流动搅动法研究针铁矿对亚砷酸盐的吸附特征

采用流动搅动法,在溶液p H、浓度和温度影响条件下,研究针铁矿对亚砷酸盐吸附的特征.结果表明,在不同条件下,亚砷酸盐的吸附过程分为快反应和慢反应这2个阶段.随溶液p H的升高,砷的吸附量逐渐降低,表观吸附速率常数(k')逐渐增大,半反应时间(t1/2)也就越小,砷的吸附反应达到平衡时间就越短,且砷的扩散速率常数b值也逐渐降低.溶液p H 3.0和p H7.0时,砷最大吸附量分别为246.9 mg·kg~(-1)和99.8 mg·kg~(-1).随着砷浓度的升高,针铁矿对砷的吸附量增加,表观吸附速率常数(k')逐渐增大;砷浓度为0.10 mg·L~(-1)和1.00 mg·L~(-1)时,砷的最大吸附量分别为96.5 mg·kg~(-1)和249.1 mg·kg~(-1).Freundlich方程中吸附常数Kf值随着时间的延长逐渐降低,其吸附能力是逐渐减弱的.Langmuir方程分配因子RL在0~1之间,表现为针铁矿上砷的吸附为优惠吸附.随着温度的升高,针铁矿对砷的吸附量增加,表观吸附速率常数k'值也逐渐升高.温度为298K和313 K时,砷最大吸附量分别为241.1 mg·kg~(-1)和315.6 mg·kg~(-1).用抛物线扩散方程b值来计算扩散过程的伪热力学常数,砷吸附反应的活化能(E*a)为14.60 k J·mol~(-1).砷扩散活化焓变(ΔHθ)随着温度的升高有所降低,ΔHθ均为正值,扩散过程为吸热反应,升高温度有利于砷的吸附;活化自由能变(ΔGθ)随着温度的上升而升高,升高温度有利于加快扩散过程;ΔSθ值均为负,说明吸附反应使体系有序度增加.     

酸性条件下红壤表面Pb反应动力学的能量特征

用自行设计的动力学装置研究了酸性条件下Pb在红壤表面的反应动力学能量特征.结果表明,酸性条件下,Pb吸附分为快反应和慢反应.用一级动力学方程拟合的Pb最大吸附量,随酸度增加显著下降,随温度升高提前达到平衡.用扩散速率常数计算的活化能(△E*)随酸度的增加而增加,Pb扩散需克服的能障加大;△H值为正,温度升高可促进Pb的扩散;AS值均为负,说明吸附反应使体系有序度增加.原液pH为4.5和5.6时,流出液的pH急剧下降;pH3.8和3.3时流入液比流出液的pH高,是由于土壤的缓冲作用和土壤表面质子化;当溶液中H+超过一定数量后,反应初期的H+消耗是快反应过程.H+对矿物的溶蚀成为速率控制步骤.     

酸沉降下红壤对K+吸附特征及反应动力学

研究酸沉降下K+在红壤表面的化学吸附行为,结果表明,K+的等温吸附可用Langmuir方程较好地描述;在K+的平衡吸附过程中,土壤表面有H+的释放;加入pH3.5酸溶液后,存在H+的消耗过程,其机理与SO42-的专性吸附释放OH-以中和溶液中H+有关.利用设计的动力学装置能很好地研究K+的吸附动力学,比较K+吸附的动力学模型,以一级动力学方程和Elovich方程为最佳模型;运用数据平滑工具求算吸附速率与吸附量的关系,进一步求得一级动力学方程的表观平衡吸附量和表观吸附速率常数.联合一级动力学方程的微分式和Elovich方程也可求得反应速率与时间的关系.     

红壤上直接施用磷矿粉的增产效果和改土作用

综述了红壤上施用磷矿粉对油菜产量、土壤铝毒和土壤化学性质的影响，认为磷矿粉直接施用于酸性土壤上，除增加土壤有效磷含量从而提高作物产量外，还能提高土壤ｐＨ值，增加交换性钙含量和降低交换态铝含量，增加土壤负电荷量，是一种低投入的土壤改良剂，在有条件的地区宜予推广。     

