可变电荷土壤和恒电荷土壤与氢离子的反应动力学

在研究可变电荷土壤和恒电荷土壤与H+的反应动力学中,重点考察了H⁺、表面正电荷和可溶性铝随时间变化的特征及影响因素.结果表明,1类土壤中H⁺消耗都可分快速反应和慢速反应2个阶段,但其具体表现和影响因素不同;因氧化铁含量不同,H⁺加入后2类土壤表面正电荷变化存在明显差异;可溶性铝随时间的变化主要受土壤粘土矿物组成、溶解度及溶解动力学控制;2类土壤的可溶性铝的变化可同时用修正的Elovich方程和双常数速率方程描述.     

松树近旁土壤酸化的二维特征

采用土壤酸中和能力的一种新定义方法：土壤水的pH值降低到4.7时100g土壤消耗的H⁺量,研究了土壤断面的酸化特征。选择了南方的红壤和北方的褐壤,详细研究了松树近旁土壤pH、酸中和能力、以及对SO²－₄吸附等断面的二维分布特征。结果表明,松树近旁土壤的pH、酸中和能力、SO²－₄吸附能力在水平层变化不明显,在垂直深度方向逐渐变大,表层小于下层。从土壤断面ANC的特征揭示出我国南北方土壤表层均受不同程度的酸化。     

酸雨中SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+对红壤中重金属的影响

 在实验室条件下连续浸泡污染红壤和黄红壤,研究模拟酸雨中阴离子、阳离子浓度对土壤中重金属解吸行为和化学形态分布的影响.结果表明,酸雨加速了土壤酸化,重金属活性增强.增加模拟酸雨中SO₄^2-、N₀^3-或Ca²⁺、NH₄⁺浓度对Cd、Zn解吸行为均产生明显促进作用,但对Cu影响不明显.增加模拟酸雨中SO₄^2-、NO₀^3-浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Zn百分率明显降低,交换态Cr百分率明显增加,交换态Cu百分率稍有提高,交换态Pb百分率变化不明显;增加模拟酸雨中Ca2+、NH4+浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Cu、Zn百分率明显降低,交换态Cr和活性形态Pb明显增加,但Cu的化学形态分布主要受模拟酸雨pH值的影响.     

华南地区春季酸沉降区域源解析

应用IDNN区域源解析模式,处理了1986年2—8月间华南地区观测的酸雨样品,识别了春季广东、广西地区酸雨区域漂,结果得到,80％以上H⁺、50％SO₄^2-和60％NO₃^-来源于南岭以北地区。     

广州白云山春季降水及广西苗儿山云雾水中有机弱酸的研究

利用离子色谱法测量了广州白云山春季降水及广西苗儿山云雾水中的甲酸和乙酸,并同时测定了降水中阴离子(F^-,Cl^-,SO₄^2-,NO₃^-)和阳离子(Na⁺,NH₄⁺,K⁺,Ca²⁺,Mg²⁺。用多元逐步回归、多对多双重筛选回归及R聚类分析的多元统计的数学方法分析了降水中有机弱酸间及与阴阳离子间的关系。讨论了有机酸的来源及其对酸雨中酸度的贡献。     

