3种复合铁基钝化剂对黔西南高砷土壤的修复效果研究

为研究不同复合铁基钝化剂对黔西南高砷(As)土壤修复效果,筛选出钝化土壤砷和抑制水稻籽粒砷富集效果较好的复合铁基钝化剂,以期为黔西南高砷背景土壤的修复和管理提供科学依据。本文以黔西南某矿区耕地高砷土壤为研究对象进行水稻盆栽实验,分析了3种市售复合铁基钝化剂(复合型铁基生物炭(A)、铁基生物炭(B)和铁基腐殖酸钾(C))在不同用量(0.67g/kg、1.34g/kg、2.68g/kg、5.36g/kg)下土壤有效态砷、土壤中砷的各种结合态以及水稻籽粒砷含量的变化。结果表明,三种复合铁基钝化剂的施加可不同程度的提高土壤pH和钝化土壤砷,其中钝化剂C在5.36g/kg施用量下效果最好,钝化率为26.2%;各处理均使土壤砷的赋存形态发生一定的改变,均不同程度的降低了非专性吸附态、专性吸附态及无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态的砷,其中钝化剂A和B主要是向结晶铁铝氧化物结合态砷转变,C处理主要向残渣态砷转变;各处理均显著抑制了水稻精米砷含量,相比对照组,复合钝化剂A在1.34g/kg施用量下大米对As的富集作用最弱,降低率为48.6%;因为土壤砷钝化率不能完全表征水稻对砷的富集能力,其不宜作为土壤砷修复的唯一考察指标,因此土壤修复评估时应综合考虑土壤钝化率及水稻籽粒对砷累积的综合影响。     

3种复合铁基钝化剂对黔西南高砷土壤的修复效果研究

为研究不同复合铁基钝化剂对黔西南高砷(As)土壤修复效果,筛选出钝化土壤砷和抑制水稻籽粒砷富集效果较好的复合铁基钝化剂,以期为黔西南高砷背景土壤的修复和管理提供科学依据。本文以黔西南某矿区耕地高砷土壤为研究对象进行水稻盆栽实验,分析了3种市售复合铁基钝化剂(复合型铁基生物炭(A)、铁基生物炭(B)和铁基腐殖酸钾(C))在不同用量(0.67 g/kg、1.34 g/kg、2.68 g/kg、5.36 g/kg)下土壤有效态砷、土壤中砷的各种结合态以及水稻籽粒砷含量的变化。结果表明,三种复合铁基钝化剂的施加可不同程度的提高土壤pH和钝化土壤砷,其中钝化剂C在5.36 g/kg施用量下效果最好,钝化率为26.2%;各处理均使土壤砷的赋存形态发生一定的改变,均不同程度的降低了非专性吸附态、专性吸附态及无定形和弱结晶铁铝氧化物结合态的砷,其中钝化剂A和B主要是向结晶铁铝氧化物结合态砷转变,C处理主要向残渣态砷转变;各处理均显著抑制了水稻精米砷含量,相比对照组,复合钝化剂A在1.34 g/kg施用量下大米对As的富集作用最弱,降低率为48.6%;因为土壤砷钝化率不能完全表征水稻对砷的富集能力,其不...     

磷影响下砷的根际效应及其对水稻生长的影响

通过水稻的生物量及含砷量、根际 p H值、根际有效砷的变化来研究磷影响下砷的根际效应及其对水稻生长的影响。结果表明 ,酸性紫色土中 ,无论单加砷还是磷、砷共存的处理 ,基本上 ,根际砷均高于非根际 ,砷在根际呈富集状态 ;但与单加砷相比 ,磷、砷共存的处理 ,根际 p H值下降 ,有效砷减少 ,水稻吸收砷量减少 ,生物量增加 ,水稻受砷毒害减轻 ,特别 P/As≥ 4时 ,磷减轻砷毒害的程度大于 P/As≤ 2时。因此 ,施加磷可减轻砷污染酸性紫色土上水稻砷毒害。选择最佳 P/As可使磷最大限度地减轻作物受砷的毒害。     

