Sorption of dissolved organic matter and its effects on the atrazine sorption on soils

IntroductionApplication of organic amendments, such as sewagesludge to agricultural soils, has been considered as aneffective way to improve the soil physico chemical propertiesand organic matter compositions. Dissolved organic matter(D…     

不同氮肥配施生物炭对镉污染土壤青菜镉吸收的影响

氮是作物生长的必需营养元素,生物炭是一种良好的土壤修复材料.以镉(Cd)污染农田土壤为对象,采用青菜盆栽试验研究尿素、硫酸铵和硝酸钙这3种氮肥配施生物炭对青菜生长和Cd吸收的影响.结果表明,施用氮肥和生物炭促进了青菜生长,与不施氮肥的对照处理相比,单施尿素、硫酸铵、硝酸钙和生物炭处理青菜生物量显著增加了5.02%～32.9%,不同氮肥配施生物炭处理青菜生物量比单施氮肥处理显著增加了8.84%～50.8%.单施尿素后土壤pH值比对照处理显著降低了0.27个单位,土壤有效态Cd含量显著增加了30.0%.单施硫酸铵后土壤pH值比对照处理显著降低了0.33个单位,青菜Cd含量显著增加了29.2%.单施硝酸钙对土壤pH值和青菜Cd含量无显著影响,而单施生物炭后土壤pH值比对照处理显著提高了0.35个单位,土壤有效态Cd含量和青菜Cd含量分别显著降低了57.4%和53.7%.氮肥配施生物炭处理土壤pH值比单施氮肥处理显著提高了0.14～0.28个单位,土壤有效态Cd含量和青菜Cd含量分别显著降低了16.5%～30.1%和15.3%～28.6%.总体来看,配施生物炭能够调节不同氮肥对污染土壤中Cd有...     

灭草松和莠去津在土壤中的竞争吸附

采用振荡平衡法测定了低浓度范围内(＜30 mg·L-1)灭草松和莠去津单、双溶质在4种土壤中的吸附等温线.单溶质吸附结果表明,4种土壤中灭草松存在不吸附、吸附2种类型,吸附等温线类型有L和C型;莠去津的吸附等温线有L、S和C型;有机质、矿物质及农药疏水性是影响灭草松和莠去津在土壤中吸附的重要因素.通过比较单溶质和双溶质溶液中灭草松和莠去津的等温吸附线,发现混合溶液中它们的吸附行为相互之间随土壤类型不同存在竞争、无影响和协同作用,并且竞争程度与溶质浓度有关.用理想溶液吸附理论(IAST)和单溶质吸附等温线参数,模拟了双溶质溶液中灭草松和莠去津的吸附等温线,结果显示,该模型不能很好的预测实验结果.进一步结合吸附机理分析认为,不同土壤中的竞争结果是由于2种农药在其中共同占有吸附点的情况不同造成的.     

氮磷肥料对HB-5菌株降解莠去津的促进作用及去毒效应的影响

以莠去津降解细菌HB-5为研究对象,进行了氮、磷肥单一及复合施肥对HB-5细菌降解土壤中莠去津的促进作用的研究,探讨了莠去津降解率与土壤中速效氮、速效磷含量之间的关系及莠去津降解过程中生态毒性的变化情况.莠去津在土壤中的残留采用高效液相色谱法进行测定;土壤中速效氮和速效磷分别采用碱解扩散法及0.5mol/L-NaHCO3浸提-钼锑抗比色法测定;土壤的生态毒性采用蚕豆根尖微核法进行测定.结果表明,在实验的前5d,不论氮、磷肥单一或复合施肥均能够明显促进HB-5对莠去津的降解,不同施肥条件下莠去津的降解速率依次为:氮、磷肥复合单施磷肥单施氮肥不施肥料对照;实验5d后,各处理中莠去津降解率没有显著差异(p0.05),均达到了95%以上.土壤中速效氮和速效磷含量随着莠去津的降解而呈现逐渐减少的趋势.土壤的生态毒性试验结果表明,莠去津经HB-5菌株降解后,土壤的生态毒性显著降低;各施肥处理土壤中莠去津的生态毒性均低于不施肥处理的土壤;实验的前5d,各处理土壤中生态毒性的大小依次为:氮、磷肥复合单施磷肥单施氮肥不施肥料对照.实验7d时,各处理土壤中莠去津的生态毒性均恢复到空白对照水平.氮磷肥料的施用不仅能促进HB-5菌株对土壤中莠去津的降解,而且能加速降低土壤的生态毒性,为莠去津污染土壤的快速修复提供了理论依据.     

