土壤与酸的反应时间对土壤酸度及土壤溶液中铝离子形态分布的影响

用两种土壤研究土壤与酸的反应时间对土壤酸度及土壤溶液中铝离子形态分布的影响。结果表明,土壤溶液pH随反应时间增加而增加,安徽红壤pH的增幅大于江西红壤。在pH3.0的HNO3溶液中,土壤溶液中的总铝及Al3 均随反应时间增加而减少,而在pH3．5的HNO3溶液中,土壤溶液中总铝及Al－F络合物先随反应时间的增加而减小．然后又有所增加。     

有机酸对砖红壤的溶解及固定态磷素的活化

选择柠檬酸、草酸、酒石酸和苹果酸4种土壤中常见有机酸为研究对象,研究了它们与砖红壤反应后,Fe、Al的溶出特征以及P的释放规律,并对上述反应的机制进行了探讨.结果表明,草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度随反应体系pH值升高而降低,但柠檬酸与土壤反应24h后,溶液中总Fe浓度则随反应体系pH值升高而增加.4种有机酸溶出土壤Fe的能力按草酸柠檬酸酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是络合溶解和还原溶解.溶液中Al的溶出量在4种有机酸-土壤体系中均随体系pH值升高而降低,且按草酸柠檬酸≈酒石酸苹果酸的顺序下降,溶出机制主要是质子溶解和络合溶解.有机酸对固定态磷素有明显活化效应,在草酸、酒石酸和苹果酸3种有机酸-土壤体系中,溶液中P浓度均随体系pH值升高而降低,但在柠檬酸-土壤体系中,则随体系pH值升高而增加.溶液中Al/P物质的量之比要远大于Fe/P物质的量之比,这表明土壤中P主要结合在铁氧化物表面,其活化与铁氧化物的溶解过程关系密切.此外,Al的存在对草酸活化固定态P有抑制作用。     

不同pH的柠檬酸对茶园土壤溶出液中氟组分变化的影响

通过连续流动搅拌法,研究了不同pH的柠檬酸对茶园土壤溶出液中氟组分变化的影响.结果表明,土壤溶出液的pH随溶出时间的延长而逐渐减小.土壤溶出液中的游离态氟和总氟的浓度随时间的延长和柠檬酸pH的升高而逐渐减小,且呈现初始(0—6h)溶出浓度较高,而后(6—10h)逐渐减缓的趋势.土壤氟的溶出过程用一级动力学方程、Elovich方程、扩散方程和双常数方程均有较好的拟合,决定系数(R2)均大于0.90.低pH(pH3.5)条件下,F主要以H-F形态存在,随着pH的升高(pH4.0—5.0),H-F形态的氟减小,Al-F络合态的氟增多,且随时间延长,溶出浓度均降低.反应开始的前1h,Al-F络合物主要以AlF3为主,占氟溶出总量的90%以上;至7h时,AlF+2的溶出量逐渐增大,并逐渐超过AlF3.低pH的柠檬酸促进土壤游离态氟和总氟的溶出,有利于络合态氟的形成,但对Al-F络合物的形态转化没有显著影响.     

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.     

赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响

通过室内土壤培养实验,研究添加赤泥和骨炭对污染土壤As化学形态及其生物可给性的影响.结果表明,培养3个月后,添加5%赤泥促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和残渣态的转化;添加5%骨炭促进了土壤中As从结晶铁铝水化氧化物结合态向专性吸附态和非专性吸附态的转化.培养3个月后,土壤中生物可给性As含量随着赤泥和骨炭用量的增加而显著增加.当赤泥和骨炭用量为5%时,土壤中生物可给性As含量分别比对照提高6.25倍和12.31倍.添加赤泥和骨炭增强了土壤中As的移动性,提高了As对人体的健康风险.     

