多环芳烃室内土柱淋溶行为的CDE模型模拟

采用土柱淋溶实验方法对多环芳烃(PAHs)在人工污染士柱中表面活性剂淋溶下的运移进行了实验室研究,获得了示踪剂Br^-和PAHs的穿透曲线(BTCs);并通过室内批量平衡试验(PAHs和表面活性剂吸附试验和表面活性剂对PAHs吸附／解吸影响试验)获得了吸附系数,进而获得阻滞因子．基于这些实验室结果,通过CXTFIT2．1软件,用平衡CDE模型拟合了Br^-的BTCs,获得物理和水动力参数;并在此基础上应用CDE非平衡模型拟合PAHs在表面活性剂淋溶条件下土柱中的BTCs以及不同时刻、不同埋深处PAHs浓度的动态变化,预测了PAHs在土柱中的迁移趋势。     

3种金属氧化物纳米材料在不同土壤中运移行为研究

采用实验室柱淋溶方法,考察了纳米CeO2、纳米TiO2和纳米Al2O3材料在不同土壤中的运移行为,分析了纳米材料在土壤中运移能力与土壤性质的相关性,并采用胶体运移动力学模型估算了纳米材料在土壤中的最远运移距离.结果表明,纳米CeO2和纳米TiO2在试验的大部分土壤中有很强的运移能力,而纳米Al2O3仅在试验的酸性土壤中有较强的运移能力,在其他土壤中几乎被全部截留.纳米材料在土壤中运移的机制非常复杂,静电作用、土壤表面电荷异质性、团聚作用、张力作用(straining)以及过滤熟化作用(ripening)均对纳米材料的运移有着重要的影响.纳米CeO2的运移能力与土壤Zeta电位显著负相关;纳米TiO2的运移能力与土壤黏粒含量显著负相关,与土柱渗透系数显著正相关;纳米Al2O3的运移能力与土壤pH显著负相关,与土柱渗透系数显著正相关.模型估算的纳米CeO2、纳米TiO2和纳米Al2O3在试验土壤中的最远运移距离分别为52~69 043、31~332和<10~5 722 cm.纳米材料在一些土壤中的最远运移距离远远大于30 cm表层土壤的深度,意味着纳米材料在这些土壤中有向深层土壤运移的可能.     

表面活性剂对人工污染土壤装填土柱中PAHs迁移渗透的影响

研究了阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)对人工污染土壤中多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,土柱分为2层,上层为人工污染PAHs的土壤(1cm ),下层为清洁土壤(9cm).实验结果表明,5CMC(临界胶束浓度) LAS促进了土柱中PAHs的迁移渗透.低环PAHs的穿透曲线基本符合正态分布,4环以上PAHs相对淋溶率较低,低于10%.与表面活性剂溶液穿透曲线相比,PAHs的淋溶均有滞后现象,而且随着环数的增加,PAHs淋溶滞后现象越加明显.分析人工污染土柱中PAHs的相对淋溶率与其辛醇水分配系数的关系,发现两者之间有显著负相关性.     

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.     

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.     

抗生素磺胺嘧啶和磺胺甲恶唑在土壤中的淋溶行为研究

农业生产中畜禽粪污还田会将残留的抗生素带入农田土壤,并能通过淋溶作用迁移至深层土壤最终进入地下水. 该研究采用模拟土壤柱淋溶试验方法,研究了2种磺胺类抗生素——磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)和磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMX)在农田土壤中的淋溶行为,以及表层土抗生素含量、淋溶液pH和有机质对各土柱剖面SDZ和SMX残留水平的影响. 结果表明:①不同表层土抗生素含量下,SDZ和SMX在供试土壤中均呈向下迁移的趋势,但淋溶结束后上层土壤中二者含量明显高于下层,土柱各层抗生素的含量随表层土抗生素含量的增加而增加. ②淋溶液pH为3.00和5.00时,各层土壤中SDZ和SMX的含量均高于淋溶液pH为7.00时. 淋溶液pH较高时两种磺胺类抗生素多以阴离子形态存在,会与带负电荷的土壤颗粒产生静电斥力而易于向下迁移;随着淋溶液pH的降低,两种磺胺类抗生素阴离子形态占比减少,上层土壤中保留的抗生素含量变高,向下迁移的能力减弱. ③粪便添加组上层土壤中SDZ和SMX的含量明显高于未添加组,抗生素向下迁移的能力减弱,这与有机质的添加使得上层土柱吸附能力增强有关. 通过模型模拟,SDZ和SMX的地下水污染指数分别为3.50和4.45,均大于2.8,表明在供试土壤中这2种磺胺类抗生素的淋溶迁移性较强. 研究显示,淋溶试验结果与模型模拟结果一致,表明SDZ和SMX对地下水存在潜在污染风险.      

