碳酸盐对铜离子在黄土中吸持及形态影响的实验研究

选用黄土和重金属Cu为研究对象，通过等温吸持实验和Tessier形态提取实验，研究了碳酸盐对铜离子在黄土中吸持及形态的影响。结果表明：黄土去除碳酸盐后，其吸持铜离子的量大幅度降低；碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机质结合态铜含量明显降低，而可交换态铜含量显著增加。     

兰格缪尔等温式的适用性分析——以黄土吸持铜离子为例

在不同土壤浓度条件下进行了黄土对铜离子的等温吸持实验（包括吸附与沉淀）。利用兰格缪尔（Langmuir）等温式对实验结果进行拟合时发现：黄土对铜离子的吸持结果在形式上仍可用传统的Langmuir等温式来描述，但式中的相关参数已经不再具有原来的物理意义。本文分析了Langmuir等温式在黄土对铜离子吸持时的适用性，指出其参数变化与铜离子的吸附关系不大，而与沉淀密切相关。     

马兰黄土对铜的吸持及其形态变化的影响

采用谐振式紊动模拟装置,模拟了均匀紊动条件下马兰黄土与铜的相互作用及其垂向浓度分布,测定了铜的形态和含量,并用模型ＭＩＮＴＥＱＡ２对平衡形态进行计算分析,投沙量(Ｓ０)范围为５－８００ｋｇ·ｍ３．结果表明,黄土吸持铜的量和水相铜浓度均随投沙量的增加而快速下降．在投沙量１００－２００ｋｇ·ｍ３处,固液两相铜的浓度发生突变．黄土上的铜以碳酸盐结合态为主,达９２%以上,表明铜的吸持过程可能以沉淀为主．模型计算结果进一步证实,无论是高浓度还是低浓度泥沙,黄土吸持铜的过程主要以沉淀为主,但高浓度和低浓度的沉淀组成及其比例不同,Ｓ０＜１００ｋｇ·ｍ３时为Ｃｕ４(ＯＨ)６ＳＯ４,Ｓ０＞１００ｋｇ·ｍ３时为Ｃｕ２(ＯＨ)２ＣＯ３．实验分析和模型计算都表明,由于马兰黄土富含１０%以上的碳酸钙而使体系的ｐＨ值升高,高浓度泥沙因此具有更强的以沉淀为主的吸持铜的能力。     

外源铅铜镉在长三角和珠三角农业土壤中的转化

选择了我国经济发达地区的长江三角洲和珠江三角洲10个代表性农业土壤，采用室内培养和化学分级方法研究了加入外源铅、铜、镉在土壤中的动态变化及转化趋势，探讨了碳酸钙、粉煤灰、猪粪和钢渣等土壤改良剂对土壤重金属形态的影响。结果表明，随着土壤重金属负荷的提高，土壤中交换态重金属的比例增大，残余态比例下降，有效性提高，对环境威胁增大。当重金属加入最较低时，重金属优先向氧化物结合态、有机质结合态转化；而当加入最较高时，向交换态和碳酸盐结合态转化的比例明皿增加。pH和土壤组分对重金属在土壤中的转化有显著的影响，土壤pH下降可使交换态Cd、Cu、Pb的比例递增。加入碳酸钙、粉煤灰、猪粪和钢渣等改良剂可显著地降低土壤中交换态重金属比例，增加其它形态的重金属比例。     

