有机氯农药在农田土壤中的吸附解吸特征

选取3种不同深度的农田土壤作为吸附剂,采用批量实验方法,研究了有机氯农药p,p’-DDD和γ-HCH在等温条件下的吸附解吸行为。结果表明,p,p’-DDD和γ-HCH的吸附解吸曲线均可用Freundlich模型较好拟合,并且在表层土壤中表现为线性,而在深部土壤中表现为非线性,表明深部土壤的组成可能更加复杂和不均匀。3种土壤对p,p’-DDD的吸附容量参数Kf值与总有机碳(TOC)含量大小关系一致,而γ-HCH的吸附Kf值却与DOM含量显著正相关。p,p’-DDD和γ-HCH在所有样品中的解吸均有不同程度的滞后现象,其中p,p’-DDD的解吸主要受土壤中有机质含量的影响,TOC含量越低滞后性越不明显,而γ-HCH的解吸滞后性比较复杂。     

理化性质对土壤吸附-解吸苄嘧磺隆的影响

为探讨土壤理化性质对其吸附-解吸BSM(苄嘧磺隆)的影响,采用批量平衡法研究了采自我国东南沿海和中部14个省区的21个土壤样品对BSM的吸附-解吸行为,以及BSM吸附-解吸行为与土壤p H、w(有机质)、w(TN)、w(黏粒)、CEC(阳离子交换量)等理化性质的关系.结果表明:BSM在土壤中的等温吸附线可用Freundlich方程进行拟合,不同土壤对BSM的吸附强度差异较大,Kf(Freundlich常数)介于0.52~24.05之间.土壤p H、w(有机质)是影响BSM吸附的主要因素,二者对Kf的解释率为58.1%;土壤对BSM的吸附还受w(TN)、w(黏粒)等的影响.土壤对BSM的吸附-解吸存在滞后现象,HI(迟滞系数)与土壤p H呈极显著负相关,与w(黏粒)呈显著正相关,其中土壤p H对HI的解释率为33.0%.吸附平衡溶液p H与Kd(分配系数)呈极显著负相关,对其进行调节可显著改变土壤对BSM的分配能力.     

土壤有机质对土霉素在土壤中吸附-解吸的影响

采用批量平衡方法,研究了土霉素在原土及去除有机质土壤中的吸附和解吸.结果表明,土霉素在原土和去除有机质土壤中的吸附和解吸等温线均不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,在不同土壤以及不同土壤处理中的拟合相关系数(r)均达到极显著水平.去除有机质能够降低土霉素在土壤中的吸附容量(lgKf),但增加了吸附强度(1/n).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在所设土霉素浓度范围内,土霉素在褐土和红壤中的平均滞后系数(HIa)分别为0.039和0.015;去除有机质后的褐土和红壤对土霉素的解吸滞后现象显著增强(P<0.01),其HIa分别增加到0.068和0.028.     

不同离子桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸研究

从自然土壤中有机质与矿物的结合方式出发,研究了Ca²⁺、Fe³⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的吸附-解吸行为.结果表明,不同离子饱和的蒙脱石及其相应的胡敏酸-矿物复合体对菲的吸附-解吸数据都能用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量（K_f）大小的顺序分别为Ca-Mont（0.184）>Fe-Mont（0.028）>Al-Mont（0.015）和Fe-Mont-HA（2.341）>Ca-Mont-HA（1.557）>Al-Mont-HA（1.136）.有机矿质复合体的K_f值远远高于相应的矿物,表明了复合体中的胡敏酸对菲的吸附容量贡献较大.但不同离子桥键的复合体K_f值的大小与它们有机质的含量高低次序不一致,表明了复合体中有机质的含量以及有机质与矿物结合方式的不同,都可能会影响它们对菲的吸附.Ca²⁺和Al³⁺桥键的有机矿质复合体对菲的解吸都有滞后现象,滞后现象主要来自有机质对菲的吸附,而矿物对菲的解吸滞后现象影响不明显.     

