Enhanced and irreversible sorption of pesticide pyrimethanil by soil amended with biochars

Biochar derived from partial combustion of vegetation is ubiquitous and potentially effective in sequestration of environmental contaminants.Biochars were prepared by burning of red gum(Eucalyptus spp.) woodchips at 450 and 850°C(labeled as BC450 and BC850).These two biochars were found to possess markedly different properties in terms of surface area and porosity.Short-term equilibration tests(24 hr) were conducted to assess the sorption-desorption behavior of pyrimethanil in the soil amended with various amounts of biochar of each type,with a special focus on the desorption behavior of the sorbed pesticide through four times successive desorption by dilution.Sorption coefficient and isotherm nonlinearity of the amended soils progressively increased with the content of biochar in the soil.Biochar BC850 with higher surface area and microporosity showed a stronger effect on the reversibility of sorption pesticide.The soils amended with 5% BC450 and 1% BC850 had nearly the same sorption capacity for pyrimethanil;however,their desorption processes were very different with 13.65% and 1.49% of the sorbed pesticide being released,respectively.This study suggested that biochar in soil could be an important factor for immobilization of a pesticide and thus affecting its environment fate in soil.     

沉积物中吸附态菲的解吸与微生物降解的相互作用

从长江武汉段采集4个沉积物样品,向样品中添加菲后采用XAD-2大孔树脂模拟研究沉积物中吸附态菲的非生物解吸过程,并且利用从长江水样中分离纯化的菲降解菌进行吸附态菲的生物降解试验,比较吸附态菲的生物降解和非生物解吸过程.结果表明,菲的非生物解吸大致可分为快速、慢速和极慢速解吸3个阶段.在慢速解吸阶段,生物条件下沉积相菲浓度降低速率是其非生物解吸速率的1.9-4.0倍.微生物加速了菲从沉积物中的释放过程.微生物的活性影响沉积物中吸附态菲的微生物可利用性,在降解后期通过向体系添加微生物和营养盐,在保持微生物活性的条件下,生物降解时菲的固相残留值远小于非生物解吸条件下菲的固相残留值.吸附态菲的平均生物降解速率约为其解吸速率的1.2倍,且沉积物中与黑炭结合的菲也能部分被微生物利用.由此说明,沉积物中吸附态菲的解吸过程并不完全限制其微生物降解,微生物能够部分利用沉积物中较难解吸的吸附态菲.     

苯噻草胺在土壤中的吸附与解吸行为研究

采用批量平衡实验方法,研究了除草剂苯噻草胺在5种不同性质土壤中的吸附与解吸行为,并探讨了土壤有机质及溶液pH值对吸附的影响.结果表明,线性方程与Freundlich方程均能较好地拟合苯噻草胺在土壤中的吸附等温线.计算得到苯噻草胺在5种土壤中的碳标化分配系数K_oc在849.5～1?818.8 L·kg^-1之间,说明土壤对苯噻草胺有较强的吸附能力.苯噻草胺在土壤中的分配系数K_d、Freundlich常数K_f以及K_f(1/n)与土壤有机质含量均呈显著正相关.通过过氧化氢去除有机质后,土壤对苯噻草胺的吸附大大降低,说明土壤有机质是影响苯噻草胺在土壤中吸附的主要因素.对于同种土壤而言,苯噻草胺的吸附量随pH值的增大而减小.解吸实验表明,苯噻草胺在土壤中的解吸过程具有一定的滞后性,推测其在土壤中的迁移能力较差.     

地下水-土系统中PAHs复合污染吸附/解吸机理研究进展

地下水-土系统中多环芳烃类(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)污染是目前研究的热点问题之一,研究焦点正逐步由单一污染向复合污染转变,而在地下水-土系统中PAHs复合污染的吸附/解吸机理是其调查与修复研究的关键问题。结合目前国内外研究进展,对重金属、非金属类物质与PAHs复合污染时竞争性吸附/解吸机理、热力学特征和影响因素等方面的研究进行评述,认为今后的研究方向是PAHs与复合污染物间交互作用的定量分析,分子水平竞争性吸附/解吸机理研究,生物吸附、化学吸附与PAHs生物毒性影响关系研究等方面,随着上述工作的逐渐深入,必将推进地下水-土系统中复合污染的研究进程。     

制氢弛放气中CO2胺法捕集工艺模拟及优化

为降低PSA制氢装置弛放气中CO2捕集系统蒸汽消耗量,利用Aspen Hysys软件建立了CO2捕集工艺模型并对捕集工艺进行模拟研究。考察了胺液循环量、解吸系统贫胺液CO2负载量、富胺液进解吸塔温度和解吸压力对蒸汽消耗量的影响。模拟结果表明,随着胺液循环量和解吸系统贫胺液CO2负载量的增大,CO2解吸单耗先降低后升高,最低约为2.04t水蒸气/tCO2。提高富胺液进解吸塔温度或提高解吸压力均有利于降低CO2解吸单耗。     

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(P<0.01);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.     