不同pH对Cr(Ⅵ)在紫色土中的吸附影响

通过紫色土对Cr(Ⅵ)在不同酸度的静态吸附实验,用Langmuir吸附模型进行拟合得到土壤对Cr(Ⅵ)的吸附曲线和曲线方程,得到酸度影响紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附的规律。结果显示:在pH为3.0、5.0和7.0的溶液中,紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附随pH降低而降低;不同亚类紫色土吸附能力为石灰性紫色土中紫色土酸性紫色土。石灰性紫色土胶体核的碳酸钙含较高,加强了土壤中碳酸盐、氧化物对铬的吸附和固定作用;不同pH环境紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的不同,一方面是pH影响了土壤的电势,部分Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ)而沉淀;另一方面是pH影响了土壤中的H+浓度,使胶体团的电位平衡发生破坏,土壤中活性铝和铁溶蚀作用使H+和Cr(Ⅵ)竞争吸附加强,降低对Cr(Ⅵ)的吸附。     

V(Ⅴ)与V(Ⅳ)在不同土壤中的吸附-解吸行为研究

选择四川攀枝花地区广泛分布的3种土壤,研究五价钒[V(Ⅴ)]与四价钒[V(Ⅳ)]在土壤中的吸附-解吸行为。分别运用Langmuir模型和Freundlich模型对V在黄棕壤、紫色土和水稻土中的等温吸附线进行拟合,计算出这2种价态的V在各土壤中的最大吸附量,比较不同土壤对不同价态V的吸附能力,同时分别分析3种土壤吸附平衡液与解吸液pH的变化。结果表明:(1)2种价态的V在3种土壤中的等温吸附线与两模型均基本吻合;(2)3种土壤对2种价态的V的吸附能力大小顺序一致,依次为:黄棕壤>水稻土>紫色土;(3)3种土壤对V(Ⅳ)的最大吸附量基本一致,但紫色土与水稻土对V(Ⅴ)的最大吸附量高于黄棕壤;(4)V(Ⅳ)在3种土壤中的解吸率高于V(Ⅴ),最高可达48.93%;(5)V(Ⅴ)的吸附平衡液与解吸液pH均随V浓度增加呈上升趋势,而V(Ⅳ)的吸附平衡液与解吸液pH均随V(Ⅳ)浓度增加呈下降趋势,且3种土壤的吸附平衡液pH变化幅度较解吸液大。     

四川紫色土对铜的吸附特性及其与铜中毒临界值的关系

本文选用四川酸性、中性及石灰性紫色土,研究了铜吸附——解吸、吸附速度及其与吸附铜存在形态的相互关系。讨论了它们对铜中毒临界值的影响。碳酸盐态和铁锰氧化物态存在为主的土壤吸附铜量大,植物受害轻;以交换态为主的土壤则吸附量小,中毒临界值低。等温吸附技术可用于估测紫色土的铜中毒临界值。     

不同地区土壤中分蘖期水稻根表铁氧化物的形成及其对砷吸收的影响

通过土壤盆栽试验研究了14种不同土壤中种植水稻后,其根表铁膜形成量的情况,及其对苗期水稻吸收和转运砷的影响.结果表明,生长在不同土壤中的水稻其根表铁膜的形成量有显著的差异,铁膜形成量最大为61.97 mg/g,最小仅为1.15mg/g,分析表明土壤中非晶质态氧化铁含量的不同是其主要的影响因素之一.同时测定了根表铁膜中砷的含量,铁膜上吸附的砷浓度最大为1 376 mg/kg,最小低于检测限,其与根表铁膜形成量之间存在着显著的正相关性(r=0.85,n=14,p0.05),而与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻植株地上部砷浓度(0.400~12.98 mg/kg)和地下部砷浓度(3.860~576.2 mg/kg)与根表铁膜的形成量之间也都存在着显著的正相关性(r=0.88,n=14,p0.05;r=0.91,n=14,p0.05),与土壤溶液中有效态的砷浓度无显著的相关性;水稻根系对砷的吸收能力(SAU,0.005~0.670 mg/g)与根表铁膜形成量之间也为显著的正相关性(r=0.91,n=14,p0.05);根表铁膜形成量与砷的转运之间无显著的相关性.结果表明,在此次试验中土壤的非晶质态氧化铁的含量是水稻根表铁膜形成的影响因素之一,根表铁膜的存在成为了根际砷的富集库,起到了促进根际砷吸收的作用,但对砷的转运没有显著的影响.     

土壤重金属污染的酶学诊断——紫色土中的镉、铜、铅、砷对水稻根系过氧化物酶的影响

通过四川酸性紫色土、中性紫色土,石灰性紫色土中不同浓度的Cd、Cu、Pb、As对水稻根系过氧化物酶的影响研究,揭示了过氧化物酶受抑制与产生抗性的过程.在低浓度时,上述元素对过氧化物酶的影响能反映土壤类型影响的差别.确定了三种紫色土中Cd、Cu、Pb、As的临界浓度.     