10年模拟氮沉降对苦竹林根际与非根际土壤铝组分的影响

长期高速率的氮(N)沉降将大量的活性N输入到陆地生态系统,使得部分森林生态系统的土壤酸化问题日益严重。酸化导致的土壤中交换性铝(Al)的增加直接威胁着植物生长和生态系统安全。为探索长期不同N沉降情形下竹林土壤Al组分的响应,于2007年10月在苦竹(Pleioblastus amarus)林中建立模拟N沉降样地,分别设置对照(CK,N0 g·m~(-2)·a~(-1))、低N(LN,N 5 g·m~(-2)·a~(-1))、中N(MN,N 15 g·m~(-2)·a~(-1))和高N(HN,N 30 g·m~(-2)·a~(-1))4个处理,每个处理设置3个重复。在连续10 a的N添加处理后,于2017年7月采集0—10 cm根际与非根际土壤样品并测定土壤pH和土壤Al组分。结果表明,模拟N沉降显著降低了根际土壤pH,HN处理显著降低了非根际土壤pH。在对照处理下,根际土壤pH比非根际大0.56个单位。模拟N沉降对根际交换态Al组分含量有显著的影响,对碳酸态Al、有机络合态Al、铁锰氧化态Al和残留态Al组分含量无显著影响;模拟N沉降对非根际土壤的各个Al组分含量无显著影响。相关性分析结果表明根际土壤与非根际土壤的pH均与交换态Al组分含量呈极显著的负相关关系,根际土壤pH与有机络合态Al组分含量呈显著的负相关关系,与其余Al组分含量无显著相关性。研究结果表明长期N沉降导致的土壤酸化使得土壤交换态Al显著增加,苦竹根系或将遭受到Al毒害,对竹林生态系统健康存在潜在危害。     

磷酸氢二铵在酸性土壤中的转化与垂直扩散

采用土柱培养和切片取样方法,研究磷酸氢二铵(DAP)在酸性红壤中的转化与肥料磷在土体中的垂直扩散.结果表明,施用DAP31d,肥料磷扩散距离不足5cm.无机磷形态分级结果表明,进入土壤的肥料磷仅有小部分保持水溶态,大部分已转化为有效性较高的铝磷,其次是铁磷,另有少量转化形成闭蓄态磷.各形态磷含量空间分布上均表现为随距施肥点距离的增加而逐渐降低的趋势.施用DAP引起土壤pH显著升高和土壤铁铝活性显著增强.土壤难溶矿物溶解释放出的Al3 、Fe3 离子是引起肥料磷在酸性红壤中固定的主要原因.     

有机腐解物对白浆土中金属氧化物的溶解作用及其磷素效应

采用三江平原典型白浆土,加入不同形态和数量的牧草腐解物,观测了土壤中Ｆｅ、Ａｌ、Ｐ元素含量随培养时间的变化,讨论了有机腐解物对土壤氧化物的络合、溶解作用以及对土壤磷素营养的影响。     

pH对宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属吸附-解吸过程的影响

高pH值是宁夏引黄灌区盐碱化土壤的显著特征,研究盐碱化土壤的高pH值对不同重金属元素的富集和释放规律,可为宁夏引黄灌区盐碱化土壤重金属污染的控制及治理提供科学依据。通过调节pH值,采用土柱淋溶的方法,模拟盐碱化土壤的Cd和Pb的吸附-解吸过程,研究pH对盐碱化土壤重金属Cd、Pb吸附-解吸特征、形态和生物活性的影响。结果表明:在试验设定的pH范围内,盐碱化土壤对Cd的吸附量随着pH值的升高而呈升高趋势,在pH值为8时达到峰值,对Pb的吸附量随pH的升高呈波动状变化状态,在pH值为10时达到峰值;同时,Cd的解吸量随吸附量增加而线性增大,解吸量随pH升高而增加,但解吸量随吸附量变化而变化的幅度随pH值的升高而减小,Pb的解吸量随吸附量增加而呈选择性增加。随着pH的升高,Cd可交换态和碳酸盐结合态的含量变化趋势相反,生物活性基本不变,其Fe/Mn氧化物结合态、有机结合态和残渣态的含量不变;Pb可交换态和碳酸盐结合态的含量随着pH的升高而升高,生物活性增强,有机结合态的含量减少,Fe/Mn氧化物结合态和残渣态的含量不变。宁夏引黄灌区盐碱化土壤的高pH值可以降低土壤对重金属Cd、Pb的吸附,缓解重金属污染引起的生态、粮食及其食品安全压力。     

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。     

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.     