多环芳烃在中国两种典型土壤中的吸附和解吸行为研究

采用批量实验的方法,研究了多环芳烃类有机化合物萘和菲在两种中国典型土壤样品(草甸土和黑土)中的吸附和解吸行为,并用一种新型解吸模型--"双元平衡解吸(DED)模型"对解吸行为进行了预测.结果表明,萘和菲在两种土壤中的吸附符合传统的线性模型,解吸行为则表现出明显的滞后现象,且DED模型的预测值与实验结果相吻合.DED模型能够利用简单的理化参数更加准确地定量描述憎水性有机污染物的解吸行为,该模型可为我国的土壤风险评价和土壤环境质量标准的制定等工作提供量化手段.     

无机沉淀对土壤有机质吸附疏水有机污染物的影响

土壤有机质对疏水性有机污染物的吸附解吸是影响其在土壤中迁移、转化和归趋的重要因素之一。老化是有机污染物和土壤等介质长时间相互作用的结果,它影响着污染物的生物有效性。已有的老化研究注重有机污染物被土壤等介质吸附隔离的机制,很少考虑土壤等吸附剂自身演化对有机污染物吸附的影响。本文通过无机沉淀处理方法来模拟自然环境过程吸附剂自身的演化对土壤有机质吸附能力的影响,从而证明吸附剂自身的变化也是影响老化效应的一个重要因素。结果表明,不同无机沉淀包裹和填充的碱提土样品比原始碱提土样品具有更小的吸附能力,同时无机沉淀处理后的样品的吸附性能随着无机沉淀离子浓度增加而降低。这可能是无机沉淀覆盖碱提土样品的内外表面积和填充碱提土样品的微孔所引起的,同时也可能是无机沉淀占据了吸附有机污染物的高能点位所致。     

在有机污染物与土壤／沉积物相互作用时吸附／解析作用的研究

污染物在土壤或沉积物上的吸附和解析主要是储备机理，吸附和解析这个可逆过程的假设已经被证实了。在实验室中，室温下，从几个小时到2个月以上的时间里，已经研究了萘、菲、对－二氯苯有机污染物，这个吸附实验Kp值与公布的相关Koc和Kow是相一致的。简单线性吸附等温线模式在1－4天之间达到平衡。以逐级稀释沾污沉积物的办法进行解吸实验，解吸实验时间是从1天到五个月，获得的解吸速率小于先前测得的或予想的1至3个数量级。在解吸期间达到平衡后，已经解吸了82－99％以上吸附污染物为典型代表，但是，通常解吸的吸附污染物仅仅是30－50％。而通常引用的动力模式及人工制程度不能解释这些结果，讨论了这种可能性和由于这样吸附与解吸行为是由于滞后或是不可逆吸附造成。     

土壤有机质和镉对金霉素吸附-解吸的影响

金霉素已经广泛应用于兽药生产和疾病治疗.由于动物废弃物的土地应用和其它输入来源,重金属与四环素类抗生素往往共存于土壤环境中.基于OECD 106号指导准则,采用批量平衡实验方法,研究了金霉素及其与镉复合后在褐土及去有机质褐土中的吸附和解吸行为.结果表明,在单一和复合污染条件下,金霉素在褐土和去有机质褐土中的吸附和解吸等温线都可以用Freundlich模型进行良好地拟合.在金霉素单一污染和金霉素-镉复合污染条件下,去除有机质能够增加金霉素在褐土中的吸附容量(Kf)和吸附强度(1/n).金霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在单一污染物情况下,金霉素在去有机质褐土的解吸滞后现象增强,其HI从0.81增加到1.06;而加镉后这种现象反而有所减弱,其HI从1.11减低到0.84.本研究为建立更加完善的模型以预测金霉素环境浓度或评价其环境风险,提供了可利用的数据和参数.     