水钠锰矿的锰氧化度与Pb2+吸附量的关系

研究水钠锰矿对重金属离子的吸附,其结构中八面体空穴特点与重金属离子吸附的关系是人们关注的热点.采用酸性和碱性2种介质条件合成了具有不同锰氧化度的2个系列水钠锰矿,研究了它们的锰氧化度(average oxidation state of Mn, AOS)与其d₁₁₀面网间距和Pb²⁺的最大吸附量的关系,以及Pb²⁺吸附量与Mn²⁺、H⁺和K⁺释放量的关系.结果表明,同系列的水钠锰矿具有相似的晶体形貌,它们的锰氧化度与其d₁₁₀面网间距呈极显著的负相关(r =-0.903 5<-0.661 4,n=14,α=0.01),而与Pb²⁺的最大吸附量呈极显著的正相关(r=0.977 9>0.661 4,n=14,α=0.01),供试水钠锰矿锰氧化度的高低表观上反映了结构中八面体空穴数量的多少,水钠锰矿随着锰氧化度的提高,导致其结构中的八面体空穴数增多,对Pb²⁺的吸附容量增大,八面体空穴数量对Pb²⁺的吸附量的大小起着非常重要的作用.Pb²⁺的吸附量与吸附过程中Mn²⁺、H⁺和K⁺的释放量之和呈极显著的正相关(r = 0.996 2 > 0.661 4,n = 14,α = 0.01),Pb²⁺吸附过程中伴随的Mn²⁺、H⁺和K⁺的释放主要来自于水钠锰矿结构中八面体空穴处吸附的相应阳离子.吸附前Mn²⁺,Mn³⁺与H⁺、K⁺占据水钠锰矿结构中八面体空穴上下方位点的相对多少受水钠锰矿的锰氧化度高低的影响,锰氧化度低时,八面体空穴上下方位点吸附Mn²⁺、Mn³⁺较多,吸附的H⁺、K⁺则较少,反之亦然.     

植物叶钾离子渗出量在大气质量评价中的应用--Ⅱ.利用叶片K+渗出量和含硫量监测大气SO2污染的比较研究

以加拿大杨(Populus Canadensis)为材料,经熏气证实,SO₂浓度与叶片含硫量及K⁺渗出量之间呈密切正相关。按污染指数(IPC)法和统计法(μ+s)划分四个污染等级,用以评价沈阳市SO₂污染,K⁺渗出量法较叶片含硫量法更接近理化监测值。按95%置信度绘制预测图,经精度分析,K⁺渗出量法较叶片含硫量法更为精确。     

克山病病区低硒粮喂养的豚鼠红细胞内Na+浓度变化的研究

豚鼠分别喂以克山病病区粮（低硒）和非病区粮（硒含量正常）,借助合成的D_Y（PPP）₂^-7位移试剂用XL-400NMR谱仪直接测试完整红细胞内Na⁺的NMR谱,并定量计算细胞内Na⁺浓度,发现低硒的病区粮饲养的豚鼠红细胞内Na⁺浓度显著高于正常组;病区粮喂养的豚鼠红细胞在老化条件下细胞溶血比非病区严重。     

模拟酸雨对南方土壤硅铝释放的影响

通过模拟酸雨淋溶实验,分析了淋溶液pH值和硅铝离子释放规律和特点的关系．结果表明,模拟酸雨的酸度是决定土壤中硅铝淋溶释放量的主要因素．当pH＞3.0时释放量增幅较为缓慢,而pH＜3.0以后释放量骤增．土壤溶液中H⁺浓度的增加,使得以水解反应为主要过程的土壤矿物的风化作用加强,从而使硅铝释放量增大.     

臭氧/沸石工艺处理水中硝基苯的机理探讨

考察了臭氧在H型沸石上吸附与分解情况,发现臭氧在H型沸石上发生了吸附与分解,并且吸附过程与脱附过程是不可逆的,其脱附速率很快.在吸附分解平衡后,臭氧在H型沸石上的吸附分解量与进水臭氧浓度成正比.而在1×10^-3 mol/L Na⁺存在条件下,被Na⁺交换的H型沸石基本不吸附分解臭氧.考察不同阳离子和不同型号沸石对臭氧/沸石工艺去除硝基苯的影响,发现Ca²⁺的影响最大,另外Na型沸石和NH₄型沸石在降解硝基苯的过程中,硝基苯的去除效率逐渐提高,并且Na型沸石中的Na⁺发生溶出,表明盐析效应影响臭氧扩散进入沸石孔道进行自分解和催化分解的能力.脱铝后的H型沸石没有体现降解硝基苯的效果.最后在pH 3.0时,H型沸石也能吸附分解一部分臭氧,说明H⁺的影响不如其它阳离子.     

