磺胺嘧啶在作物根际土壤中的吸附/解吸特性研究

采用根际袋盆栽实验,研究了在小麦和玉米根际效应作用下,土壤对磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD)吸附/解吸热力学与动力学特性.结果表明,小麦和玉米根际与非根际对SD的吸附/解吸均较快,描述2种作物根际与非根际对SD吸附过程最优动力学方程皆为Elovich方程,其次是双常数方程和抛物线方程.在实验所采用的SD浓度范围内,不同处理小麦和玉米根际与非根际对SD的吸附量均随着SD浓度的增加而增加,但根际对SD的吸附能明显高于非根际.用Freundlich方程描述小麦和玉米根际与非根际对SD等温吸附行为最为适宜.SD在小麦和玉米根际与非根际的解吸过程都是非线性的,且在根际的解吸能力明显低于非根际.此外,将小麦和玉米根际与非根际的平均吸附常数(Kf-ads)及平均解吸常数(Kf-des)与土壤有机质、pH、黏粒3种理化性质关系进行逐步回归分析发现,有机质是影响根际SD吸附/解吸行为的关键因素.     

冻融作用对土壤镉动力学吸附解吸的影响

为了研究冻融作用对土壤镉吸附解吸过程的影响,采用人工控温、室内培养方法对土壤进行冻融处理,并通过土壤镉动力学吸附解吸试验,分析了土壤对镉的吸附解吸量、吸附解吸率及吸附解吸速率.结果表明,冻融作用能够促进土壤对外源镉的吸附,镉的吸附量、吸附率和吸附速率均随着冻融次数的增加而增加.同时,冻融作用能减缓土壤对镉的解吸,随着冻融次数的增加,土壤对镉的解吸速率和解吸率降低,土壤镉解吸速率的下降率随冻融次数的增加而增大.     

土壤有机质和镉对金霉素吸附-解吸的影响

金霉素已经广泛应用于兽药生产和疾病治疗.由于动物废弃物的土地应用和其它输入来源,重金属与四环素类抗生素往往共存于土壤环境中.基于OECD 106号指导准则,采用批量平衡实验方法,研究了金霉素及其与镉复合后在褐土及去有机质褐土中的吸附和解吸行为.结果表明,在单一和复合污染条件下,金霉素在褐土和去有机质褐土中的吸附和解吸等温线都可以用Freundlich模型进行良好地拟合.在金霉素单一污染和金霉素-镉复合污染条件下,去除有机质能够增加金霉素在褐土中的吸附容量(Kf)和吸附强度(1/n).金霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在单一污染物情况下,金霉素在去有机质褐土的解吸滞后现象增强,其HI从0.81增加到1.06;而加镉后这种现象反而有所减弱,其HI从1.11减低到0.84.本研究为建立更加完善的模型以预测金霉素环境浓度或评价其环境风险,提供了可利用的数据和参数.     

纳米羟基磷灰石对镉的吸附解吸及对镉污染土壤修复研究

镉是我国土壤的首位污染元素,镉钝化修复技术是解决当前我国耕地面积减少、镉污染面广问题的有效手段。通过吸附解吸及盆栽试验,研究了纳米羟基磷灰石(nHAP)对镉的固定行为及油菜吸收的影响。结果表明:nHAP对镉的吸附符合二级动力学模型,且促进土壤对Cd~(2+)的吸附,在pH为5.6和7的解吸溶液下,Cd~(2+)的解吸率分别为3.3%和0.3%。同时,nHAP施加可改善土壤性质,促进植物生长。油菜收获后,施加0.2%、0.5%、1%的nHAP处理,油菜株高分别比对照组增加85.5%、99.1%和76.8%,土壤过氧化氢酶活性可分别提高0.86,1.19,1.54倍。添加1%nHAP土壤的pH值提高13.1%,有利于土壤镉向稳定态转换,降低了镉的生物毒性,表明nHAP对镉具有较好的稳定性,在促进植物生长、改善土壤生物质量、降低镉植物毒害方面有较好的应用前景。     