土壤重金属污染的酶学诊断——紫色土中的镉、铜、铅、砷对水稻根系过氧化物酶的影响

通过四川酸性紫色土、中性紫色土,石灰性紫色土中不同浓度的Cd、Cu、Pb、As对水稻根系过氧化物酶的影响研究,揭示了过氧化物酶受抑制与产生抗性的过程.在低浓度时,上述元素对过氧化物酶的影响能反映土壤类型影响的差别.确定了三种紫色土中Cd、Cu、Pb、As的临界浓度.     

硫素对水稻吸收砷的生物有效性及其在土壤中形态影响

采用外源砷污染水稻土进行水稻盆栽实验,研究不同形态硫肥(单质硫和石膏)对水稻吸收砷的有效性及其在土壤中赋存形态的影响.结果表明,在水稻不同生育期内,土壤溶液pH平均值范围为7.38~7.45,且AsS0和AsS1处理的高于AsS2处理;土壤溶液氧化还原电位Eh值变化在200 mV左右,且AsS0处理高于AsS1和AsS2处理;从不同生育期水稻根系、地上部茎叶及籽粒干物重来看,施用S肥(单质硫及石膏)能提高水稻的干物质质量,单质硫和石膏处理的差异不显著;水稻根表胶膜以Fe膜为主,含量达到10~30 g·kg-1,Mn膜相对较少,含量仅为0.1~1.3 g·kg-1,根系吸附的铁锰胶膜含量的差异主要表现在分蘖期,单质硫处理能比石膏硫处理的能促进水稻根系表面铁锰胶膜的形成;水稻根表胶膜吸附As量分蘖期为583~719 mg·kg-1,孕穗期为466~621 mg·kg-1,扬花期和成熟期为310~384 mg·kg-1,这与铁锰胶膜形成厚度一致;施用S肥能明显降低水稻根系、地上部茎叶以及籽粒中As的含量,且施用石膏硫效果更好,这可能与孕穗期铁锰胶膜吸附As有关.根据土壤砷的赋存形态,非专性吸附态和专性吸附态As是最有活性的,在分蘖期AsS1处理它们之和显著低于AsS2处理的As含量2.85 mg·kg-1,而在扬花期AsS1处理Asnea+Asea之和高于AsS2处理的As含量0.77 mg·kg-1,或许有更多的As溶解于土壤溶液中,造成处理AsS1的生物有效性高于处理AsS2.     

敌敌畏在土壤中吸附特性的研究

研究了敌敌畏在2种土壤(东胜土壤和杭锦2#土)中的吸附特性,观察了土壤的性质如w(有机质),w(粘粒),CEC,pH和离子强度等因素对吸附的影响.结果表明:敌敌畏在2种土壤中的吸附过程符合一级动力学规律,可用线性等温式描述,分配常数Kd分别为0.119 0和0.369 3 mL/g;敌敌畏在杭锦2#土中的吸附量比较大,在东胜土壤中的吸附速率比较快.土壤性质与分配常数的相关分析发现:支配敌敌畏在土壤中吸附的主要因素是pH和离子强度,随着pH的增加和离子强度的降低,敌敌畏在2种土壤中的吸附量增大.      

土壤环境中活性X-3B红染料的吸附行为及影响因素

对土壤吸附活性X-3B红染料的速率进行了测定,表明可以划分为高速吸附、减速吸附、缓慢吸附和0(平衡)吸附4个阶段;但各土类在各不同的阶段,其吸附速率差异较大.通过对活性X-3B红染料的土壤吸附等温线的研究,发现其吸附行为与Langmuir方程相吻合;在此基础上的计算表明,该染料在土壤上的最大吸附量为:水稻土>红壤>棕壤>褐土.从环境因素的影响而论,模拟结果显示:当土壤有机质较低或气温下降,当土壤处于中性状态或水分过多和过少,均能通过减少其吸附量达到降低活性X-3B红染料在土壤环境中的积累.     

土壤粉碎粒径对土霉素在土壤中吸附的影响

为了探明土壤粉碎粒径对土霉素在土壤上吸附的影响,以2个性质差异较大的潮土和紫色土为供试土壤,采用批量平衡法,研究了土霉素在不同粉碎粒径的2种土壤上的吸附行为.结果表明,①潮土和紫色土对土霉素的吸附量均随时间逐渐增大,最后在24 h时趋于平衡.一级动力学方程模型、抛物线模型、Elovich模型、双常数模型可以较好地拟合土...     