可变电荷及恒电荷土壤与H+反应的动态监测

动态监测了恒电荷及可变电荷土壤与H+反应的动力学过程,并进行了数学描述.结果表明,质子化过程为一相当快的过程,当氧化铁含量高时,质子化作用将消耗大量的H+.反应5s后,H+浓度随时间的变化可分为快速和慢速两个阶段.输入的H+浓度低时,质子化是矿物消耗H+最主要的机制;输入的H+浓度高时,除质子化作用外,矿物的溶解也是消耗H+的重要机制.就矿物本身消耗H+的能力而言,可变电荷土壤的消耗能力大于恒电荷土壤.     

外加氮源影响下铁铝氧化物在土壤氮素转化中的作用

土壤中铁铝氧化物在团聚体稳定性和有机碳吸附方面具有重要作用,而氮添加对土壤氮循环影响的变化也可能与其有关,但是目前尚缺乏在氮循环方面的研究.为了探究铁铝氧化物在土壤氮素转化中的作用,选择福建省建瓯罗浮栲森林土壤为研究对象,采用选择性溶提技术准备不同的土壤——未经处理（T1）的土壤和去除游离态铁铝氧化物（T2）土壤、去除非晶质铁铝氧化物（T3）土壤、去除络合态铁铝氧化物（T4）土壤,在这些土壤中添加不同形态氮（40 mg/kg）——丙氨酸（氨基酸态氮,AA）、硫酸铵（铵态氮,AN）、硝酸钠（硝态氮,NAN）和亚硝酸钠（亚硝态氮,NIN）,进行室内培养试验,分析氮含量变化和氮素转化情况.结果表明:①与CK处理相比,AA和AN处理均增加了T1土壤中w（NH₄+-N）,NAN处理增加了w（NO₃--N）,但低于添加量,表明添加氨基酸和铵态氮均会促进氮矿化,添加硝态氮会增加NO₃--N的固定且抑制其硝化.②在CK处理下,与T1土壤相比,T2和T4土壤中w（NH₄+-N）、w（NO₃--N）和w（氨基酸）均降低,但T3土壤中w（NH₄+-N）和w（氨基酸）增加、w（NO₃--N）降低,表明土壤中游离态氧化铁铝和络合态氧化铁铝的存在有助于氮素矿化,非晶质氧化铁铝有助于硝化.③在不同氮处理下,各土壤的氮含量及其转化速率与CK处理规律相似.与CK处理相比,各氮处理均未显著增加T2和T4土壤中w（NH₄+-N）,且AA和AN处理均未影响T2、T3和T4土壤中w（NO₃--N）和w（氨基酸）.结果显示,氮添加并没有改变铁铝氧化物的作用,其中,矿化和氨化作用均表现为游离氧化铁铝>络合氧化铁铝>非晶质氧化铁铝,硝化作用表现为非晶质氧化铁铝>游离氧化铁铝>络合态氧化铁铝.因此,土壤铁铝氧化物的不同存在状态应该是调节氮素转化的重要土壤条件.      

草酸对砖红壤的还原-溶解及其与磷素释放的耦合关系

砖红壤中铁、铝氧化物对P素的强烈吸附和包蔽是这类土壤P素生物有效性低的主要原因,P素释放与土壤的还原-溶解过程关系极其密切. 通过研究草酸对砖红壤的还原-溶解反应,以揭示溶液中c(Fe),c(Al)和c(P)以及pH的动态变化规律,阐明溶液pH条件以及2种陪伴金属阳离子(铝离子和铜离子)对Fe,Al和P释放数量的影响. 结果表明,在所研究的24 h反应时间内,溶液c(总Fe)在第12小时达到最大值后逐渐下降,pH在第12小时达到最大值后则保持不变;溶液c(Al)逐渐升高,而c(P)则表现出下降趋势. 这说明溶液中c(Fe),c(Al)和c(P)以及pH主要受土壤固相还原-溶解反应与离子表面吸附反应的相对强弱控制. 低pH条件有利于土壤还原-溶解反应的进行,促进Fe,Al和P释放到土壤溶液. 此外,溶液中c(Al)和c(P)差异明显,而c〔Fe(Ⅱ)〕和c(P)之间差异较小,表明草酸还原-溶解砖红壤过程中,Fe(Ⅱ)和P释放基本同步进行. 铝离子或铜离子对草酸还原-溶解砖红壤过程有抑制作用,可降低平衡溶液中c(P)和c〔Fe(Ⅱ)〕.      