2种茶树对铜胁迫的响应及其组织铜化学形态变化的比较研究

为了分析不同茶树对Cu胁迫的生理响应及其组织中不同化学形态Cu的累积特性,本研究采用水培法,探讨铁观音、肉桂2种茶树在不同浓度Cu胁迫下,茶树根系活力、叶绿素含量、茶树组织Cu含量及不同化学形态Cu含量的变化,以期为重金属对茶树毒害机理和茶树对重金属的自我防御研究提供理论依据。结果表明,随着Cu胁迫浓度的增加,茶树根系活力及叶片叶绿素含量呈现下降趋势,而与对照相比,铁观音下降的幅度远高于肉桂。不同茶树品种在相同浓度Cu胁迫下,其根、茎、叶组织的Cu含量差异不显著,而不同组织中则表现为根叶茎。不同化学形态Cu含量分析结果表明,随着Cu胁迫浓度的升高,2种茶树根部可交换态Cu、碳酸盐结合态Cu、有机结合态Cu含量百分比呈现下降趋势,而铁锰氧化态Cu和残留态Cu呈现上升趋势;茎部可交换态Cu、有机结合态Cu含量百分比呈现下降趋势,碳酸盐结合态Cu、铁锰氧化态Cu和残留态Cu呈现上升趋势;叶部可交换态Cu、碳酸盐结合态Cu、有机结合态Cu含量、铁锰氧化态Cu含量的百分比均呈现上升趋势,而残留态Cu呈现下降趋势。进一步分析发现,Cu胁迫下,铁观音茶树根、叶部主要以采取提高有机结合态Cu的形式来降低Cu离子毒害,而肉桂则以提高铁锰氧化态Cu形式降低Cu离子毒害,叶部则以提高铁锰氧化态Cu和残留态Cu的形式降低Cu离子毒害。可见,不同的茶树在Cu胁迫下所表现解毒模式存在着一定的差异。     

不同化肥对水稻土中Cu吸附行为的影响

通过等温吸附试验,研究Ca(NO3)2、NH4CI、NH4NO3、CO(NH2)2、KH2PO4和KCI 6种化肥对土壤中Cu吸附行为的影响.结果表明,添加CO(NH2)2使土壤中Cu的吸附率和分配系数增大,NH4NO3、KCI、NH4Cl和Ca(NO3)2则使其明显减小,KH2PO4对土壤Cu吸附的影响作用与Cu离子浓度有关.不同化肥处理土壤中Cu的吸附势E0顺序为:CO(NH2)2>CK>NH4NO3>Ca(NO3)2>KCI>NH4CI>KH2PO4.6种化肥对土壤中Cu吸附行为的影响作用为:KH2PO4>CO(NH2)2>CK>NH4NO3>KCI>NH4CI>Ca(NO3)2.由于不同化肥对土壤中Cu吸附行为的影响不同,因此在Cu含量较高的土壤上种植时应合理选择施用化肥,以避免土壤中Cu的迁移转化,降低其生物有效性.     

青岛市表面土壤Cu的形态分布及潜在生态危害评价

研究了青岛市不同功能区表层土壤Cu的含量及其化学形态分布,并采用Hakanson潜在生态危害指数法对土壤中Cu的潜在生态危害进行评价。结果表明,Cu的含量为23.84-114.86 mg/kg,平均值为52.03 mg/kg,污染程度为工业区〉居民区〉风景区〉商业区〉农业区;土壤中Cu的化学形态总的分布趋势为：残渣态〉有机结合态〉铁锰氧化物结合态〉碳酸盐结合态〉可交换态,生物可利用态含量较低;青岛市表面土壤的Cu污染处于中等到强污染之间,达到轻微生态危害水平。     

蚯蚓对土壤中铜、镉形态及高丹草生物有效性的影响

以高沙土和黄泥土为供试土壤,采用塑料盆分装土样,分别加入3个浓度的Cu2 (100、200、300mg kg-1)或Cd2 (5、10、15mg kg-1)模拟土壤污染,待这些污染土壤平衡培养2mo后,设置接种蚯蚓(Pheretima guillemi Michaels-en)处理与不接种蚯蚓处理,并种植高丹草(Sorghum×Sudan,Sorghum bicolor×S.sudanense);采用Tessler连续提取法测定重金属各结合形态,研究蚯蚓活动对土壤中Cu、Cd的主要形态及高丹草有效性的影响,以揭示蚯蚓对铜、镉污染土壤的修复作用.结果表明,蚯蚓活动显著提高了高沙土中碳酸盐结合态铜(Carb-Cu)和铁锰氧化物结合态铜(OxMn-Cu)的含量;显著提高了Cd处理为10、15mg kg-1的高沙土中离子交换态镉(Exch-Cd)和碳酸盐结合态镉(Carb-Cd)的含量,显著提高了黄泥土离子交换态铜(Exch-Cu)和有机结合态铜(WBO-Cu)的含量;通过测定各处理高丹草Cu、Cd含量发现,接种蚯蚓后,高沙土各Cu处理的高丹草的Cu含量显著增加,高沙土5、10mg kg-1Cd处理的高丹草的Cd含量以及黄泥土各Cd处理的高丹草的Cd含量均显著增加.图3表3参32     