溶解有机质在土壤及沉积物吸附多环芳烃类有机污染物过程中的作用研究

研究了采自官厅水库及周围水域的 6种土壤及沉积物样品对多环芳烃类有机化合物———萘、菲、芘的吸附特性 ,应用1H NMR对这 6种土壤及沉积物样品中的溶解有机质的化学组成进行了的测定 ,发现溶解有机质中芳香族和非极性脂肪族化合物的含量与Freundlich吸附容量 (K′f)之间存在着密切关系 ,Freundlich吸附指数 (n)随着溶解有机质中极性基团的增多而降低 ,但是极性芳香族成分在吸附过程中主要充当有机溶剂相 .另外 ,吸附质的化学特性对吸附也有重要影响 ,logK′f 与logKow(Kow为辛醇 水分配系数 )之间存在着线性关系 .依据溶解腐殖质的两性特征及上述结论建立了一种快速吸附模型 ,但此模型还很难直接用于无极性有机污染物的吸附规律预测     

土壤组分对磷形态和磷吸附-解吸的影响——基于三峡库区消落带落干期土壤

通过选择性去除土壤组分的方法,探讨了三峡库区消落带落干期3种典型土壤中有机质、铁氧化物组分对磷形态和磷吸附-解吸的影响.结果发现,三峡库区消落带落干期3种典型土壤去除的有机质以易氧化组分为主,去除有机质后,土壤中各种磷形态的含量变化较小.然而,去除游离铁氧化物后,土壤中各种磷形态的含量均发生明显降低.同时,去除有机质、游离铁氧化物组分后并未改变土壤中各种磷形态的相对大小顺序,均为：钙结合磷（Ca-P） > 有机磷（OP） > 铁/铝结合磷（Fe/Al-P）.此外,黄壤（FJ）、紫色潮土（KX）和灰棕紫泥（FL）去除有机质后对磷的吸附能力较原始土壤仅分别降低0.5%、2.3%、6.5%（P=0.017<0.05,显著性差异）,表明3种土壤中有机质组分对磷吸附的影响较小;而去除游离铁氧化物后对磷的吸附能力分别降低45.6%、51.7%、43.9%（P=0.004<0.05,显著性差异）,表明土壤中游离铁氧化物组分是决定磷吸附大小的重要因素.另外,3种土壤去除游离铁氧化物后较原始土壤吸附磷的解吸能力明显增加,表明游离铁氧化物组分是控制3种土壤吸附磷的解吸的重要因素.FL土壤去除有机质组分后较原始土壤吸附磷的解吸能力略有降低,而KX和FJ土壤去除有机质组分后较原始土壤吸附磷的解吸能力无明显差异,表明有机质组分对土壤吸附磷的解吸的影响与土壤类型有关.     

海河沉积物对菲的吸附解吸行为研究

采用北运河坝河断面、海河干流邓善沽断面及葛沽镇断面表层沉积物及南开花园土为吸附剂,以菲为吸附质进行一系列吸附动力学和吸附-解吸平衡实验研究。结果表明,菲在各颗粒物上的吸附动力学过程,在0-4h内基本可达吸附平衡,刚开始吸附速率很快,然后迅速降低,并逐渐稳定;菲在各颗粒物上的等温平衡吸附可用线性等温线方程及Freundlich方程较好的拟合;不同来源颗粒物对菲的吸附能力随颗粒物中有机质含量增加而增强;葛沽镇颗粒物经高温灼烧处理后,其吸附能力明显降低;各天然颗粒物及不同温度灼烧处理的颗粒物对菲的解吸行为存在不同程度的滞后,灼烧颗粒物的滞后性远远大于原颗粒物,颗粒物中的有机质组分及性质对菲的解吸滞后有重要影响     

有机质胶体对卡马西平在多孔介质中迁移影响模拟实验

有机质胶体与有机污染物的相互作用会影响污染物在多孔介质中迁移转化等环境行为.为研究有机质胶体对药物和个人护理品(PPCPs)在土壤环境中迁移的影响,本实验以卡马西平(CBZ)为目标污染物,用商用腐殖酸制备有机质胶体,分别选择石英砂、标准土和野外所取土样为研究介质,通过室内土柱模拟实验探究有机质胶体存在时污染物在多孔介质中的迁移行为.结果表明,描述一维溶质运移的两点化学非平衡模型能够较好模拟CBZ在各介质土中的运移过程,说明污染物运移过程中与介质间发生了化学非平衡吸附作用;石英砂柱中加入胶体后,对CBZ的吸附过程无明显影响,但在解吸时阻滞因子及滞留量变小,可见胶体与石英砂间作用微弱,解吸过程中胶体与污染物结合形成复合体后对污染物有增溶作用;胶体存在时,标准土和自然土对CBZ的吸附量和迁移阻滞强度均明显大于石英砂,其中有机质及黏土矿物的作用最为明显,有机质中的低能/高能吸附位点以及黏土矿物极性表面均能够固定污染物;由于有机质含量较高,自然土对CBZ在吸附-解吸过程中的阻滞截留强度大于标准土.针对本实验中CBZ的迁移情况,提出了疏水性有机污染物在含有机质胶体土壤中的迁移过程中各种作用的概念模型.     