PE微塑料对土壤吸附镉的影响及机理研究

微塑料影响土壤对重金属的吸附,改变重金属在土壤中的迁移转化。该文采用批量实验研究了3种粒径(13、48、150μm)聚乙烯微塑料(PE-MPs)存在时土壤对Cd的吸附解吸行为,同时借助扫描电子显微镜-X射线能谱、X射线衍射、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱等测试方法探究了相关机理。结果表明,PE-MPs对土壤吸附Cd²⁺的影响表现为：抑制Cd²⁺的吸附,促进Cd²⁺的解吸,且当PE-MPs剂量较高或粒径较大时,这种影响更明显。无论是否存在PE-MPs,土壤对Cd²⁺的吸附过程均更符合准二级动力学和Freundlich模型,说明其过程均为受化学吸附控制的多层吸附。土壤对Cd²⁺的吸附机制主要为表面络合和沉淀作用,PE-MPs能覆盖土壤表面的活性位点,干扰Cd²⁺与土壤中含氧官能团相互作用,进而减弱土壤对Cd²⁺的化学吸附。PE-MPs能增强土壤中Cd的流动性,增加Cd对土壤生态系统污染的风险。     

镉污染土壤施硒对植物生长及根际镉化学行为的影响

采用根箱培养的方式,研究了在不同镉污染水平(0.5 mg·kg-1、5 mg·kg-1土壤)的酸性黄棕壤中施用外源硒对小白菜生长、光合特性及根际土壤中镉的化学行为影响.结果表明:镉污染土壤中施硒可显著增加小白菜的生物量,增强小白菜叶片的光合速率和蒸腾速率;镉污染严重时,施硒还可提高小白菜的气孔导度;施用适量硒(0.25 mg·kg-1)可显著降低小白菜地上部镉含量,其中镉污染浓度较低(0.5 mg·kg-1)时,该效果达显著水平.在镉污染程度低(0.5 mg·kg-1)的土壤施用适量硒(0.25 mg·kg-1),可显著降低土壤交换态镉含量,其中,根际和非根际土壤交换态Cd含量分别降低了22.20%和43.79%.外源Se有效地降低了土壤Cd的生物有效性,这种作用在Se的施用浓度较低时表现更加明显;当Cd污染浓度较高时,土壤Cd形态分布相对稳定,外源Se对根际和非根际土壤Cd形态分布的影响不显著.研究结果为深入揭示Se对菜地Cd污染的调控机理提供理论参考.     

我国18种不同理化性质的土壤对硒酸盐的吸附解吸作用研究

硒在土壤中的环境化学行为及其生物有效性在很大程度受到吸附解吸作用的影响,土壤对硒的吸附解吸因为土壤理化性质的不同差异很大.本文采用批量吸附实验,选择土壤性质差异较大的我国18种农田土壤,探讨了土壤p H、无定形铁铝氧化物、有机质和机械组成等对SeO_4~(2-)吸附的影响.结果表明,18种土壤对SeO_4~(2-)的吸附均是一个先快后慢的过程,在24 h达到吸附平衡;二级动力学方程为描述SeO_4~(2-)吸附的最佳模型(R20.976),18种土壤对SeO_4~(2-)吸附大多符合Freundlich模型(R20.842);土壤对SeO_4~(2-)吸附量与p H值(P0.01)、碳酸盐含量(P0.05)呈显著负相关,而与无定型铁、铝含量(P0.01)及有机质含量(P0.05)呈正相关;18种土壤对SeO_4~(2-)吸附的固液分配系数(Kd值)均很低(0.99~18.18 L·kg~(-1));土壤SeO_4~(2-)解吸率均大于80%,表明吸附是可逆的;土壤吸附SeO_4~(2-)的低Kd值和高解吸率反映了硒酸盐易迁移淋溶的特性,这应当在区域环境硒的评价和调控中受到关注.     