大孔隙对纳米CeO2在多孔介质中迁移行为的影响

研究了不同类型大孔隙对纳米CeO_2在石英砂柱中迁移的影响,并运用两区物理化学非平衡模型对纳米CeO_2流出曲线进行拟合和参数估算.结果表明,含横孔(垂直水流运动方向)石英砂柱中纳米CeO_2的流出曲线与均匀石英砂柱十分接近,横孔对于纳米CeO_2在石英砂介质中的迁移影响较弱.与均匀石英砂柱相比,含竖孔(平行水流运动方向)石英砂柱中纳米CeO_2流出曲线明显不同于均匀石英砂柱,其初始穿透时间明显提前,初始穿透浓度和初始回收率显著增加,竖孔对于纳米CeO_2在石英砂介质中的迁移起促进作用,特别是贯通竖孔.两区物理化学非平衡模型可以很好地拟合纳米CeO_2在含有大孔隙石英砂柱中的迁移.通过分析模型参数质量交换系数(ωph、αch)和分配系数(Kd)得出,含横孔石英砂柱中纳米CeO_2在两区间的质量交换能力和吸附作用较强,而含有竖孔石英砂柱中纳米CeO_2在两区间的质量交换能力和吸附作用较弱.     

典型磺胺类抗生素在土柱中的淋溶规律研究

通过室内土柱淋溶试验,对2种磺胺类抗生素——磺胺嘧啶和磺胺甲基异噁唑在土壤中的淋溶行为,及其受到淋溶流速、淋溶浓度和不同剖面土壤理化性质的影响进行了研究.结果表明,随着剖面土层深度增加磺胺类抗生素的淋出速率变快且在土柱中的残留量减少,磺胺甲基异噁唑在0~20 cm土层土柱中的残留含量是其在40~60 cm土层土柱中的2倍.淋溶流速越快,淋出液中磺胺类抗生素浓度越大且在土柱中的残留含量越低.用浓度为500μg·L-1淋溶液以2 mL·min-1的速度淋溶时,淋出液中磺胺类抗生素的浓度接近500μg·L-1,而以1 mL·min-1和1.5 mL·min-1速度淋溶时,其浓度仅为100~200μg·L-1.随淋溶液浓度升高,磺胺类抗生素淋溶性增强,其在土柱中的残留含量也明显增高.用浓度为250μg·L-1和125μg·L-1淋溶液以2 mL·min-1进行淋溶时,磺胺甲基异噁唑在淋出液中仅有少量检出,而用浓度为500μg·L-1淋溶液淋洗时,其在淋出液中的浓度接近500μg·L-1,其在土柱中的残留含量是低浓度淋溶液淋溶时的2~3倍.本研究结论可为管理含磺胺类抗生素的水源灌溉方式提供理论依据.     

生物炭负载氧化石墨烯对离子型稀土矿区土壤中重金属的阻控效应

以脐橙皮渣和天然石墨为原料,采用改进Hummer-共热解法制备了生物炭负载氧化石墨烯(BGO)材料,利用土壤钝化实验考察了 BGO复合材料对稀土矿区土壤重金属形态的影响,土柱淋溶实验探讨了淋滤液重金属含量变化特征以及土壤重金属垂向迁移规律,确定了淋溶条件下重金属的累积释放模型.结果表明,添加BGO复合材料提高了土壤pH...     

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.     