硫素对氧化还原条件下水稻土氧化铁和砷形态影响

通过充N2和充O2的氧化还原反应装置,在添加外源砷污染的水稻土中,施用不同形态的无机硫(不施硫S0,单质硫S1和硫酸盐S2),模拟水稻田的氧化还原状况.结果表明,通N2时,土壤溶液氧化还原电位(Eh)在-100~-200 mV之间,溶液pH在7.0~8.0之间,pe+pH为4~7之间;通O2时,溶液Eh在200mV左右,溶液pH在6.5~7.5之间,pe+pH为9~12之间.无论通N2还是通O2,土壤溶出铁的浓度在1.2~1.6 mg·L-1,均有处理S0>S1>S2和AsS0>AsS1>AsS2.在通N2时,各处理HCl提取土壤氧化铁的含量比原土[(21.4±0.3)g·kg-1]低5 g·kg-1,有利于结晶态氧化铁向无定形氧化铁转化和形成Fe2+,无定形氧化铁活化度比原土活化度46.8%有所增加,且处理AsS2(49.4%)AsS2(36.1%).通N2时,土壤溶液中砷浓度变化为AsS0[(1.13±0.04)mg·L-1]>AsS1[(0.89±0.01)mg·L-1]>AsS2[(0.77±0.04)mg·L-1];通O2时,土壤溶液中砷浓度变化AsS1[(0.77±0.01)mg·L-1]>AsS0[(0.20±0.09)mg·L-1]>AsS2[(0.09±0.01)mg·L-1].通N2时,不同处理各形态砷占总砷比例变化为残渣态(34.9%~41.4%)≈专性吸附态(37.4%~39.5%)>晶态铁锰结合态(23.3%~25.6%)>非专性吸附态(2.4%~3.3%)>无定形铁锰结合态(0.5%~0.8%).通O2时,各处理形态砷占总砷比例变化为残渣态(30.8%~39.3%)≈专性吸附态(30.3%~34.7%)>晶态铁锰结合态(26.0%~28.7%)>无定形铁锰结合态(9.3%~10.7%)>非专性吸附态(0.5%~1.6%),其中,无定形铁锰氧化物结合态砷比通N2时提高了约9%,也就是无定形铁锰的老化作用对砷形态转化的影响.这表明还原条件能够使氧化铁的活化度升高,砷的移动性增强,但硫酸盐体系降低氧化铁的活化度,单质硫体系的砷移动性要大于硫酸盐体系的砷移动性.     

鼠李糖脂与β-环糊精复合提取预测污染土壤中PAHs的生物有效性

以添加3种典型多环芳烃(PAHs)菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(Ba P)的模拟污染土壤(海南红壤)为对象,研究了鼠李糖脂(RL)与β-环糊精(HPCD)复合提取预测污染土壤中PAHs的生物有效性的可行性.结果表明,当RL浓度大于临界胶束浓度时,由于其胶束增溶作用,PAHs的表观溶解度随RL浓度增加而增加,促使更多的PAHs从土壤固相解吸进入土壤溶液中.通过HPCD/RL复合提取土壤中的PAHs的含量与蚯蚓体内吸收的PAHs的量进行相关性分析,发现两者之间存在显著的正相关关系.但是PAHs蚯蚓吸收量是HPCD单独提取量的2.04倍,是HPCD/RL提取量的1.15倍.结果表明,HPCD/RL比HPCD对PAHs提取更能接近蚯蚓富集.因此,RL的添加在一定程度上增加了HPCD对污染土壤中PAHs生物有效性的预测效果,HPCD/RL复合提取法可以作为一种相对快捷可靠的预测PAHs生物有效性的方法.本研究为复合提取在有机污染物生物有效性评价方面提供一个新的方向,也为有机污染物的风险评估和生物修复提供了一定的技术支持.     