土壤组分对四氯乙烯吸附解吸行为的影响

吸附和解吸作用是影响四氯乙烯(PCE)在土壤环境中迁移、归趋的主要过程.采用总有机碳(TOC)含量为2.23%的原土及经H2O2、375℃、600℃处理后所得的3种土样为吸附剂,通过批量平衡实验,考察了TOC含量、软碳、硬碳、初始液相PCE浓度c0等因素对PCE吸附解吸行为的影响.结果表明,当反应温度为16℃且c0为5~80 mg·L-1时,Freundlich方程能较好地拟合PCE在土样中的吸附及解吸等温线(r2>0.96);原土对PCE的吸附以土壤有机物(SOM)的贡献率(>60%)为主,且硬碳是其主要影响因素;原土中SOM与矿物质对PCE的解吸贡献率相当,但在SOM对PCE解吸的贡献率中,软碳占80%以上;硬碳对PCE的吸附贡献率以及软碳和矿物质的解吸贡献率随c0的增加而升高.PCE在4种土样中都表现出一定的吸附解吸异质性,且硬碳是导致原土异质性的主要原因.     

丁基黄药对选矿区土壤吸附铅镉的影响

选矿废水排放和尾矿库溢流等会将大量残留的选矿药剂带入选矿区周边土壤和水环境.采用批处理实验,研究了不同pH、初始丁基黄药（PBX）、Pb²⁺和Cd²⁺浓度下,PBX对某铅锌选矿区土壤吸附Pb²⁺和Cd²⁺的影响;并通过BCR连续提取,研究了不同浓度PBX处理后土壤中铅镉形态变化.结果表明,PBX明显抑制了土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附.PBX浓度为40mg·L^-1时,土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附量分别由未经PBX处理时的3540 mg·kg^-1和387mg·kg^-1降至3085 mg·kg^-1和100mg·kg^-1.无论是否添加PBX,土壤对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学过程可用准二级动力学模型拟合,表明Pb²⁺和Cd²⁺在土壤上的吸附是以化学吸附为主.PBX与Pb²⁺、Cd²⁺形成疏水性难溶络合物以及在土壤表面存在竞争吸附是降低土壤Pb²⁺和Cd²⁺吸附量的主要原因,表明PBX能增加Pb²⁺和Cd²⁺在土壤中的迁移性.PBX对土壤Pb²⁺和Cd²⁺吸附的抑制作用随初始Pb²⁺和Cd²⁺浓度的增大而减弱,随初始PBX浓度及溶液pH值的增大而加强,Freundlich方程能较好描述其等温吸附特征.低含量PBX （100mg·kg^-1）下土壤中可交换态和可还原态镉含量有所增加,可导致土壤中镉的活化;但PBX可降低土壤中可交换态和可还原态铅含量,且随PBX含量升高,铅活性降低效果越显著,这与Pb （C₄H₉OCS₂）₂的络合能力比Cd （C₄H₉OCS₂）₂强有关.研究结果表明应加强选矿废水中残留药剂对土壤中铅镉等重金属潜在生态风险的防控.     

Comparison of dynamic adsorption/desorption characteristics of toluene on different porous materials

Four different types of adsorbents, SBA-15, MCM-41, NaY and SiO₂, were used to study the dynamic adsorption/desorption of toluene. To further investigate the influence of pore structure on its adsorption performance, two SBA-15 samples with different microspores were also selected. It is shown that microporous material NaY has the largest adsorption capacity of 0.2873 mL/g, and the amorphous SiO₂ exhibits the least capacity of 0.1003 mL/g. MCM-41 also shows a lower break through capacity in spite of the relatively small pore diameter, because it can not provide the necessary small geometric confinement for the tiny adsorbates. However, the mesoporous SBA-15 silica with certain micropore volume shows relatively higher adsorption capacity than that of MCM-41 silica. The presence of micropores directly leads to an increase in the dynamic adsorption capacity of toluene. Although NaY has the highest adsorption capacity for toluene, its complete desorption temperature for toluene is high (>350℃), which limits its wide application. On the contrary, mesoporous silica materials exhibits a good desorption performance for volatile organic compounds at lower temperatures. Among these materials mesoporous SBA-15 samples, with a larger amount micropores and a lower desorption temperature, are a potentially interesting adsorbent for the removal of volatile organic compounds. This behavior should been related with the best synergetic effect of mesopores and micropores.     