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.     

添加有机物料对淹水土壤Cd活性的影响机制

采用红壤(pH 4.46)和潮黄土(pH 7.10),在N2覆盖下淹水(25±0.5)℃培养60d,研究了淹水土壤加入有机物料(苜蓿、稻草粉)后Cd活性变化及其制约机理.结果表明,土壤淹水后,氧化铁的还原溶解作用带来Fe组分再分配和pe+pH下降,导致Cd组分向低活性组分转化.淹水土壤添加有机物料后,通过pe+pH下降效应和pH升降效应增强了对Cd活性转化的影响,其中,红壤有机物料处理较对照pe+pH降低和pH值升高,致使固相Exc-Cd含量和液相Cd浓度低于对照,土壤Cd活性降低;潮黄土有机物料处理pe+pH和pH值均低于对照,致使固相Exc-Cd含量和液相Cd浓度高于对照,土壤Cd活性增加.添加有机物料对固相Org-Cd再分配的影响小,但在液相中DOM与Cd的络合效应显著.     

铁铝复合氧化物对两种细菌的吸附作用研究

铁铝氧化物是土壤的重要组分之一,其对土壤中有机无机组分的迁移具有重要影响.本文以枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌为研究对象,通过批吸附实验和DLVO理论,探究铁铝复合氧化物对细菌的粘附作用及其作用机制.结果表明,铁铝复合氧化物对细菌的粘附随着平衡浓度的增加而增加,吸附过程可用Langmuir方程拟合.铁铝1∶3复合氧化物对枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌的最大吸附量分别为3717.43和2792.29 mg·g~(-1),铁铝3∶1复合氧化物对枯草芽孢杆菌和荧光假单胞菌的最大吸附量分别为3455.58和2760.33 mg·g~(-1).随着pH值的增大,两种铁铝复合氧化物对两种细菌的吸附量均呈下降趋势.铁铝1∶3复合氧化物对两种细菌的吸附量均大于铁铝3∶1复合氧化物.静电吸引力是铁铝复合氧化物与细菌之间相互作用的主要因素之一.     

含砷矿区河流沉积物粒径组成及砷赋存特征

矿区河流沉积物是重金属污染物的迁移载体。研究了某含砷矿区河段沉积物砷含量分布、赋存形态及粒径对沉积物中砷水力传输的影响机制。结果表明:矿区河流沉积物中砷污染问题突出;沉积物颗粒大小不仅影响砷在沉积物组分中的分配与赋存形态,还会影响水环境中砷的传输。在矿区上游和中上游河段,沉积物均以粗砂、中砂组分为主,上游河段沉积物中砷含量为18.53 mg/kg,主要来源于原生矿物,以结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态等稳定形式存在。中上游河段沉积物中砷含量达到3492 mg/kg,主要来源于采矿活动导致矿石中砷的氧化溶出和部分原生矿物,粗砂、中砂组分(73.90%)中砷以弱结晶水合铁铝氧化物结合态和残渣态为主,分别占总砷含量的83.71%和83.82%,细砂、极细砂、粉砂中砷主要以专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态存在,分别占总砷含量的58.72%、58.51%和73.10%。在距离矿区2,4 km处的中游、下游河段沉积物砷含量仍有371,247 mg/kg,以细砂、极细砂、粉砂为主,其中专性吸附态和弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷是主要形态;沉积物<0.25 mm(细砂、极细砂、粉砂)组分中砷含量是粗砂组分的1.5倍,<0.25 mm细颗粒沉积物对砷的水力传输起主导作用。因此,应加强废弃含砷矿区河流生态治理和水土保持,防止细泥沙入水;同时,加强下游河段沉积物生态疏浚和修复治理,防止沉积物中砷的再释放。     

