机碳提高幅度最大,达70%以上.施用生物质炭显著提高了1 mm级别团聚体的吸湿系数,增加了土壤总孔隙度和田间持水量.     

江西九连山常绿阔叶林下土壤的物理性质、水分状况及水源涵养能力的初步研究

我们在江西省九连山自然保护区对山地常绿阔叶林下的土壤进行了土壤物理性质和土壤水分季节动态的测定(一年连续),并据此对其水源涵养能力进行了初步分析。这种土壤具有良好的物理性质,质地主要为壤质粘土和粘壤土,容重小(0.88—1.29),孔隙度大(51.7—65.4％),透水速度快(17.4—142.8ml/min),最大持水量高(占容积50.6—58.2％)。土壤排水良好,水分充足。水分含量一年中绝大部分时间在30％以上。变动范围:0—15cm土层,26—56％;15—30cm土层,26—45％;30—50cm土层,26—45％。我们用透水速度和最大持水量来分析其水源涵养能力,并与丘陵红壤进行比较。结果是:土壤的透水能力为丘陵红壤的3—5倍;贮水能力为丘陵红壤的138—145％;吸收雨水能力为丘陵红壤的219％。     

江西九连山常绿阔叶林下土壤的物理性质、水分状况及水源涵养能力的初步研究

我们在江西省九连山自然保护区对山地常绿阔叶林下的土壤进行了土壤物理性质和土壤水分季节动态的测定(一年连续),并据此对其水源涵养能力进行了初步分析。这种土壤具有良好的物理性质,质地主要为壤质粘土和粘壤土,容重小(0.88—1.29),孔隙度大(51.7—65.4％),透水速度快(17.4—142.8ml/min),最大持水量高(占容积50.6—58.2％)。土壤排水良好,水分充足。水分含量一年中绝大部分时间在30％以上。变动范围:0—15cm土层,26—56％;15—30cm土层,26—45％;30—50cm土层,26—45％。我们用透水速度和最大持水量来分析其水源涵养能力,并与丘陵红壤进行比较。结果是:土壤的透水能力为丘陵红壤的3—5倍;贮水能力为丘陵红壤的138—145％;吸收雨水能力为丘陵红壤的219％。