土壤有机质对土霉素在土壤中吸附-解吸的影响

采用批量平衡方法,研究了土霉素在原土及去除有机质土壤中的吸附和解吸.结果表明,土霉素在原土和去除有机质土壤中的吸附和解吸等温线均不同程度地偏离线性模型,其中Freundlich模型可以对吸附和解吸数据进行良好的非线性拟合,在不同土壤以及不同土壤处理中的拟合相关系数(r)均达到极显著水平.去除有机质能够降低土霉素在土壤中的吸附容量(lgKf),但增加了吸附强度(1/n).土霉素在土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象,在所设土霉素浓度范围内,土霉素在褐土和红壤中的平均滞后系数(HIa)分别为0.039和0.015;去除有机质后的褐土和红壤对土霉素的解吸滞后现象显著增强(P<0.01),其HIa分别增加到0.068和0.028.     

Effect of dissolved organic matter on adsorption and desorption of mercury by soils

Effects of dissolved organic matter (DOM) on adsorption and desorption of Hg were investigated in two kinds of soils, Xanthi-Udic Ferralosols (XUF) and Typic Purpli-Udic Cambosols (TPUC). The DOM was obtained from humus soil (DOMH), rice straw (DOMR), and pig manure (DOMP). The presence of DOM obviously reduced Hg maximum adsorption capacity with up to 40% decreases over the control, being an order of DOMH (250.00 mg/kg)< DOMR (303.03 mg/kg) < DOMP (322.58 mg/kg) < CK (control 416.67 mg/kg) for the XUF and ...     

镉在土壤中吸持的动力学特征研究

采用间歇法研究了镉在不同土壤中吸持的动力学特征。镉在土壤中的吸持分为快速反应的慢速反应两个阶段，其中快速吸持阶段以化学吸持为主，而慢速吸持以物理吸附为主；在低温下（２９３Ｋ），镉吸持速率与时间符合方程１ｎＶ＝Ａ＋Ｂｔ，高温下３１３Ｋ）为Ｖ＝Ａ＋Ｂ１ｎｔ；不同类型土壤镉吸持的动力学模型以双常数模型较优。     

废弃物中水溶性有机质对土壤吸附Cd的影响及其机制

通过等温吸附试验研究了 5种来自不同固体废弃物的水溶性有机质 (DOM)对土壤中Cd吸附行为的影响 .研究结果表明 :DOM对土壤中Cd吸附行为的影响与土壤类型和DOM种类有关 ,其影响机理主要是DOM的酸碱缓冲作用和络合作用 .酸性土壤中 ,猪粪DOM对Cd吸附的促进作用最强 ,而脱水污泥、堆腐污泥、消化污泥、小麦秸杆DOM的促进作用较弱 ,且差异不大 ;中性土壤中 ,各种DOM均抑制Cd的吸附 ,抑制效果由大到小顺序为 :堆腐污泥DOM >消化污泥DOM≈小麦秸杆DOM >脱水污泥DOM >猪粪DOM ;碱性土壤中 ,5种DOM同样表现为对Cd吸附的抑制作用 ,抑制效果由大到小顺序为 :堆腐污泥DOM >消化污泥DOM >脱水污泥DOM≈猪粪DOM >小麦秸杆DOM     

Characteristics of isothermal adsorption and desorption of aluminum ion to/from humic acids

The adsorption and desorption characteristics of Al3+ to/from humic acids at di erent pH, ionic strength, and temperature were studied by the C-25 glucosan-gel chromatography method. The results showed that the maximum adsorption amount (Qmax) and adsorption constant (k) increased, whereas, the absolute value of standard thermodynamic molar free energy change ( G0 m) decreased with the increase of pH at constant ionic strength and temperature. With ionic strength increasing from 0 to 0.15 mol/L, Qmax and k increased and the absolute value of G0 m decreased at constant pH and temperature. High temperature was unfavorable for the adsorption reaction, as indicated by the dramatic decrease of Qmax and the absolute value of G0 m with an increase in temperature. The standard thermodynamic molar free energy change ( G0 m) and the standard thermodynamic enthalpy change ( H0m ) of the adsorption reaction were both negative, suggesting that adsorption reaction was spontaneous and exothermic. The desorption rate of HA-Al3+ complex accelerated with the decrease of pH, and a significant linear relationship could be obtained between pH and the desorption rates of Al3+ from humic acids. These results demonstrated that the Al3+ adsorption reaction was a “biphase” reaction, and adsorption occurred at both the interior and exterior adsorption sites of humic acids.