氯唑磷在土壤中的降解性能与移动性研究

在实验室与野外田间状态下，研究了氯唑磷农药在砂土，砂壤土及粘壤土中的降解特性，降解速率依次为：砂壤土〉粘壤土〉矿土；其降解半衰期分别为４７．２、５９．８和６７．３ｄ。     

Degradation of 14C-glyphosate and aminomethylphosphonic acid (AMPA) in three agricultural soils

Glyphosate (N-phosphonomethyl glycine) is the most used herbicide worldwide. The degradation of 14C-labeled glyphosate was studied under controlled laboratory conditions in three di erent agricultural soils: a silt clay loam, a clay loam and a sandy loam soil. The kinetic and intensity of glyphosate degradation varied considerably over time within the same soil and among di erent types of soil. Our results demonstrated that the mineralization rate of glyphosate was high at the beginning of incubation and then decreased with time until the end of the experiment. The same kinetic was observed for the water extractable residues. The degradation of glyphosate was rapid in the soil with low adsorption capacity (clay loam soil) with a short half-life of 4 days. However, the persistence of glyphosate in high adsorption capacity soils increased, with half-live of 19 days for silt clay loam soil and 14.5 days for sandy loam soil. HPLC analyses showed that the main metabolite of glyphosate, aminomethylphosphonic acid (AMPA) was detected after three days of incubation in the extracts of all three soils. Our results suggested that the possibility of contamination of groundwater by glyphosate was high on a long-term period in soils with high adsorption capacity and low degrading activities and/or acid similar to sandy loam soil. This risk might be faster but less sustainable in soil with low adsorption capacity and high degrading activity like the clay loam soil. However, the release of non-extractable residues may increase the risk of contamination of groundwater regardless of the type of soil.     

模型模拟土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响

为推动再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟了不同土壤性质、植被条件下土壤盐分的分布规律及累积趋势,探讨了土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响.研究发现,不同土壤初始含盐量下,经多年重复模拟后最终达到统一的平衡状态;而不同土壤质地下,随着灌溉年份的增加,壤土、黏壤土中的土壤ECe年均值逐渐增加直到平衡,砂壤土中的土壤ECe年均值逐渐减少直到平衡,平衡时土层中的ECe值砂壤土〈壤土〈黏壤土.3种植被下,大叶黄杨、油松的土壤ECe值增加量小于早熟禾;土壤盐分在土层中的空间、时间分布也均有所不同.此外,不同模拟情景下,土壤盐分累积都不会影响植被的生长（黏壤土除外）,但均出现轻度盐渍化（砂壤土除外）.     

土壤无机离子在非均匀电场作用下的迁移

研究了非均匀电场对不饱和沙壤土中的NO₃^-和SO₄^2-的迁移特征,揭示利用非均匀电场向土壤中注入营养物和电子受体的特性.结果表明,非均匀电场能有效地增强土壤中NO₃^-和SO₄^2-的移动性,在1.0V/cm电压梯度下不饱和沙壤土中NO₃^-和SO₄^2-的电迁移速率分别高达22.0,16.5cm/d;在非均匀电场中无机离子主要通过场强较大的区域迁移;切换电场极性可以方便地控制土壤中NO₃^-和SO₄^2-的运移,同时能促使NO3-转化为NO₂^-.利用非均匀电场的迁移和富集效应,可以有效地向土壤中注入无机离子或者将污染离子从土壤中分离出来.     

淋洗条件下砂土和粉土水盐运移过程的监测研究

土壤水盐运移过程和运移机制研究是盐渍土研究的核心问题,淋洗条件下土壤水盐运移动态规律是研究盐渍土形成、冲洗、排水、改良的理论基础.通过室内一维垂直入渗试验,采用自主研发的电阻率监测装置研究了砂土和粉土在淋洗过程中的水盐运移的动态变化特征.结果表明,监测装置的实时数据能够监测到两种土壤淋洗过程中电阻率峰值的下移和逐渐消失的过程,在每次淋洗后,砂土经过30 min达到水盐平衡,而粉土需要70 min.砂土每次淋洗脱盐的深度基本保持一致,约为35 cm,经过3次淋洗后土柱脱盐;粉土每次淋洗脱盐深度约为10 cm,经过7次淋洗后土柱脱盐.该监测装置可以针对不同土壤水盐运移的速率而设置其时间和空间分辨率从而实现水盐运移的远程、原位、动态监测,为盐渍化的监测、评估和预警提供了一种有效的手段.     

Leaching behavior of enrofloxacin in three different soils and the influence of a surfactant on its mobility

The leaching behaviors of enrofloxacin (ENR), a fluoroquinolone group antibiotic, in three different standard soils, namely sandy, loamy sand and sandy loam were investigated according to OECD guideline 312. In addition, the effects of tenside, sodium dodecylbenzenesulfonate (DBS) on the mobility of ENR in two different soils were studied. The mobility of ENR in all three standard soils was very similar and was mostly (98%) concentrated on the top 0-5 cm segment of the soils at pH 5.7. The DBS can enhance the mobility of ENR in soils but the impact was in general negligible under the studied conditions.     