POPs污染物莠去津在长期定位施肥土壤中的残留动态

在建立土壤中莠去津残留分析方法的基础上,采用室内培养法研究了该药在长期定位施肥处理土壤中的降解动态.土壤中的莠去津残留物用丙酮提取,经液-液分配和柱层析净化后,气相色谱检测.莠去津的最低检出量为6.4×10^-12　g,在土壤中的最低检出浓度为6.4×10^-9　g·kg^-1,土壤中0.11、1.1、11.0 mg·kg^-1这3个浓度的添加回收率分别为91.41%±4.36％、93.58%±4.54％、 90.35%±3.59％,符合农药残留分析要求.运用该残留分析方法研究了莠去津在长期定位施肥处理土壤中的残留动态.结果表明,莠去津在土壤中的降解遵循一级动力学方程,其在CK、NPK、NPK+M、NPK+S施肥处理土壤中的降解半衰期分别为20.6、 23.0、 28.5、 33.2 d,由LSR分析可知,NPK肥和有机肥的施入明显加快了莠去津在土壤中的降解.单独回归及逐步回归分析均证实莠去津在土壤中的降解半衰期与土壤中的碱解氮、有机质和全氮含量之间存在良好的正相关,其相关系数分别为0.998?3、0.982?6和0.952?1,原因可能是这些土壤养分为土壤微生物的活动提供了足够的碳素和氮素,微生物活性较高,从而致使莠去津在土壤中降解加快.     

纳米SiO2和纳米高岭土对阿特拉津的吸附

随着纳米材料的广泛应用,其生态环境效应及其在环境中对有机污染物迁移转化过程的影响逐渐引起人们的重视.应用振荡平衡法研究了纳米SiO2 和纳米高岭土对阿特拉津(AT)的吸附,并讨论了离子强度、吸附剂浓度和pH值对吸附过程的影响.结果表明,纳米SiO2 和纳米高岭土对AT的吸附量都随离子强度的增大而减小.在离子强度 0.001～0.1 mol. L-1 范围内,纳米SiO2 吸附 AT 的 Freundlich 系数 (Kf)由25.55降低到18.35,而纳米高岭土则由85.85降至20.57.不同浓度纳米SiO2:对AT吸附量的影响不明显,而随吸附剂浓度的增高,纳米高岭土吸附AT的Kf由5g·L-1,的71.55降低至20g·L-1 的37.22,浓度效应显著.随着溶液碱性的增强,AT在2种纳米吸附剂上的吸附量明显呈下降趋势. AT的存在形态对其在2种纳米颗粒上的吸附起主导作用.     

Quantifying hysteresis of atrazine desorption from a sandy loam soil

Batch experiments were carried out to investigate the effects of initial atrazine concentrations and consecutive desorption steps on the desorption characteristics of atrazine from a sandy loam soil.As initial atrazine concentration increased,the average percentage of atrazine desorption on the sandy loam soil ranged gradually from 23.1% to 38.5% after five consecutive desorption steps.The values of the Freundlich capacity parameter,kdes,derived from the initial concentration and time-dependent desorption isotherm were consistently higher than those associated with sorption.The opposite trend was observed only for the values of nonlinear parameter,ndes,from the initial concentration-dependent desorption isotherms.Atrazine hydrolysis to hydroxyatrazine and bound residue formation were mainly responsible for the observed hysteresis in its sorption and desorption isotherms.For the initial concentration-dependent desorption isotherms,as initial atrazine concentration increased,the values of hysteretic coefficients ω and λ decreased,and H values increased.However,the relationships between initial atrazine concentration and hysteretic coefficients were not pronounced for ω,H,or λ.For the time-dependent desorption isotherms,λ and H values increased as the atrazine desorption step proceeded.The correlation between hysteretic coefficient and desorption step was highly significant for λ (P 0.0001),but not for H.     