可变电荷与恒电荷土壤胶体对DNA吸附与解吸特征

采用平衡法研究了红壤胶体、砖红壤胶体、潮土胶体和褐土胶体在不同pH值条件下DNA吸附与解吸特征.结果表明,在NaCl和KCl电解质体系中,4种土壤胶体在吸附过DNA后,溶液pH值均有不同程度的增加,pH增加的幅度为红壤胶体>砖红壤胶体>潮土胶体>褐土胶体;NaCl电解质体系>KCl电解质体系.土壤胶体对DNA的吸附量均随着pH值的升高而降低,在pH为2~4,不同胶体对DNA的吸附量保持最大值,约为13.1~14.8μg.mg-1.当平衡溶液pH值从4.2开始上升至8.6,在NaCl体系中,砖红壤胶体和红壤胶体上DNA的吸附量下降幅度约5.5μg.mg-1,而在KCl体系中,DNA的吸附量下降幅度约2.1μg.mg-1.2种电解质体系,潮土胶体与褐土胶体上DNA的吸附量下降幅度约为8.3~12.2μg.mg-1.DNA吸附量下降幅度为恒电荷土壤(潮土和褐土)胶体>可变电荷土壤(红壤和砖红壤)胶体.用NaOAc和NaH2PO4对土壤胶体吸附DNA的解吸时,可变电荷土壤胶体与恒电荷土壤胶体解吸规律有明显差异.在3种溶液pH值为3、5和7时,可变电荷土壤(红壤和砖红壤)胶体上NaOAc解吸率约10%~24.5%,Na...     

模拟酸雨条件下Cd2+在土壤及其矿物表面的解吸动力学特征

利用流动搅动法研究在模拟酸雨条件下土壤和矿物表面Cd2+的解吸动力学特征,结果表明,Cd²⁺的解吸动力学能用一级动力学描述,红壤和针铁矿上Cd²⁺解吸率为70%～100%,砖红壤和高岭土上解吸率为25%～50%;砖红壤上Cd²⁺解吸动力学可用扩散方程描述,但该方程并不适合描述红壤、针铁矿和高岭土上Cd²⁺的解吸;Elovich方程在描述Cd²⁺解吸时比双常数方程和抛物线扩散方程要好,这也说明Cd²⁺的解吸为一非均相扩散过程.Cd²⁺的解吸过程分为快反应和慢反应,快反应过程在60min内完成(除砖红壤外),随后达到平衡状态.Cd²⁺在土壤表面的快反应与交换态Cd²⁺有关,边面羟基化的键合点位与Cd²⁺亲和力的不同是导致Cd²⁺解吸速率和解吸量差异的原因.流出液pH值的上升反映出土壤表面存在质子的消耗,这可能与硫酸根的专性吸附释放羟基和矿物表面的质子化有关,这在砖红壤上表现得特别明显.     

酸性条件下可变电荷土壤表面Pb~(2+)-H~+反应动力学特征

研究了酸性条件下Pb在可变电荷土壤表面的反应动力学.结果表明,在酸性条件下,从一级动力学方程拟合的参数可知,三种土壤的最大吸附量依次为砖红壤>赤红壤>红壤,Pb最大吸附量随酸度的增加显著下降.红壤、赤红壤和砖红壤在pH 5.5处理的半反应时间(t1/2)分别为231 min,266 min和182min;pH 3.3处理的t1/2分别为43 min,26 min和32 min.用Elovrich方程和抛物线扩散方程常数(b)解释离子的表观扩散速率,三种土壤的b值依次为砖红壤>赤红壤>红壤,且随酸度的增大而降低.在Pb的吸附过程中,pH值为5.5和4.3时,红壤和赤红壤流出液中有质子释放;当原液pH值为3.3和3.8时,都存在质子的消耗.三种土壤H+的消耗过程有较大的区别,砖红壤快速消耗的H+量远远大于红壤和赤红壤.反应初期,H+的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、土壤表面的质子化及硫酸根专性吸附释放的羟基中和H+;而后反应中H+对矿物的溶解是一个缓慢过程.     

石灰性褐土中磷锌交互作用及磷对锌吸附-解吸的影响

采用室内培养和吸附解吸两种方法,研究了石灰性褐土中磷、锌交互作用.培养试验表明,在本研究浓度范围内,施磷明显提高了土壤中DTPA提取态锌含量,提高率为15%—134%,且这种作用在培养前3天之内就已经很明显,在整个培养期比较稳定.施锌也增加了磷的有效性,这种作用随着时间的延长(培养的第7天始)逐渐增强.施锌可减缓有效磷随培养时间的延长呈明显下降的趋势.吸附试验表明,石灰性褐土磷含量或磷吸附量的提高均可降低其对锌离子的吸附容量和吸附能力.吸附磷提高了KCl解吸的活性较高的锌量,降低了HCl解吸的专性吸附态锌(活性很低的锌)量,即磷含量(吸附量)增加了土壤中锌的有效性.因此,石灰性褐土中磷锌交互作用为协同作用。