An assessment of the effectiveness and impact of electrokinetic remediation for pyrene-contaminated soil

The effectiveness of electrokinetic remediation for pyrene-contaminated soil was investigated by an anode-cathode separated system using a salt bridge. The applied constant voltage was 24 V and the electrode gap was 24 cm. Two types of soil （sandy soil and loam soil） were selected because of their different conductive capabilities. The initial concentrations of pyrene in these soil samples were 261.3 mg/kg sandy soil and 259.8 mg/kg loam soil After treatment of the sandy soil and loam soil for seven days, 56.8% and 20.1% of the pyrene had been removed respectively. Under the same power supply voltage, the removal of the pollutant from the sandy soil was greater than that from the loam soil, due to the higher current and lower pH. Further analysis revealed that the effectiveness of electrokinetic remediation was affected by the energy expenditure, and was associated with changes in soil properties.     

土柱淋洗法修复铬污染土壤的水力梯度优化试验

针对重金属污染土壤的修复,淋洗法是一种比较成熟的方式,但目前研究主要聚焦于淋洗剂的选择,而关于水力停留时间对淋洗效果影响的研究相对较少.水力梯度是影响水力停留时间的重要因素,优化水力梯度能够缩短修复周期,降低淋洗成本,有效提高淋洗效率,为现场淋洗修复工程应用提供参考.本文针对人工制备的不同质地的铬污染土壤进行了土柱淋洗试验,探究了土柱淋洗过程中不同水力梯度条件下淋出液的pH值、淋洗液渗流速度和淋洗前后不同类型土壤中Cr（VI）及总Cr含量的变化情况,并根据土壤中Cr（VI）、总Cr去除情况对水力梯度进行了优化,研究结果表明淋洗铬污染土壤的最佳柠檬酸浓度为0.15 mol·L^-1,淋洗铬污染壤土、砂质壤土和砂土的最佳水力梯度分别为7.2、3.6和1.2,总Cr去除率分别达到82.86%、77.27%和82.15%.     

电动力学-新型竹炭联合作用下土壤镉的迁移吸附及其机理

研究了土壤中镉在均匀电动力学作用下的迁移特征及其影响因素,以及电场双向切换并加有新型竹炭材料条件下电动力学对镉的去除特性,揭示了利用均匀电动力学-新型竹炭材料联合修复镉污染土壤的特征及其可行性.结果表明,竹炭是一种良好的吸附材料,对镉具有较强的吸附作用,可以用 Freundlich和Langmuir模型很好的模拟吸附过程（R²>0.96）;在电压梯度为1.0 V/cm的条件下,受试土壤中Cd²⁺在均匀电动力学下的迁移速率为0.678 6～0.687 5　cm/h,并且迁移速率大小与Cd²⁺浓度和场强分布有关,电动力场可以有效地迁移土壤中的重金属离子;使用竹炭作为吸附剂的新型工艺中,在与速率实验相同的电压梯度,电场48　h的切换周期下,土壤中镉能够在电场作用下高效迁移至处理区并被吸附去除（12　d去除79.6%）,过程中可以很好地维持土壤的pH和水分条件,过程的电流随切换呈周期性的变化.电动迁移-竹炭吸附作为一种新型工艺具有广泛的应用前景.     

土壤质地和湿度对SVE技术修复苯污染土壤的影响

土壤蒸汽抽提技术(soil vapor extraction,SVE)是一种安全、经济、高效的土壤治理技术,广泛应用于包气带土壤中挥发性有机污染物的去除.本研究选取有机污染物苯为对象,通过一维土柱通风模拟,分析了土壤质地(壤砂土、粉壤土和黏土)和湿度(0%、10%和20%)对SVE技术修复苯污染土壤的影响.结果表明,由于受到粉壤土有机质和黏土的通透性影响,这两组实验的SVE修复效率(68.3%和43.4%)小于壤砂土实验组(98.5%);此外,20%和10%湿度条件下的壤砂土土柱模拟实验会出现拖尾现象,而且湿度越大,SVE的修复效率越低.