陪伴阴离子对土壤专性吸持铜的影响

本文采用流动法研究了陪伴阴离子对红壤、黄棕壤专性吸持铜的影响。实验结果表明:陪伴阴离子不同时,土壤专性吸持铜的机理亦不同,用一级动力学方程拟合吸持实验数据,结果表明:土壤专性吸持铜过程较为复杂,为多种吸持机理并存。     

长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系

采用样品采集、室内分析和多种数据统计方法相结合的方法,研究了长春市土壤重金属化学形态与土壤微生物群落结构的关系.结果表明:长春市土壤重金属(Pb、Cd、Cu、Zn和Ni)不同化学形态对土壤微生物群落结构影响明显不同,碳酸盐结合态的Pb和Ni对放线菌的生长繁殖具有刺激作用,碳酸盐结合态Zn对细菌的生长繁殖具有刺激作用,铁锰氧化物结合态和有机结合态的Zn与有机结合态Cu对细菌、放线菌的生长繁殖具有刺激作用.土壤理化性质对重金属化学形态与微生物群落结构之间的关系影响很大,其掩盖了土壤重金属化学形态对土壤微生物群落结构特征的影响,有机质含量、电导率、阳离子交换量掩盖了重金属化学形态对细菌、放线菌和微生物总数的影响.自然含水率掩盖了重金属化学形态对多样性指数的影响.采用重金属的化学形态评价重金属对土壤微生物参数的影响更合理,而且在确定评价长春市土壤重金属污染状况指标时,应该剔除土壤理化性质的影响.选择有机结合态Cu、铁锰氧化物结合态Zn与微生物群落多样性指数相结合来评价长春城市土壤重金属Cu和Zn的污染状况.     

Influence of dissolved organic matter from corn straw on Zn andCusorption to Chinese loess

The interaction of Zn and Cu with dissolved organic matter (DOM) is a significant physicochemical process affecting their sorption as well as mobility in soil. The objective of this study was to examine the influence of DOM from corn straw on the sorption of Zn and Cu by loess through batch adsorption technique. The sorption isotherms of Zn and Cu could be well described by the Freundlich equation, and the partition distribution coefficient (k) in the presence of DOM was reduced by 86% for Zn and 58% for Cu, as compared to the control receiving no DOM, suggesting that DOM had a stronger inhibitory effect on Zn sorption than that of Cu. In addition, the sorption of metal increased with an increase in pH for loess, with maximum inhibition on metal sorption observed at pH > 7.6 for Zn and pH > 5.5 for Cu in the absence ofDOM but Cu sorption of DOM was suddenly decreased with an increase of pH at pH > 7.9 in the presence of DOM. At a DOM concentration of <200 mg L^?1, sorption of Zn and Cu was reduced by 46% for Zn and 32% for Cu with an increase in DOM concentration.     

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明：不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数（Kf值）分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数（Kf值）较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC（阳离子交换量）有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。     

不同磷肥对棕壤吸附铜的影响

采用等温平衡法研究3种性质不同的磷肥（磷酸二铵,钙镁磷肥和磷矿粉）对棕壤铜吸附量的影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析土壤铜的吸附特征。结果表明,与不施磷肥处理（对照）相比,当n（磷）：n（铜）=1：1时,钙镁磷肥和磷矿粉增加棕壤对铜的吸附量,分别增加107%和158%;不同用量的磷酸二铵均会降低棕壤对铜的吸附能力;增加非水溶性磷肥（钙镁磷肥和磷矿粉）的施用量,能增加棕壤对铜的吸附量,提高棕壤的吸附能力;高量磷矿粉的作用效果最为明显。由此可知,为降低农产品质量安全风险,铜污染棕壤上不宜施用磷酸二铵,但可选用磷矿粉作为肥源。     