煤屑暴露初期较长时间段瓦斯解吸规律的试验研究

为了解决长钻孔取样暴露时间长、损失瓦斯量推算误差偏大的问题,采用自主研发的试验系统对煤屑暴露初期长时间段内的瓦斯解吸规律进行试验研究,找出了极限瓦斯解吸量与吸附平衡压力的关系,并对Qt=K t和Qt=Q∞(1-eλt+A)两个理论公式在不同时间段内的拟合效果和损失量推算误差进行对比。结果表明,两公式在不同时间段内的拟合效果显著,决定系数均在0.94以上。从损失瓦斯量的推算误差来看,前者在30 min内的推算误差较小,相对误差最大值小于7%,但随拟合时间段的向后推移,推算误差越来越大,最小值在40%以上;后者在30 min内的推算误差较大,相对误差都在24%以上,而在30~70 min和70~120 min内的推算误差较小,相对误差都在11%以下。因此,前者适合煤样暴露短时间内损失瓦斯量的推算,后者则适用于暴露长时间后的损失瓦斯量推算,联合两个公式,按时间段推算损失瓦斯量,就可以减少长时间段内的计算误差。     

考虑悬浮物吸附沉降作用的资江河道放射性核素迁移数值模拟

基于Langmuir吸附动力学方程和最小二乘原理,运用Matlab数学工具,结合测量数据,对吸附解吸速率进行了数值模拟;同时根据资江河道的具体情况,建立放射性核素在河道中迁移转化的分相模型,选择与核素相适应的数值模拟技术,实现核素在水、悬浮泥沙和底泥沙中分布的可视化。结果表明,放射性核素在底泥相和水相中的变化规律相似,底泥沙对核素的吸附量和核素水相质量浓度都随时间推移逐渐增大,随距离增大逐渐趋于0,另外,悬浮泥沙对核素的吸附量在经过水库后会逐渐减小,说明水库具有沉淀悬浮泥沙的作用。验证试验表明模拟结果和试验结果接近,说明所建模型比较合理。     

微塑料与农田土壤中典型污染物的复合污染研究进展

作为一种新型环境持久性污染物,微塑料除自身能够对生态系统产生不良影响外,其也可与周围环境中的共存污染物形成复合污染,从而产生更高的生态风险和健康风险.基于农业生态系统视角,聚焦重金属、农药和抗生素这3种农田土壤典型污染物与微塑料的复合污染,综述了重金属、农药和抗生素在微塑料上的吸附-解吸行为,探讨了微塑料的结构与性质、污染物的理化性质以及环境条件对重金属、农药和抗生素在微塑料上吸附-解吸行为的影响,阐述了微塑料对农田土壤中重金属、农药和抗生素生物有效性的影响及内在机制,指出了当前研究存在的问题和不足并对未来研究方向进行了展望,可为微塑料与农田土壤典型污染物复合污染的生态风险评估提供科学参考.     

用EXAFS研究Zn在水锰矿上的吸附-解吸机理

用延展X光吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)上吸附产物的微观结构及其吸附机理.结果表明,Zn(Ⅱ)-水锰矿体系中(pH 7.5,0.1mol/LNaNO₃介质,25℃),Zn²⁺主要是通过共用水合Zn²⁺的O原子及水锰矿表面上的O原子形成Zn-O键,从而结合到水锰矿固体表面上的.平均Zn-O原子间距为1.998±0.010 A(n=3).这个Zn-O键键长是六配位的Zn(H₂O)²⁺₆及其水解产物四配位的Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2-各以一定比例混合吸附于水锰矿表面而形成的.同时,对第二配位层(Zn-Mn相互作用)的EXAFS图谱分析证明存在2个典型的Zn-Mn原子间距,即R₁=3.08±0.024A(n=3)和R2=3.54±0.018 A(n=3).这2个Zn-Mn原子距分别对应于水锰矿结构单元MnO6八面体与Zn水合离子ZnO多面体结合的2种方式,即共用2个O原子的边-边结合与共用1个O原子的角-角结合.边-边结合是较强的吸附位,Zn-Mn原子距较短(R₁=3.08A),吸附较不可逆.角-角结合是较弱的吸附位,Zn-Mn原子距较长(R₂=3.54A),吸附较为可逆.这一结果从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的基本假设,即具有相同吸附密度的同一吸附质由于吸附力强弱以及微观构型的不同可具有不同的化学位,因而证明了修正传统吸附热力学的基本假设(吸附密度为热力学状态函数)的必要性.宏观的吸附-解吸热力学实验表明Zn(Ⅱ)在水锰矿上的吸附是不可逆的,EXAFS结果指出这种不可逆性主要是由Zn水合离子中ZnO多面体与水锰矿结构单元MnO₆八面体之间的边-边结合所导致的.