西辽河流域沙土的氨氮解吸行为研究

采用小型回填式土柱淋溶实验方法研究了西辽河流域沙土的氨氮解吸行为。结果表明,西辽河流域沙土的氨氮解吸行为符合Langmuir和Freundlich解吸等温式;沙土氨氮解吸比率Dr在0.44～0.99之间,平均为0.75,解吸迟滞性指数TⅡ在0.05～0.65之间,平均为0.29,沙土对氨氮的解吸迟滞性较强,解吸可逆性较弱。被吸附的氨氮解吸淋失的环境风险较小;沙土氨氮解吸比率Dr与土壤有机质含量、粘粒含量和粗粘粒含量呈极显著负相关,影响程度顺序为:有机质含量>粗粘粒含量>粘粒含量;解吸分配系数k和解吸迟滞性指数与土壤有机质含量分别呈极显著和显著正相关,与粘粒含量和粗粘粒含量没有相关性;草地、农田和林地结构由于土壤有机质和团聚体含量较高,氨氮解吸迟滞性较强,氨氮流失的环境风险较小,沙荒地结构氨氮流失的环境风险较大。     

菲在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸行为

采用批量实验方法,研究了菲(Phe)在渤海湾入海河流与河口沉积物上的吸附-解吸过程,以及吸附参数与沉积物有机质性质之间的相关关系.结果表明,Phe在所有沉积物上的吸附和解吸等温线均能由线性分配模型和Freundlich模型很好地拟合.其中,线性分配系数KD值变化在58～743L·kg-1之间,与TOC、TN、DOC、Phe、C/N和DOC/TOC之间呈现显著正相关关系.Freundlich吸附能力参数KF和KFOC值分别在75～367μg1-N·kg-1·LN和2253～34743μg1-N·kg-1·LN之间,均与DOC/TOC呈现显著负相关关系,而与其它有机质参数之间相关性不显著.相比较而言,大多数沉积物的解吸等温线用Freundlich模型拟合的效果更好,并且具有明显的解吸滞后现象.有机质的含量和性质均是影响Phe在沉积物上吸附-解吸的重要因素.对于频繁受到人类活动影响的河流沉积物,溶解性有机质的影响就更为重要.     

三氯乙烯在不同土壤中的解吸行为

采用w(TOC)(TOC为总有机碳)不同的2种天然土壤以及用H2O2去除大部分软碳和高温灼烧去除全部有机碳后所得到的6种土样为吸附剂,以TCE(三氯乙烯)为研究对象,考察了有机碳含量及组成、矿物质、初始ρ(TCE)等因素对TCE解吸行为的影响,并比较了吸附解吸异质性大小.结果表明,解吸平衡时6种土样的TCE解吸量不到相应吸附量的25％;TCE在6种土样上的解吸等温线表现出更高的非线性特征.所有土样都表现出一定程度的吸附解吸异质性,HI(异质性指数)均大于2.0,其中H2O2氧化土样的异质性更高(HI＞4.0).2种原土中有机碳和矿物质对TCE解吸的平均贡献率分别为74％和26％,而H2O2氧化后的2种土样中该值分别为68％和32％;初始ρ(TCE)越高,矿物质的解吸贡献率相对越低.此外,TCE的解吸量与土壤矿物质中孔和微孔的体积也有一定的关系.     