几种人工湿地基质净化磷素的机理

研究了砂子、沸石、蛭石、黄褐土、下蜀黄土、粉煤灰和矿渣7种人工湿地基质材料净化污水磷素的机理,并初步评价了其作为人工湿地基质可能导致的磷素二次污染的风险.结果表明,矿渣、粉煤灰有很好的磷素去除效果,蛭石、黄褐土和下蜀黄土次之,沸石和砂子的去除效果较差.上述人工湿地基质净化磷素的机理主要为化学机理,表现为基质全钙、氧化钙、水溶性钙的含量越高,其固定形成的磷酸钙盐越多,在pH值较高的情况下,主要形成难溶性的磷酸八钙和磷酸十钙,有利于磷素的净化;基质中游离氧化铁、铝和胶体氧化铁、铝含量越高,其固定形成的磷酸铁盐和磷酸铝盐数量越多,基质净化磷素的能力越强.除砂子外,上述基质磷素饱和吸附后,磷素释放比例很低.加强人工湿地基质管理,其基质吸附的磷素一般不会对水体环境造成二次污染.     

缅甸皎漂农村地区饮用水源地土壤金属释放特征及水质安全策略

缅甸皎漂农村地区以水塘水为主要饮用水水源,此类水源普遍存在金属离子超标的问题.针对该问题,选取拟新建水塘选址地内不同深度的土壤样品,并对其进行理化指标、金属含量测定,同时对其进行浸泡及金属元素赋存形态提取实验.结果表明,土壤中除Ni元素含量超过农用地土壤污染风险筛选值外,其他金属元素含量均低于筛选值,且在垂直尺度空间上分布较均匀.通过浸泡实验发现,不同土层的浸泡液中Al、Fe、Mn、Ni元素浓度均超过了我国饮用水标准,其中,中层土（1.2~2.4 m）释放的金属离子浓度最高,释放速率最快,而深层土（>2.4 m）释放的Al、Fe、Ni离子较少.比较浸泡前后金属赋存形态发现,不同深度土壤中金属离子的释放与弱酸态、可氧化态含量变化有关,深层土中弱酸态Al、Fe、Ni释放量较少,同时通过弱酸态、可氧化态释放的金属离子被铁锰氧化物大量吸附转化为可还原态,所以其释放量低于浅层土（0~1.2 m）和中层土.Mn主要以弱酸态和可氧化态赋存于不同深度的土壤中,因此具有较高的迁移性.本文提出了以释放金属离子少的深层土作为水塘内壁的分质用土方案,以减少饮用水源金属离子释放风险,保障皎漂农村地区饮用水安全,并可为其他有类似饮用水问题的国家和地区提供参考.     

Scavenging of Cd through Fe/Mn oxides within natural surface coatings

The dynamics of Cd scavenging from solutions by Fe/Mn oxides in natural surface coatings （NSCs） was investigated under laboratory conditions. Selective extraction methods were employed to estimate the contributions of Fe/Mn oxides, where hydroxylamine hydrochloride （0.01 mol/L NH2OH-HCl ＋ 0.01 mol/L HNO3）, sodium dithionite （0.4 mol/L Na2S2O4） and nitric acid （10% HNO3） were used as extraction reagents. The Cd scavenging was accomplished with developing periods of the NSCs （totally 21 data sets）. The resulting process dynamics fitted well to the Elovich equation, demonstrating that the amount of Cd scavenged was proportional to the increments of Fe/Mn oxides that were accumulated in the NSCs. The amount of Cd bound to Fe oxides （MCdFe） and Mn oxides （MCdMn） could be quantified by solving two equations based on the properties of two extraction reagents. The amount of Cd scavenged by Fe/Mn oxides could also be estimated using MCdFe and MCdMn divided by the total amounts of Fe and Mn oxides in the NSCs, respectively. The results indicated that the Cd scavenging by Fe/Mn oxides was dominated by Fe oxides, with less roles attributed to Mn oxides. The estimated levels of Cd scavenging through Fe and Mn oxides agreed well with those predicted through additive-adsorption and linear-regression models.