淹水条件下不同氮磷钾肥对土壤pH和镉有效性的影响研究

针对稻田土壤镉污染的问题,探讨常用氮、磷、钾肥料品种对土壤镉有效性的影响,采用淹水培养方法,研究了在水稻生长季节施用不同肥料或添加酸、碱对土壤中镉有效性的影响.结果表明,土壤淹水后pH显著增加,特别是培养初期;随着培养时间的延长,pH逐渐回落,并趋向中性.土壤中有效Cd的变化趋势与pH变化趋势相反,两者间存在显著的线性负相关,淹水使土壤有效Cd下降58.2%~84.1%.肥料类型/品种对土壤镉有效性的影响存在显著差异,氮肥的影响较为复杂,钾肥其次,磷肥最小.在所有肥料中,氯化铵对土壤pH降低最多,对Cd的有效性增加最大;其他肥料依次为尿素、过磷酸钙和氯化钾.硫酸铵、硫酸钾和磷酸一铵都显著降低了土壤Cd的有效性.无论是否经过淹水培养,添加酸、碱后土壤pH与土壤有效Cd呈显著负相关,相关系数(R)分别为-0.994和-0.919.本研究进一步表明,在受Cd污染的酸性水稻土上,应避免施用氯化铵,选用含硫肥料,配合施用碱性物质,并在水稻生长过程中保持淹水状态,可有效降低土壤Cd的有效性.     

阿特拉津及其代谢物在砂质壤土中的吸附

采用批量平衡法研究了阿特拉津（AT）及其主要代谢物脱乙基阿特拉津（DEA）和脱异丙基阿特拉津（DIA）在砂质壤土中的吸附行为,讨论了离子强度和温度对吸附的影响.结果表明,3种化合物的吸附24h基本达到平衡,吸附量大小顺序为AT > DIA > DEA;二级动力学模型可以很好地预估平衡吸附容量和初始吸附速率常数,颗粒内扩散方程表明颗粒扩散不是唯一的控速手段,Elovich方程拟合所得AT、DEA和DIA的瞬时吸附占各自吸附总量的53%、85%和80%;Freundlich方程能很好地描述3种化合物在供试土壤中的吸附特性,吸附系数（K_f）范围为0.7992~1.3201mg^1-1/n·mL^1/n/kg,经验常数1/n范围为0.7440~0.7530.溶液的离子强度和温度影响土壤对化合物的吸附,温度升高,K_f值降低;CaCl₂从0~0.01mol/L,K_f值增大,再继续增加,吸附系数有降低的趋势.     

Simulation study on vertical transport of atrazine in soil column

A simulation experiment on vertical transport of herbicide atrazine (2-chloro-4-ethylamino-6-isopropylamino-s-triazine) in soil column was conducted using lysimeter system. The atrazine concentrations in leaching water and soil samples in column at 8 layers with 10 cm thick of each layer were detected by high-performance liquid chromatography. The results show total atrazine amount in leaching water increases nonlinearly with the leaching time and the herbicide application rate, and the atrazine concentrations in column soil decrease with the vertical depth after water leaching. The distribution of atrazine mass in the system after 154 days were that among the applied atrazine, 0.3 ％ is out through leaching water, 1％ is methanol extractable residues in soil, 46 ％ is methanol nonextractable residues in soil, and 52 ％ is other loss (including volatilization and degradation). The study indicates movement of atrazine in agriculture soil may not only have relation to the properties of herbicide, but also to the herbicide application history.     

