老化的生物质炭性质变化及对菲吸持的影响

将稻壳分别在350℃和550℃热解温度下制备成生物质炭,避光条件下恒温培养300 d,通过傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和核磁共振等技术手段及平衡吸附实验,探究生物质炭老化前后的动态结构变化及对菲吸持作用的影响.结果表明,生物质炭老化过程中氧含量增加,含氧基团增多,对菲的非线性吸附行为显著增强.热解温度的不同决定了生物质炭老化过程中性质变化的差异,350℃热解的生物质炭,老化后极性增强,芳香性减弱,而550℃热解的生物质炭,老化后脂肪族碳类物质增加,羧基减少,芳香性增强,Langmiur预测的菲在350℃热解的生物质炭上老化前后的最大吸附量分别为3.57 mg·g-1、2.35mg·g-1,主要是老化后性质变化抑制了表面吸附作用,而550℃热解的生物质炭上老化前后的最大吸附量分别为0.42mg·g-1、4.17 mg·g-1,老化后吸附量的显著增加主要是生物质炭性质变化促进了对菲的分配作用与表面吸附作用.研究生物质炭在自然环境中的老化行为对环境污染物固定的稳定性有着重要意义.     

土壤及土壤矿物对类胡敏酸的吸附解吸及其影响因素研究

应用平衡吸附法,研究了不同pH值、离子强度、类胡敏酸浓度和接触时间条件下,黑土、白浆土及蒙脱石对类胡敏酸(HLA)的吸附作用.结果表明:随着HLA浓度的增加,土壤及蒙脱石对HLA的吸附量增加.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附等温线均为L型,其吸附不可逆性表现为白浆土＞蒙脱石＞黑土.通过Langmiur方程计算,蒙脱石、白浆土对HLA达到吸附平衡时的最大吸附量分别为764.7、790.3 mg·g-1,而黑土为35.27 mg·g-1.Freundlich方程可以很好地描述白浆土、蒙脱石对HLA的吸附和解吸等温线,而Temkin方程可以很好地描述黑土对HLA的吸附和解吸等温线.同时,3种材料的吸附自由能△G°＜0,吸附热Qm ＞0,表明其对HLA的吸附是自发的、放热的过程.随着pH的升高,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量减少;随离子强度的增加,黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附量增大.黑土、白浆土及蒙脱石对HLA的吸附动力学过程划分为快反应和慢反应阶段,其中,蒙脱石、白浆土对HLA的吸附动力学过程用一级动力学方程拟合的效果最好,而对黑土而言,用Elovich方程描述更合适.     

不同有机物料对黑土腐殖质元素组成及结构的影响

 利用元素分析仪及红外光谱仪研究施用不同有机物料对黑土腐殖质元素组成及结构影响的差异性.结果表明:与对照(CK)相比,有机物料施用5a后,黑土胡敏酸(HA)中C、H含量均显著降低,并以木本处理作用最显著.除动物粪便处理HA中N含量与CK相等外,其余有机处理N含量均显著高于CK,施用动物残体则使HA中O含量显著降低.施用草本残体可以提高富里酸(FA)中N含量.动物残体使FA中H含量显著降低.施用草本残体、木本残体使FA中C含量升高,O含量影响降低.有机物的施用使铁结合胡敏素(HMi)中C、H含量下降而使O含量上升,并以草本处理作用最显著,同时草本处理也使HMi中N含量降低.与CK相比,施用动物粪便、木本残体提高了粘粒结合胡敏素(HMc)中C、N含量而降低了O含量,有机物料施用5a后均使黑土HMc中H含量降低,且各处理之间差异显著.与CK相比,有机物料施用五年后均使HA及FA脂族性减弱,并以草本残体处理影响最明显.对于HMc,施用有机物料有利于提高其脂族性,同时使芳香C=C振动减弱,并且以木本处理影响最明显.有机物料施用5a后使HMi的羟基含量及碳水化合物减少,而使其脂族性提高.试验结果证实,不同有机物料处理对黑土腐殖质各组分特征的影响有明显差异.     

不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu有效性的影响及相关因素分析

本文通过培养试验,研究了不同畜禽粪与化肥配施对黑土中Cu总量及形态3年内动态变化的影响,并对影响Cu形态变化的相关因素进行了分析.研究结果显示:不同畜禽粪与化肥配施增加了土壤中Cu的总量,增加效果依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.不同畜禽粪与化肥配施导致了土壤中各形态Cu含量增加,增幅依次为:猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施.此外,不同畜禽粪与化肥配施还导致了土壤中酸可提取态Cu和残渣态Cu比例增加,可还原态Cu和可氧化态Cu比例减少,变化幅度均呈现猪粪与化肥配施鸡粪与化肥配施牛粪与化肥配施的规律.由于酸可提取态Cu占全Cu比例较小(增加后比例仍不足2%),故其对Cu有效性的影响微乎其微,而残渣态Cu的增加,可还原态、可氧化态Cu的减少均表明:不同畜禽粪与化肥配施降低了土壤中Cu的有效性.对于影响Cu形态的相关因素分析,研究结果表明:土壤中各形态Cu与pH值间相关性不显著,但其与有机质含量间相关性极其显著.酸可提取态、残渣态Cu与有机质含量呈显著负相关,可还原态、可氧化态Cu与有机质含量呈显著正相关.此外,畜禽粪与化肥配施增加了土壤中各形态Cu与pH值间的相关性,但对其与有机质含量间关系影响不大.     

残留地膜对土壤物理性质及玉米根系生长的影响

为研究农业生产实践中残留地膜对土壤物理性能及玉米根系生长的影响,作者采用大田试验,以PPC地膜和普通地膜为供试材料,设置3种处理,分别为普通地膜处理(PF)、PPC地膜处理(JF)、无地膜处理(CK);通过室内试验分析,对玉米生长期间的土壤物理性质和玉米根系形态进行研究。结果表明,玉米生长期间,PF处理的含水率显著低于CK、JF处理,导致土壤三相比增加,影响土壤的固相、气相和液相比例;JF处理与PF处理相比,JF处理减少了残留地膜对土壤含水率、容重、孔隙度及渗透率的负面影响,减少了地膜残留对土壤结构的破坏,以及其对玉米根系生长的阻碍。与CK处理相比,由于PPC地膜在试验期间未能达到完全降解,所以对土壤物理性质和玉米根系生长均存在一定的负面影响。但与PF处理相比其可减少残留地膜对土壤的破坏及阻碍玉米根系生长等问题。