挥发性氯代烃在湿润土壤中的平衡吸附研究

吸附是挥发性氯代烃(volatile chlorinated hydrocarbons,VCHs)赋存于土壤的主要机制之一.开展动态吸附实验,研究了4种常见VCHs污染物在我国8种典型土壤中的吸附平衡关系.结果表明,土壤在干燥条件下对VCHs气体的吸附能力要远大于湿润条件,且随含水率的升高吸附能力急剧下降,在含水率达到10%以后土壤吸附量趋于稳定.湿润土壤对三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)、1,1,1-三氯乙烷(MC)气体的吸附等温线符合Henry型吸附等温式,而1,1,2-三氯乙烷(1,1,2-TCA)符合Freundlich模型.VCHs在湿润土壤中的吸附量总体上与土壤有机碳(soil organic carbon,SOC)含量呈正相关,且受SOC类型和化合物极性影响较大.弱极性的TCE、PCE在土壤中的吸附能力与SOC含量呈严格正相关,而极性的MC、1,1,2-TCA在黑土等高碳土壤中不仅与SOC含量有关,还受到SOC物质组成的影响.建立了TCE和PCE在湿润土壤中的平衡吸附量预测模型,预测值与实测值相关性良好(n=80,R2=0.98).     

环丙沙星在亚高山草甸土和沼泽土中的吸附特性

为了研究环丙沙星（Ciprfloxacin,CIP）在土壤中的吸附过程及主要影响因素,以川西北高原亚高山草甸土和沼泽土为研究对象,采用OECD guideline 106批平衡方法,分析了亚高山草甸土和沼泽土对CIP的吸附动力学特征、吸附热力学特征以及pH、温度、CIP初始浓度等对其吸附过程的影响.结果表明:①不同初始浓度CIP在两种土壤中的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,R2为0.920 2~0.988 6.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合两种土壤对CIP的吸附热力学过程,吸附等温线符合“L”型.③在15~35℃范围内,吸附热力学参数ΔHθ（吉布斯自由能）和ΔGθ（焓变）均小于0,ΔSθ（熵变）大于0,表明两种土壤对CIP的吸附过程以物理吸附为主,属于吸附体系混乱度增加的自发进行的放热反应.④吸附容量lg K_f满足沼泽土大于亚高山草甸土,说明沼泽土对CIP的吸附能力强于亚高山草甸土,且两种土壤的吸附能力与CIP的初始浓度呈正相关.⑤在pH为3~9条件下,吸附量均随pH的增加呈现先增后减的趋势,当pH为5时,两种土壤对CIP的吸附效果均最好,表明强酸和碱性环境均不利于土壤对CIP的吸附.研究显示,CIP在两种土壤中的吸附容量、吸附强度以及吸附速率均存在较大差异,温度、CIP的初始浓度和pH对两种土壤吸附CIP存在一定影响.      

场地土壤中有效态砷的稳定化处理及机理研究

分别以生石灰和亚铁盐作为辅助剂与稳定剂对2种砷污染的土壤进行稳定化处理,通过化学浸出、形态及结构研究,揭示土壤中有效砷的稳定效率和机理.结果表明,外源铁添加量与土壤砷含量(Fe/As)的物质的量比达到6:1~8:1,CaO投加比例为0.05%~0.1%(w/w)时,土壤中有效态砷的稳定效率超过85%.土壤有效砷的稳定化处理主要是将砷从非专性吸附态和专性吸附态转化为弱结晶的铁铝或铁锰水化氧化物结合态、结晶铁铝或铁锰水化氧化物结合态.稳定处理后2种污染土均有新物相羟砷铜矿(As2Cu5H4O12)生成.     

