柠檬酸对重金属复合污染土壤的浸提效果研究

以浙江富阳某炼铜厂附近受Cd、Cu、Pb和Zn复合污染的土壤为研究对象,采用振荡、静置和超声3种不同浸提方式,通过研究柠檬酸在不同浸提方式下对重金属的去除效果,筛选出最佳柠檬酸浓度、处理时间及功率,并采用Tessier连续提取法分析浸提前后4种重金属形态变化.结果表明,柠檬酸对4种重金属均具有较好的去除效果,其中对Zn的去除效果最好,Cd的去除效果最差,而Cu和Pb的去除效果相当.Pb和Zn的去除率均随着柠檬酸浓度的增加而增加,但增幅随之减小,Cu的去除率则先增加后基本保持不变,而Cd的去除率变化不明显.综合考虑成本和浸提效果后,选用0.2 mol·L-1柠檬酸浸提2次为最优条件,最佳振荡时间和静置时间分别为4 h和24 h,最佳超声时间和功率分别为30 min和500 W.柠檬酸能够在很大程度上改变土壤中重金属的形态分布,主要去除以可交换态和碳酸盐结合态形式存在的Cd及以碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态形式存在的Cu、Pb和Zn.通过对比3种浸提方式,在同等去除效果的前提下,静置浸提相比振荡浸提需要更长的时间,而将超声波应用于重金属污染土壤淋洗,所需时间较少,因此,超声波辅助浸提土壤中重金属是可行的,具有良好的应用前景.     

长期施肥下浙江稻田不同颗粒组分有机碳的稳定特征

依托浙江水网地区稻田长期定位施肥试验(1996~2013年),利用固态13C核磁共振波谱技术,研究长期不同施肥措施下土壤各颗粒组分有机碳含量及其化学结构特征.结果表明,与不施肥对照(CK)相比,秸秆与化肥配施(NPKRS)、栏肥与化肥配施(NPKOM)、单施化肥(NPK)和单施栏肥(OM)处理均显著(P0.05)增加了砂粒(2~0.02 mm)、粉粒(0.02~0.002mm)和黏粒(0.002 mm)组分中有机碳含量;而单施秸秆(RS)处理仅显著增加砂粒组分有机碳含量.此外,与单施化肥处理相比,有机肥和化肥配施促进了新增有机碳在粉粒和黏粒组分的分配,更有利于新增有机碳的稳定.应用13C-NMR波谱技术进行结构表征,结果表明粉粒和黏粒组分有机碳的化学结构存在明显差异,粉粒组分烷氧碳、芳香碳的相对含量高于黏粒,而烷基碳、羰基碳的相对含量低于黏粒.长期有机肥与化肥配施下粉粒和黏粒烷基碳相对含量较单施有机肥处理分别降低9.1%~11.9%和13.7%~19.9%,烷氧碳的相对含量则分别增加2.9%~6.3%和13.4%~22.1%,表明有机肥与化肥配施处理降低了粉粒和黏粒组分有机碳的分解程度.长期单施化肥处理下粉粒和黏粒组分有机质的芳化度和疏水性低于单施有机肥处理和不施肥处理,有机质的矿化稳定性较低.长期有机肥与化肥配施,尤其是NPKOM处理,通过增加化学抗性化合物和碳水化合物的积累,并且减缓活性组分的分解提高粉粒和黏粒组分有机碳含量,是促进稻田土壤有机碳可持续积累的有效措施.     

不同母质发育土壤团聚体分布对外源输入秸秆的响应及其与有机碳矿化的关系

土壤团聚体的形成和稳定对于有机碳的转化和积累具有重要意义,然而不同母质发育土壤团聚体对有机碳的物理保护作用及其与有机碳矿化之间的关系仍不清楚.本文以石灰岩、第四纪红土、花岗岩、玄武岩和红砂岩母质发育的典型土壤为对象,研究添加玉米秸秆7 d和184 d时土壤团聚体和各组分有机碳的变化规律,分析不同母质土壤有机碳矿化的主要影响因素.结果表明,不添加秸秆时,所有母质土壤以1.0～0.5、 0.5～0.25和0.25 mm粒级团聚体为主,添加玉米秸秆有效促进了2 mm和2～1 mm粒级团聚体的形成.石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤形成水稳性大团聚体并且保持其稳定的能力高于花岗岩和红砂岩土壤.添加玉米秸秆培养184 d,石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤有机碳的累积矿化率显著(P0.05)低于花岗岩和红砂岩土壤.相关性分析表明,土壤有机碳的累积矿化率与游离态有机碳的比例极显著(P0.01)正相关,而与0.25 mm团聚体有机碳的比例极显著(P0.01)负相关.利用~(13)C核磁共振(~(13)C-NMR)技术对土壤有机碳进行结构表征,结果显示团聚体内轻组有机碳的分解程度低于游离态轻组有机碳,且石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤这两个组分有机碳的分解程度都低于其他母质土壤,直接证实了团聚体对于有机碳的物理保护作用.成土母质通过控制土壤胶体的数量和性质致使团聚体及有机碳分布对输入外源有机物质的响应存在较大差异,进而影响有机碳的矿化.石灰岩、第四纪红土和玄武岩土壤中团聚体稳定性高且对有机碳的保护容量大,有利于有机碳的积累和稳定.     

老化过程对生物质炭吸附-解吸附邻苯二甲酸二乙酯的影响

将稻草和竹锯末在500℃条件下炭化制备得到两种生物质炭,并与土壤充分混合老化处理30 d.通过批处理恒温振荡法,研究了老化过程(恒湿和干湿交替)、制备原材料、不同施用量(0、0.1%和0.5%,质量分数)和土壤类型(熟化红壤、新垦红壤)对生物质炭吸附邻苯二甲酸二乙酯(DEP)的影响.结果表明,土壤中添加生物质炭的处理对DEP的吸附能力显著增强,且随着生物质炭添加量的增加,各个处理对DEP的吸附能力增强.与稻草炭相比,竹炭对DEP具有更强的吸附能力并且更难以解吸附DEP.与添加新鲜生物质炭的土壤相比,老化过程降低了加炭处理对DEP的吸附能力.不同老化条件下,生物质炭吸附DEP能力的降低顺序也不同,主要表现为:干湿交替恒湿.