低分子量有机酸对可变电荷土壤吸附铝的影响机制

通过吸附性铝的解吸实验研究了低分子量有机酸对三种可变电荷土壤(2种砖红壤和1种赤红壤)吸附铝的影响机制，结果表明，柠檬酸、苹果酸和酒石酸等带有3个及3个以上活性官能团的有机酸在低pH条件下可以通过形成土壤一有机酸一铝三元表面络合物和增加土壤的表面负电荷两种机制显著增加土壤对铝离子的吸附量，但以前一种影响机制为主。乳酸、水杨酸、草酸和丙二酸等带有2个活性官能团的有机酸仅通过改变土壤的表面负电荷影响铝的吸附。土壤氧化铁是土壤吸附有机酸的主要载体，当用化学方法将土壤中的氧化铁除去后，有机酸对铝吸附的影响变小。在pH5．0时有机酸主要通过形成可溶性有机铝络合物减小土壤对铝的吸附，但有机酸的存在增加了Al^3 在吸附性铝中所占的比例，导致铝的解吸率增加。土壤中大量氧化铁的存在使其即使在低pH下也能对铝离子发生专性吸附，导致吸附性铝的解吸率减小。     

稀土元素在土壤中的释放与迁移研究进展

稀土是全球重要的战略资源,在高科技产业及日常生活中广泛应用。由于稀土资源需求量的日益增加,稀土矿大量开采,加剧了稀土矿区周边环境污染,危害居民健康。因此,探究土壤中稀土元素的释放和迁移机理及影响机制对稀土的污染防治、生态修复及潜在风险评估都具有重要的现实指导意义。文章综述了稀土元素在土壤中释放与迁移机制、形态、及其影响因素方面的研究进展,主要结论为,(1)稀土元素在土壤中的释放与迁移机制主要包括4种类型:铁锰(氢)氧化物的还原溶解、土壤有机质的促进、离子交换作用以及土壤胶体协同。(2)稀土有机络合物、硫酸盐络合物、碳酸盐络合物是稀土元素在土壤中迁移的主要形态,稀土氟、氯、磷酸盐络合物不太可能作为稀土元素在土壤中迁移的载体。(3)稀土元素在土壤中的释放与迁移主要受pH值、氧化还原条件、配体浓度等环境因子影响,pH值与配体浓度与稀土元素的迁移形态高度相关。未来应通过世界各地不同土壤类型、不同环境驱动因子作用下稀土元素释放迁移的研究,探明引起稀土元素在土壤中释放的主导机制;加强稀土元素长距离迁移研究,在土壤环境中稀土元素分馏机制层面揭示稀土元素地球化学循环,为稀土矿区尾矿、废弃地中残留稀土的回收、利用提供理论与技术支持。     

模拟酸雨对森林红壤中铝的溶出及不同土层酸度变化的影响

为进一步探明酸沉降对森林红壤及生态环境的影响，模拟长沙地区降水酸度及离子组成，采用浸泡试验对两种森林红壤活性铝的释出及土壤理化性质的变化进行了研究。结果表明，模拟酸雨浸泡初期，土壤活性铝的释出量随浸泡次数的增加而增加，原始土壤pH值愈低，活性铝释出愈多；强酸度、高离子浓度（AR4）模拟酸雨对土壤中活性铝的溶出量远大于基础酸雨（AR3）及弱酸、低离子浓度酸雨（AR2）和对照酸雨（AR1）。模拟酸雨酸度愈大，对土壤pH值的影响愈明显，不同土层间，以A层土壤pH值下降最明显，B、C层土壤则下降较小。模拟酸雨模拟浸泡土壤25年后，土壤阳离子交换量均有不同程度下降，有机质含量高，原土壤阳离子交换量大的土壤下降幅度也大。     

Influence of soil-extractable aluminium and pH on the uptake of aluminium from soil into the soybean plant (Glycine max)

The effects of soil pH and other soil properties on the uptake of AI by soybean plants have been investigated in a greenhouse experiment. Six soils were compared that were developed over six contrasting bedrock types ranging widely in their AI content and other chemical and physical characteristics, namely Oxford Clay, Chalk, Lower Lias Clay, Devonian Shale, Granite and Lower Greensand. Soil pH varied naturally between soil types and each soil was also amended to give two other pH levels using elemental sulphur and/or calcium carbonate. AI concentrations in various parts of the soybean plants were determined by ICP-AES after acid digestion. The AI solubility in the soils and hence its availability to the plants was estimated using a number of different reagents designed to extract different forms of AI. The AI concentration measured in the soybean leaves was found to be predicted most accurately by the ‘available’ AI extracted from soils by 0.02 M CaCl₂. The relationship appears to the linear, with a correlation coefficient of 0.97 (p <0.01). The AI content of the leaves increases with decreasing soil pH. The relationship is non-linear with a marked increase in leaf AI for soils with pH <4.4. The amounts of ‘plant-available’ AI in the soils extracted with 0.02 M CaCl₂ was much less than that extracted with 0.05 M EDTA, although both increased markedly with decreasing soil pH. The amount of AI measured in the soybean plants was directly related to both the ‘available’ forms of AI in the soils, and also to the pH of the soils. Soil pH was identified as a major factor that controls the uptake of Al from soil into the soybean plant.     