Simulation study on vertical transport of atrazine in soil column

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｒａｚｉｎｅ (2 ｃｈｌｏｒｏ 4 ｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ 6 ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｏ ｓ ｔｒｉａｚｉｎｅ)ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｈｅｒｂｉｃｉｄｅａｎｄｍａｉｎｌｙｕｓｅｄｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｃｅｒｔａｉｎａｎｎｕａｌｂｒｏａｄｌｅａｆａｎｄｇｒａｓｓｗｅｅｄｓａｎｄｐｒｉｍａｒｉｌｙｈａｓｂｅｅｎｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｉｎｃｏｒｎｏｒｉｎｃｏｒｎ ｗｈｅａｔｄｏｕｂｌｅｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＮｏｒｔｈｅａｓｔａｎｄＮｏｒｔｈｏ…     

西辽河流域沙土对氨氮的吸附行为研究

采用小型回填式土柱动态吸附实验方法研究了西辽河流域沙土对氨氮的吸附行为。结果表明,西辽河流域沙土对氨氮的吸附行为符合Freundlich吸附等温式和Langmuir吸附等温式,最优模型为Langmuir吸附方程;西辽河流域沙土对氨氮的饱和吸附量在573.81～3 666.16 mg/kg之间,平均为1 733.83 mg/kg。吸附分配系数k在3.13～524.55之间,平均为93.47;沙土对氨氮的吸附方式以化学吸附为主,解吸可逆性较弱。被吸附的氨氮解吸淋失的环境风险较小;沙土氨氮饱和吸附量与土壤有机质含量、粘粒含量和粗粘粒含量呈极显著正相关,影响程度顺序为:有机质含量>粘粒含量>粗粘粒含量;不同利用结构沙土的氨氮饱和吸附量:林地(2 053.87 mg/kg)>农田(1 990.40 mg/kg)>草地(1 356.37 mg/kg)>沙荒地(813.30 mg/kg);农田、林地和草地结构由于土壤有机质和团聚体含量较高,对氨氮的固持能力较强,氨氮流失的环境风险较小,沙荒地结构对氨氮的固持能力最弱。氨氮流失的环境风险最大。     

Distribution of atrazine in a crop-soil-groundwater system at Baiyangdian Lake area in China

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｔｒａｚｉｎｅ(2ｃｈｌｏｒｏ4ｅｔｈｙｌａｍｉｎｏ6ｉｓｏｐｒｏｐｙｌａｍｉｎｏｓｔｒｉａｚｉｎｅ)ｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｓｅｌｅｃｔｉｖｅｐｒｅａｎｄｐｏｓｔｅｍｅｒｇｅｎｃｅｈｅｒｂｉｃｉｄｅｓｆｏｒｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｂｒｏａｄｌｅａｆａｎｄｇｒａｓｓｙｗｅｅｄｓ.ＴｈｉｓｈｅｒｂｉｃｉｄｅｉｓｐｒｉｍａｒｉｌｙｕｓｅｄｉｎｃｏｒｎｃｒｏｐｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎＮｏｒｔｈｅａｓｔａｎｄＮｏｒｔｈｏｆＣｈｉｎａ,ａｎｄａｓｏｆｔｅｎｔｉｍ…     

西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征

为估算辽河吸附态氨氮入海通量,采用平衡吸附-解吸法研究了西辽河不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征. 结果表明:不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征均符合Langmuir和Freundlich吸附-解吸等温式;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮饱和吸附量较大,分别为3 643.82和2 693.71 mg/kg,相当于粗砂的8.04和5.94倍;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态氨氮的入海通量分别为170.10和164.52 mg/kg. 占沉积物氨氮吸附总量的14.99%;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮解吸比例较小,分别为30.66%和42.04%,入海后可分别为上覆水提供氨氮52.15和69.16 mg/kg;黏粒级和粉粒级沉积物所吸附的氨氮是氮素循环的重要组成部分;黏粒和粉粒级沉积物的腐殖质含量远远高于粗沙,在其所形成的团聚体结构中存在的孔隙填充方式——氨氮吸附是导致黏粒和粉粒级沉积物饱和吸附量较大、解吸比例较低的根本原因.      