Effects of phosphate on the adsorption of glyphosate on three different types of Chinese soils

Glyphosate （GPS） is a non-selective, post-mergence herbicide that is widely used throughout the world. Due to the similar molecular structures of glyphosate and phosphate, adsorption of glyphosate on soil is easily affected by coexisting phosphate, especially when phosphate is applied at a significant rate in farmland. This paper studied the effects of phosphate on the adsorption of glyphosate on three different types of Chinese soils including two variable charge soils and one permanent charge soil. The results indicated that Freundlich equations used to simulate glyphosate adsorption isotherms gave high correlation coefficients（0.990-0.998） with K values of 2751, 2451 and 166 for the zhuanhong soil（ZH soil, Laterite）, red soil（ RS, Udic Ferrisol） and Wushan paddy soil（WS soil, Anthrosol）, respectively. The more the soil iron and aluminum oxides and clay contained, the more glyphosate adsorbed. The presence of phosphate significantly decreased the adsorption of glyphosate to the soils by competing with glyphosate for adsorption sites of soils. Meanwhile, the effects of phosphate on adsorption of glyphosate on the two variable charge soils were more significant than that on the permanent charge soil. When phosphate and glyphosate were added in the soils in different orders, the adsorption quantities of glyphosate on the soils were different, which followed GPS-soil 〉 GPS-P-soil = GPS-Soil-P 〉 P-soil-GPS, meaning a complex interaction occurred among glyphosate, phosphate and the soils.     

除草剂草甘膦在土壤中的吸附行为

研究了除草剂草甘膦在3种土壤中的吸附行为, 观察了pH和离子强度等因素对吸附的影响. 结果表明:草甘膦在3种土壤中的吸附过程均符合一级动力学规律, 吸附等温线均为直线,吸附常数K_d 2.2207～3.5280mL/g; 随着离子强度的降低, 草甘膦在3种土壤中的吸附量明显增大; 随着pH(9～3)逐渐减小, 草甘膦在呼和浩特特市土壤和东胜土壤中的吸附量增大, 在杭锦2号土中的吸附量先增大, 在pH=7时达到最大值, pH=5时开始下降, 下降到4时的吸附量与pH=9时的相等.     

铁锰双金属材料对砷和重金属复合污染土壤的稳定化研究

由于矿产资源的共生、伴生现象及历史上采选冶技术的相对落后,我国矿区附近的重金属污染场地多存在复合污染的情况,而稳定化技术是解决该问题的有效措施.本文通过室内模拟培养实验和静态吸附试验,研究了人工合成的铁锰双金属材料(FMBO)对矿区复合污染土壤中As、Pb、Cd等重金属的稳定化作用和机制.毒性浸出实验结果表明,在3种不同的As和重金属复合污染土壤中,FMBO材料能够对As和Pb等重金属起到较好的稳定化作用,在5%的最大添加量下,FMBO对As、Pb的稳定化效率分别能够达到95.2%~100%和95.5%~97.5%,同时不会引起Cd、Zn和Cu等重金属的活化.由连续提取实验结果可知,FMBO能够使土壤中As和Pb由酸可提取态向可还原态转变,稳定性增强.微观特征分析结果表明,FMBO材料对As的稳定化主要通过表面羟基(—OH)基团的吸附作用,而对Pb、Cd等金属离子则通过吸附、沉淀等多种方式起作用.总体看来,FMBO材料适用于As、Pb等重金属复合污染土壤的治理.     

Effect of ionic strength on adsorption of As（Ⅲ） and As（Ⅴ） on variable charge soils

The study was to investigate the adsorption behavior of arsenite (As(Ⅲ)) and arsenate (As(Ⅴ)) on two variable charge soils, i.e., Haplic Acrisol and Rhodic Ferralsol at different ionic strengths and pH with batch methods. Results indicated that the amount of As(Ⅲ) adsorbed by these two soils increased with increasing solution pH, whereas it decreased with increasing ionic strength under the acidic condition. This suggested that As(Ⅲ) was mainly adsorbed on soil positive charge sites through electrostatic attraction under the acidic condition. Moreover, intersects of As(Ⅴ) adsorption-pH curves at different ionic strengths (a characteristic pH) are obtained for both soils. It was noted that above this pH, the adsorption of As(Ⅴ) was increased with increasing ionic strength, whereas below it the reverse trend was true. Precisely the intersect pH was 3.6 for Haplic Acrisol and 4.5 for Rhodic Ferralsol, which was near the values of PZSE (soil point of zero salt effect) of these soils. The effects of ionic strength and pH on arsenate adsorption by these soils were interpreted by the adsorption model. The results of zeta potential suggested that the potential in adsorption plane becomes less negative with increasing ionic strength above soil PZSE and decreases with increasing ionic strength below soil PZSE. These results further supported the hypothesis of the adsorption model that the potential in the adsorption plane changes with ionic strength with an opposite trend to surface charge of the soils. Therefore, the change of the potential in the adsorption plane was mainly responsible for the change of arsenate adsorption induced by ionic strength on variable charge soils.