溶解性有机质对芘在土壤中吸附解吸的影响

从腐解不同阶段的水稻秸秆提取溶解性有机质(DOM),用DAX-8树脂分组的方法分析了其亲疏水性,并研究了提取到的DOM对芘在土壤中吸附-解吸行为的影响.结果表明,随秸秆腐解时间的延长,产生DOM中亲水性组分减少,疏水性组分增多.在本试验所研究的吸附解吸实验条件下,芘在土壤中的吸附解吸均可用线性方程进行描述.加入DOM后,芘的吸附受到显著抑制(p0.01),并且随腐解时间延长,抑制作用增强;芘在土壤中存在解吸迟滞现象,加入DOM后迟滞现象减弱,促进了芘在土壤中的解吸.随腐解作用的进行,DOM促进芘解吸的作用增强,解吸迟滞系数减小.这是由于随秸秆腐解作用的进行,产生DOM中疏水性组分含量增多,其对芘的增溶作用增强所致.     

菲在大庆黑钙土有机-矿质复合体上的吸附与解吸

利用超声分散法提取了黑龙江大庆黑钙土中不同粒级有机-矿质复合体,并测定了其基本理化性质.其中粘粒复合体的有机质含量最高,比表面积以及阳离子交换容量最大.研究了多环芳烃菲在不同粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸行为.结果表明,菲在各粒级有机-矿质复合体上的吸附和解吸等温线均符合Freundlich方程,随粒径减小,有机-矿质复合体对菲的吸附容量以及吸附的非线性程度都增加.菲在有机-矿质复合体上的解吸表现出明显的滞后现象.高有机质含量的粘粒有机-矿质复合体对菲的吸附和持留能力均较强.     

菲在沉积物上的吸附-解吸研究

采用批量实验的方法,研究了盐度对菲在沉积物上的吸附的影响以及菲的初始浓度、沉积物结构性质改变、盐度对菲解吸的影响,并深入讨论了不可逆吸附的机制.结果表明,提高盐度促进菲的吸附,促进程度与沉积物所含有机质（SOM）有关.由菲吸附增加计算得到的盐常数0.299 L·mol^-1高于由菲溶解度降低计算得到的盐常数0.125 L·mol^-1.菲的解吸具有不同程度的迟滞性,实验数据用Freundlich方程拟合,解吸迟滞性用热力学指数TII表征.随着菲初始加入浓度增加,TII值先降低后又增加,以淡水中菲的解吸为例,随着菲初始浓度由0.5 mg·L^-1增加到2.5 mg·L^-1,TII值先由0.80降到0.38又增加到0.55,表明解吸迟滞性呈先下降后增加的趋势.氢氧化钠处理后的沉积物与原沉积物相比解吸迟滞性减弱,TII值由0.55降到0.33,说明对菲的锁定能力变弱.首次报道了盐度对菲解吸的迟滞性影响,结果表明,菲的解吸迟滞性指数TII值由淡水中的0.55减少到盐水中的0.42,说明盐水中菲解吸迟滞性比淡水中弱,解吸迟滞性的变化可以用菲分布到的吸附点位能量高低不同以及菲分子是否能够锁定在吸附剂内部微孔来解释.     

农田灰钙土中有机质和碳酸钙对Zn吸附-解吸行为的影响

采用序批平衡法,研究了Zn在去除有机质及去除碳酸钙前后灰钙土的吸附-解吸行为.结果表明,在试验土壤中吸附量均随着加入Zn浓度的增加而增加,且去碳酸钙土对Zn吸附固定能力明显低于灰钙土,即有机质对灰钙土Zn的吸附影响小于碳酸钙;去有机质及去碳酸钙前后灰钙土对Zn的吸附过程不适合用Langmuir方程描述,而Freundlich方程能够很好地拟合,调整后的决定系数R2′均大于0.90,达到极显著水平(P0.01);去除有机质和碳酸钙后灰钙土对Zn的解吸率都升高,且灰钙土去碳酸钙后解吸率略高于去有机质;去除有机质及碳酸钙前后灰钙土的解吸量均随吸附量的升高而升高,且去碳酸钙土解吸量最大,去有机质土次之,灰钙土最小;土壤有机质和碳酸钙对Zn均有较强的络合吸附效应,能有效降低Zn的迁移活性,从而促进吸附,抑制解吸.