水溶性有机物对绿麦隆胁迫下小麦幼苗生物利用性和毒性的影响

研究了在2种来源的DOM（水溶性有机物）和绿麦隆作用下,小麦幼苗在不同培养时间（4和10 d）组织累积量和抗氧化系统的响应,探讨了小麦幼苗在DOM作用下对绿麦隆胁迫的毒性响应影响及机制. 结果表明:在不同的培养期内,绿麦隆均抑制了小麦幼苗的生长,而2种不同来源的DOM均缓解了绿麦隆对植株的毒性. DOM的施加使绿麦隆胁迫下小麦叶和根中的丙二醛（MDA）含量降低,同时绿麦隆诱导的超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活力也有所降低,然而过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽巯基转移酶（GST）的活性却有一定程度的增高. 使用RT-PCR半定量分析方法对SOD和GST的酶活性变化进行了分析,以确证DOM缓解绿麦隆对小麦幼苗的毒性调节机制.      

腐殖酸缓效肥料的NO_3~--N田间淋溶及土壤残留

为探讨腐殖酸缓效肥料对地下水及土壤质量的潜在影响,分别在砂质(SS)和黏质土壤(CS)中,利用自制田间淋溶设备研究了不同肥料处理的NO3--N淋溶及土壤残留特性.结果表明,在2种不同质地土壤中,不同时间施肥处理淋溶液中的NO3--N浓度比不施氮肥处理高28.1%～222.2%,但腐殖酸缓效肥料可在一定程度上抑制NO3--N的向下淋溶,且在CS土壤中的抑制作用更有持续性.CS土壤淋溶液中NO3--N的浓度比SS土壤降低41.2%～59.1%,抑制NO3--N向下淋失的作用更强.施肥可造成NO3--N在土壤剖面中的累积,腐殖酸缓效肥料处理0～40cm土壤剖面中NO3--N所占比例显著高于尿素及复合肥处理,分别达59.8%和54.4%.SS土壤中NO3--N的总量显著低于CS土壤,HA缓施肥、尿素及复合肥处理分别降低81.7%、81.1%和47.6%.同常规施肥处理相比,腐殖酸缓效肥料处理可不同程度的提高土壤有机质、碱解氮、速效磷及阳离子交换量的含量,且在黏质土壤中水溶性盐总量比尿素及复合肥处理分别降低24.8%和22.5%.因此,施用腐殖酸缓效肥料可有效改善土壤理化性状、降低施肥对地下水等造成的潜在污染风险.     

磷酸二氢钙和氯化钾对乌栅土氮素淋失的影响

利用土柱淋洗,研究了N、P、K共施对太湖乌栅土氮素(Urea-N、NH₄⁺-N和NO₃^--N)淋失的影响.结果表明,在不施尿素的条件下,N的淋失以NO₃^--N为主,占淋失总氮(Urea-N、NH₄⁺-N和NO₃^--N之和)的93.39%.施加尿素后,Urea-N、NH₄⁺-N和NO₃^--N的淋失量明显增加,三者占淋失N的比例分别为3.95%、15.25%和80.80%,占施入N的比例分别为0.26%、0.80%和2.54%.Ca(H₂PO₄)₂或KCl均可显著增加3种形态N的淋失,使3种形态N占淋失TN的比例分别为4.54%、24.11%、71.35%和3.45%、24.53%、72.02%,占施入N的比例分别为0.39%、1.86%、3.34%和0.32%、2.12%、4.06%.Ca(H2PO4)2和KCl共施对N素淋失存在着一定的交互作用,使3种形态N占淋失TN的比例分别达到4.10%、27.35%和68.55%,占施入N的比例分别为0.42%、2.60%和4.26%.不同形态N淋失的先后顺序为:Urea-N >NH₄⁺-N>NO₃^--N,而淋失总量的顺序为:Urea-N < NH₄⁺3^--N.     

