添加农作物秸秆炭对红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响

为考察秸秆生物质炭在重金属污染红壤修复中的作用,用一次平衡法研究了由花生秸秆、大豆秸秆、稻草和油菜秸秆制备的4种生物质炭对采自江西和广西的2种红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明,添加由农作物秸秆制备的生物质炭提高了红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量,生物质炭对Cu(Ⅱ)吸附的促进作用随生物质炭添加量的增加而增加,低pH值条件下促进作用更明显。pH值4.0和w为2%生物质炭添加水平下,油菜秸秆炭、花生秸秆炭、大豆秸秆炭和稻草炭使江西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加97%、79%、51%和54%;花生秸秆炭和大豆秸秆炭使广西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加61%和44%,当生物质炭添加水平w达4%时,Cu(Ⅱ)吸附量的增幅达97%和165%。生物质炭表面带负电荷,可以同时增加红壤对Cu(Ⅱ)的静电吸附量和专性吸附量,但以增加专性吸附为主。因此,添加秸秆生物质炭可以有效降低Cu(Ⅱ)在酸性红壤中的活动性和生物有效性。     

Adsorption of Cu（Ⅱ） on rice straw char from acidic aqueous solutions

研究了稻草炭对Cu（Ⅱ）的吸附特征,探讨了Cu（Ⅱ）的吸附机制.结果表明,稻草炭对Cu（Ⅱ）有很高的吸附容量,Langmuir方程能很好地拟合Cu（Ⅱ）吸附等温线,因此可以描述稻草炭对Cu（Ⅱ）的吸附,其预测的Cu（Ⅱ）在pH 4.5和pH 5.0时的最大吸附量分别为0.628 mol.kg-1和0.763 mol.kg-1.稻草炭对Cu（Ⅱ）的吸附量随体系pH升高而增加,但吸附Cu（Ⅱ）的解吸率呈相反的变化趋势.当吸附体系pH≤4.5时,Cu（Ⅱ）解吸率大于55%,说明此时以静电吸附为主;在较高pH条件下Cu（Ⅱ）以非静电吸附机制为主.红外光谱的分析结果表明,稻草炭表面有丰富的—COOH和—OH等含氧官能团,Cu2＋与含氧官能团形成有机络合物导致—COOH吸附峰位移.Cu（Ⅱ）吸附使稻草炭颗粒的Zeta电位向正值方向位移.结果说明Cu（Ⅱ）在稻草炭表面发生了专性吸附.     

柠檬酸存在下酸性土壤中铝溶解动力学的初步研究

用一次平衡法研究了柠檬酸存在下砖红壤和红壤中铝的溶解动力学并与高岭石的结果进行比较，结果表明土壤铝的溶解速率比高岭石中的大得多，这主要因为土壤中交换态铝和无定形氧化铝的溶解速率较快，而粘土矿物中铝的溶解速率比较缓慢。红壤中硅、铝释放量的比较证明了这一假设，反应41．5h，硅的释放量仅为铝的8％。48h内铝的溶解动力学曲线可分为3个阶段：0-30min的快反应阶段，主要是土壤交换态铝和结晶不良的氧化铝的溶解；30-120min的较快反应阶段，主要是铝氧化物的溶解；120min后的慢反应阶段，主要是氧化铝和粘土矿物中铝的溶解。     

生活污水污泥制备的生物质炭对红壤酸度的改良效果及其环境风险

采用厌氧热解方法由采自南京市生活污水处理厂的2种污泥分别在300、500和700℃下制备生物质炭,测定了污泥和污泥生物质炭的性质和重金属含量,研究了污泥和污泥生物质炭对酸性红壤的改良效果,并探讨了污泥炭中重金属的环境风险,以考察污泥生物质炭在红壤地区农用的可行性.结果表明,污泥和污泥炭中含有一定量的碱,添加污泥和污泥炭均可提高红壤的pH值,但污泥中有机氮的矿化和铵态氮的硝化会引起红壤pH波动.90 d培养实验结束时,500和700℃下制备的污泥炭的改良效果远高于污泥.污泥和污泥炭中含有丰富盐基阳离子,添加污泥和污泥炭提高了土壤交换性钙、镁、钾和钠含量,降低了土壤交换性铝和交换性H+含量.污泥制备成生物质炭后重金属含量有所增加,但除Zn和Cd外,Cu、Pb、Ni和As含量没有超过国家标准.与污泥相比,城东污泥炭中有效态重金属含量显著降低,说明热解过程可以降低有毒重金属的活性.90 d培养实验结束后,添加江心洲污泥和污泥炭处理之间土壤有效态重金属含量差异不显著;添加城东污泥炭处理,土壤大部分重金属的有效态含量低于添加污泥处理.因此,污泥生物质炭可以用作酸性土壤改良剂,与直接添加污泥相比,污泥生物质炭没有增加土壤重金属的活性和生物有效性.     

不同pH下低分子量有机酸对黄壤中铝活化的影响

用一次平衡的方法研究了不同pH下低分子量有机酸对黄壤中铝活化的影响.结果表明,低分子量有机酸体系可以通过质子和有机酸阴离子两个因素促进黄壤中铝的活化.当pH>4.3时,有机酸通过络合作用促进铝溶解的大小顺序为:柠檬酸>草酸>水杨酸>乳酸,与有机酸和铝形成络合物的稳定常数大小一致.有机酸阴离子可以通过自身的吸附增加土壤交换态铝的量,但质子作用对黄壤交换态铝的活化比有机酸阴离子的吸附起着更为重要的作用,随pH值的降低这种趋势更加明显.有机酸对交换态铝的活化作用随pH值的降低而增加.低分子量有机酸活化的铝主要分布在土壤表面的交换位上,但在柠檬酸和草酸体系中,当pH值分别大于4.40和4.55时,活化铝主要分布在土壤溶液中.     

添加植物物料对2种酸性土壤可溶性铝的影响

在室内培养试验条件下,研究了添加非豆科的油菜秸秆、小麦秸秆、稻草、玉米秸秆和豆科的大豆秸秆、花生秸秆、蚕豆秸秆、紫云英、豌豆秸秆对酸性茶园黄棕壤和红壤可溶性铝总量及其形态的影响.结果表明,黄棕壤除添加油菜秸秆、小麦秸秆和稻草处理外,其余添加植物物料处理土壤可溶性铝总量、总单核铝和3种无机单核铝的含量有不同程度的降低,因为加入这些植物物料均使土壤pH值增大.5种豆科植物物料对黄棕壤pH值的影响大于非豆科植物物料,前者对土壤中3种无机单核铝含量的影响也大于后者.9种植物物料也使红壤pH值有不同程度升高,土壤可溶性铝含量降低,其中4种非豆科植物物料、花生秸秆和蚕豆秸秆处理效果较好.因此,施用植物秸秆能够有效改良土壤酸度,缓解土壤中铝对植物的毒害.总体而言,9种植物物料中花生秸秆增加酸性土壤pH值和降低土壤有毒形态铝含量效果最好.