pH和质地对土壤供硼影响的研究

取广东省花生主产区5种代表性土壤,在连续栽种的情况下,研究土壤pH和质地对花生植株硼的积累及土壤有效硼变化的影响。结果表明,随着栽种次数的增加,土壤pH值呈显著上升趋势,而花生植株的硼积累量则呈显著下降趋势,二者表现出极显著负相关。土壤质地明显影响植株硼的积累量,不同粒级的土壤颗粒对花生各茬硼积累量的影响存在差异。土壤pH值和土壤有效硼的相关不显著,而质地与土壤有效硼表现正相关,并达到极显著水平。     

Gypsum addition to soils contaminated by red mud: implications for aluminium, arsenic, molybdenum and vanadium solubility

Red mud is highly alkaline (pH 13), saline and can contain elevated concentrations of several potentially toxic elements (e.g. Al, As, Mo and V). Release of up to 1 million m³ of bauxite residue (red mud) suspension from the Ajka repository, western Hungary, caused large-scale contamination of downstream rivers and floodplains. There is now concern about the potential leaching of toxic metal(loid)s from the red mud as some have enhanced solubility at high pH. This study investigated the impact of red mud addition to three different Hungarian soils with respect to trace element solubility and soil geochemistry. The effectiveness of gypsum amendment for the rehabilitation of red mud-contaminated soils was also examined. Red mud addition to soils caused a pH increase, proportional to red mud addition, of up to 4 pH units (e.g. pH 7 → 11). Increasing red mud addition also led to significant increases in salinity, dissolved organic carbon and aqueous trace element concentrations. However, the response was highly soil specific and one of the soils tested buffered pH to around pH 8.5 even with the highest red mud loading tested (33 % w/w); experiments using this soil also had much lower aqueous Al, As and V concentrations. Gypsum addition to soil/red mud mixtures, even at relatively low concentrations (1 % w/w), was sufficient to buffer experimental pH to 7.5–8.5. This effect was attributed to the reaction of Ca²⁺ supplied by the gypsum with OH^? and carbonate from the red mud to precipitate calcite. The lowered pH enhanced trace element sorption and largely inhibited the release of Al, As and V. Mo concentrations, however, were largely unaffected by gypsum induced pH buffering due to the greater solubility of Mo (as molybdate) at circumneutral pH. Gypsum addition also leads to significantly higher porewater salinities, and column experiments demonstrated that this increase in total dissolved solids persisted even after 25 pore volume replacements. Gypsum addition could therefore provide a cheaper alternative to recovery (dig and dump) for the treatment of red mud-affected soils. The observed inhibition of trace metal release within red mud-affected soils was relatively insensitive to either the percentage of red mud or gypsum present, making the treatment easy to apply. However, there is risk that over-application of gypsum could lead to detrimental long-term increases in soil salinity.     

武当山土壤的粘粒矿物与表面电荷性质

本文研究了湖北省武当山风景区石英云母片岩发育的７个土样的粘土矿物组成、粘粒氧化物含量。土壤电荷量及电荷零点．结果表明：（１）供试土壤粘土矿物均以２∶１型矿物占优势，在海拔４４０ｍ以下的土壤中主要是水云母和蛭石，在海拔６７０ｍ以上的土壤中主要是１．４ｎｍ过渡矿物、绿泥石和水云母；（２）土液粘粘中氧化铁和氧化铝的含量、粘粒硅铝率及氧化铁的游离度随海拔的变化而变化的趋势不甚明显，但非晶形铝铁氧化物的含量及氧化铝和铁的活化度随海拔升高而趋于增加；（３）土壤可变负电荷量、阴离子吸附量和电荷零点随海拔升高而趋于增加。