我国西北黄土对阿特拉津的吸附行为及影响因素

为了探讨ATZ(阿特拉津)在黄土中的吸附/解吸行为及主要影响因素,以我国西北黄土为供试土样,采用批量试验法研究了黄土对ATZ的吸附动力学和热力学行为特征. 结果表明:黄土对ATZ的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,吸附热力学过程更符合线性分配的Henry吸附模型(R2>0.90),吸附过程中ΔGθ(吉布斯自由能)及ΔHθ(焓变)均小于0、ΔSθ(熵变)大于0,25～45 ℃温度范围内E(吸附平均自由能)为0.86～1.30 kJ/mol,表明黄土对ATZ的吸附过程以物理吸附为主,属于自发放热过程且导致吸附体系混乱度增加. 黄土对ATZ的吸附影响因素分析结果显示,随着系统温度的升高,ATZ在黄土中的饱和吸附量下降;pH在2～10范围内变化时,ATZ在黄土中的饱和吸附量随pH的增加呈明显降低趋势;初始ρ(ATZ)从2.5 mg/L增至10.0 mg/L时,黄土对ATZ的饱和吸附量也相应地从0.082 5 mg/g增至0.621 0 mg/g. 结果显示,ATZ在黄土中的吸附速率受内部扩散、表面吸附和液膜扩散的共同影响,并且吸附过程主要受到土壤有机质疏水性分配作用的影响.      

农田土壤施用系列新型氮肥后气态氮(NH3和N2O)减排效果比较:以夏玉米季为例

为了解不同品种新型氮肥相对常规施肥其氨(NH3)和氧化亚氮(N_2O)的减排效果,本文通过田间原位试验同步研究了夏玉米生长季氮肥施用后的农田NH_3挥发和N_2O排放及其主要驱动因子.以常规施肥(复合肥+尿素,CK)为对照,设置了5个肥料处理,分别为脲铵氮肥(UA)、稳定性复合肥料(UHD)、硫包衣氮肥(SCU)、脲甲醛复合肥(UF)和有机肥(OF),施氮量(以N计)均为300 kg·hm~(-2).相关分析结果表明,氨挥发和N_2O排放受环境因子影响,均与土壤WFPS呈显著负相关(P0.05),N_2O排放还与土壤硝态氮呈极显著正相关(P0.01).进一步回归分析表明,N_2O排放(F_(N_2O))主要取决于土壤硝态氮(x)含量的变化,而氨挥发(F_(NH_3))主要取决于土壤铵态氮(x)含量的变化.与CK相比,除了UA,其它肥料处理都降低了土壤的氨挥发,尤其是UF和OF处理减少了37%~43%.但对于N_2O排放,所有处理与CK皆无显著差异.进一步计算每种处理氨挥发和N_2O的气态氮损失总量,与CK相比,UHD、SCU、UF和OF分别减排了9%、5%、30%和23%,而UA增加了3%.     

熟污泥改性黄土对铜的吸附解吸特征

为探明熟污泥改性黄土对重金属的容纳能力,以熟污泥改性黄土为供试土样,采用序批实验法研究了供试土样对铜(Cu)的吸附解吸特征,并分析了供试土样对铜的固定能力及影响因素.供试土样对铜的吸附量在铜添加浓度小于100mg/L时急剧增加,在铜添加浓度大于100mg/L时增加缓慢,而解吸量的变化趋势则恰恰相反.Langmuir型吸附等温式是描述供试土样对铜的吸附过程的最佳模型,而吸附量与解吸量的关系可以很好的用指数函数来描述.供试土样对铜的固定吸附量随熟污泥含量的增加而增加,有机质含量是决定性因素.