污染黑土中重金属的形态分布与生物活性研究

通过对污染和清洁黑土的耕层、非耕层分层采样分析,比较了Cd,Pb,Cu和Zn等在同一土壤耕层和非耕层以及不同采样点土壤中的形态分布和生物活性.结果表明,无污染黑土中这些重金属的形态分布一般为:残渣态>有机结合态>铁锰结合态>碳酸盐结合态>可交换态,外源污染则使可交换态重金属的含量增加.以生物有效性系数和迁移系数进行重金属生物活性评价,其在黑土中生物活性大小的顺序为:Cd>Cu>Zn>Pb.污染愈严重的土壤,重金属的生物活性和自身的淋溶能力相对较强,在非耕层中也表现出较高的生物活性.综合重金属在土壤中的含量和生物活性,发现2个污染点的黑土中Cd和Pb对当地农业生产和地下水安全已构成潜在的威胁.     

汉麻粉体/PVDF共混膜的制备、表征及对Cu~(2+)吸附性能研究

采用浸没沉淀法,制备了汉麻粉体/PVDF混合平板膜,分别采用扫描电镜、孔隙率、机械性能测试对膜结构和性能进行表征,探究汉麻粉体对膜结构性能的影响。结果表明:膜结构为指状多孔膜,随着汉麻粉体含量的增加,从断面结构可见,脆性增加,断面整齐,指状孔明显,膜的孔径有先增大、后减小的趋势;表征结果表明膜的孔隙率有提高的趋势;承受最大载荷增加,断裂伸长率下降。汉麻粉体膜制备完成后,采用静态吸附法进行吸附试验,分别探讨了温度、粉体含量、铜离子的初始浓度对吸附效果的影响。结果表明:汉麻粉体膜对铜离子的吸附,当温度为25℃时,吸附量与吸附率最佳;随着粉体含量的增加,吸附量与吸附率先减小、后增大的趋势。初始浓度的影响较为显著,随着初始浓度的增加,吸附量与吸附率也随之增加。     

小球藻吸附重金属离子的试验研究

分析了影响小球藻吸附Cu2 ,Cd2 和Zn2 三种重金属离子的主要因素 ,并对不同金属离子之间的吸附抑制开展了初步试验研究 .结果显示 ,小球藻吸附重金属离子的速度快 ,吸附容量大 ,适宜的pH值在 3 0— 5 0之间 ,其吸附等温线与Freundlich方程拟合良好 .另外 ,小球藻对Cd2 的吸附性能明显高于其它离子 .由于电子云分布和轨道杂化等结构因素 ,三种金属离子在小球藻上的吸附选择顺序为 :Cu2 >Cd2 >Zn2 .     

羟基磷灰石对棕壤和红壤铜吸附的影响

采用等温平衡法,观测了羟基磷灰石对红壤、棕壤铜吸附量的影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析了土壤铜的吸附特征。结果表明,棕壤对铜的吸附能力明显高于红壤。以n（磷）∶n（铜）=1∶1向棕壤与红壤中施用羟基磷灰石,会增加两种土壤对铜的吸附量。其中,羟基磷灰石影响红壤对铜吸附能力明显高于棕壤。增加羟基磷灰石的施用量,会增加红壤与棕壤对铜的吸附量,提高土壤铜的吸附能力。高量羟基磷灰石[n（磷）∶n（铜）=4∶1]的作用效果最为明显;与对照相比,铜的吸附量分别增加62.1%和28.4%。据此推测,在铜污染红壤或棕壤上,可以选用羟基磷灰石作为磷肥的肥源。     

砖红壤添加铜对作物生长和残留的影响

本文对广东湛江地区砖红壤性水稻土,进行铜(CuCl_2)的不同添加浓度对水稻和花生作物生长发育和残留影响的盆栽试验研究。结果表明,在玄武岩成土母质发育的较高铜背景土壤上(46.5mg/kg),添加金属铜浓度在200mg/kg范围内,无论对水稻或花生,仍未出现对产量的不良影响,反而有一定的促进作用。从作物食用部分的残留量与土壤浓度的相关性来看,花生显著,而水稻不明显。最后建议277mg/kg土壤铜浓度作为砖红壤性水稻土的临界浓度。