湖南省3种主要类型水稻土对镉、铜的吸附-解吸特性研究

为比较不同水稻土中镉铜元素化学行为的差异,采用振荡平衡法,通过室内恒温吸附解吸试验,研究了湖南省3种水稻土(红黄泥、灰泥和河沙泥)对镉、铜单一元素以及两元素交互作用下的恒温吸附和解吸规律.结果表明,单一体系下,灰泥对镉、铜的吸附量均大于红黄泥和河沙泥;红黄泥和河沙泥对镉的解吸率大于灰泥;红黄泥对铜的解吸率大于河沙泥大于灰泥;红黄泥和河沙泥镉、铜的吸附值以Freundlich方程拟合性最好,灰泥镉、铜的吸附值Langmuir方程拟合度最高;同一种土壤铜的吸附量均大于镉的吸附量,而解吸率相反.在竞争体系下,3种土壤中铜的存在使镉的吸附量显著减小,且铜对镉的影响作用随土壤pH值的增加而增强,镉的存在对铜的吸附量影响不大.     

不同给水管材对管壁附着生物膜铅、镉的解吸动力学研究

给水管壁生物膜会吸附水中的重金属元素积累在管壁生物膜中,在受到扰动时释放回到水体,危害饮用水水质安全。试验以上海管网末梢水为实验对象,研究了PVC、铸铁和紫铜等三种管材上生物膜对铅、镉的解吸特性。结果表明,PVC、铸铁和紫铜附着生物膜对铅的解吸容量qe分别为:5.92211μmol·m^-2、128.3051μmol·m^-2和21.1808,解吸速率常数k分别为:0.001060 m^2·μmol^-1·min^-1、0.000041 m^2·μmol^-1·min^-1和0.000503 m^2·μmol^-1·min^-1,对于镉元素三种材质的解吸容量qe分别为:14.71519μmol·m^-2、18.50481μmol·m^-2和2.25225μmol·m^-2;解吸速率常数k分别为:0.000102 m^2·μmol^-1·min^-1、0.001070 m^2·μmol^-1·min^-1和0.000103 m^2·μmol^-1·min^-1。     

不同污染负荷土壤中铊的吸附-解吸特征研究北大核心CSCD

采用一次平衡法研究广东某含铊硫铁矿废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附-解吸行为。结果表明,废渣堆积区不同污染负荷土壤对Tl+的吸附过程可用Langmuir方程描述,且Tl+在土壤中的吸附属于表面络合型吸附,主要是物理吸附。离堆渣区越近的土壤,受Tl+污染的程度越大,对Tl+的吸附能力越低;同一剖面土壤,表层土壤的Tl+质量比明显高于心土层和底土层,对Tl+的吸附能力低于下层土壤,而心土层和底土层Tl+质量比的差别相对较小,对Tl+的吸附能力也比较接近。矿渣附近的表层土壤对Tl+的吸附率不大于26%,而心土层和底土层对Tl+的吸附率最大可达54.2%。不同污染负荷土壤对Tl+的解吸能力与其吸附能力相反,初始阶段对Tl+的解吸量随着吸附量的增加而平缓增加,当吸附量增加到某一定值时解吸量急剧增加。离堆渣场最近的A剖面表层土壤的解吸能力最强,解吸率最大可达约60%,而背景土壤的最大解吸率为31.4%,且土壤中Tl+的解吸有一定滞后。     

煤系页岩瓦斯吸附-解吸特性核磁共振实验研究

吸附态和游离态瓦斯变化规律能为煤系页岩瓦斯安全高效抽采提供技术参考,常规实验方法难以实现对吸附态和游离态瓦斯变化规律的独立表征。以阜新盆地清河门矿煤系页岩为例,采用低场核磁共振技术对煤系页岩粉试样进行瓦斯吸附-解吸实验,并提出以核磁共振T2（横向弛豫时间）谱幅值积分作为瓦斯含量定量表征指标。实验表明:吸附-解吸过程T2谱曲线有3个特性峰,对应3个横向弛豫时间截止阈值;吸附态瓦斯量与瓦斯压力符合朗格缪尔方程,而游离态瓦斯量与瓦斯压力呈线性关系;吸附态瓦斯解吸过程具有明显滞后性,且存在7.26 MPa临界滞后瓦斯压力,而游离态瓦斯吸附和解吸过程近似可逆,无明显滞后性。     

不同质地土壤中四环素类抗生素的吸附解吸特性研究

抗生素滥用导致的低浓度抗生素环境暴露诱导产生抗生素耐药基因,对人类健康构成潜在威胁。土壤是抗生素类污染物的主要容纳库,也是其迁移进入水环境的必经路径。采用批平衡吸附试验法,研究了四环素和土霉素在不同质地土壤(黏土、壤土和砂土)中的吸附和解吸行为。结果表明,黏土、壤土和砂土对四环素和土霉素的吸附过程可分为快速吸附阶段和慢速平衡阶段。吸附行为均可用Freundlich模型描述,平均拟合决定系数为0.996,其中壤土对四环素和土霉素的吸附能力最强,砂土的吸附能力最弱。四环素和土霉索在黏土和砂土中属于"S型"等温吸附,在壤土中的吸附属于"L型"等温吸附。研究表明,四环素在土壤中的吸附以物理吸附为主,且在黏土、壤土和砂土中解吸过程的滞后系数明显高于土霉素。     

黑碳对土壤中农药呋喃丹吸附与解吸行为的影响

为了考察黑碳对土壤中呋喃丹吸附与解吸行为的影响,选取小麦秸秆,分别在250℃、450℃和850℃下制备黑碳,测定了黑碳的比表面积和孔体积;采用批处理振荡法测定了呋喃丹在人工添加黑碳土壤中的吸附-解吸行为.结果表明,随制备温度升高,黑碳的比表面积、孔体积和微孔率增大;人工添加黑碳的土壤对呋喃丹的吸附容量和吸附强度随黑碳添加量增加而逐步增加,吸附和解吸等温线的非线性也逐步明显.添加高温制备黑碳的土壤比添加低温制备黑碳的土壤吸附容量、吸附和解吸的非线性均增加.吸附农药的解吸迟滞作用与土壤中黑碳的质量分数密切相关,添加高温制备黑碳的土壤解吸迟滞现象明显.因此,土壤中添加黑碳在一定程度上保证了土壤使用的安全性.     

土壤中镉、锌离子的单一及竞争吸附研究

采用等温吸附法探讨了重金属镉、锌在青岛地区3种主要土壤(棕壤、潮土和砂浆黑土)中的吸附特征.结果表明,在质量浓度为20～500 mg/L的单一重金属等温吸附试验中,棕壤和潮上对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量相近,而黑土对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量明显高于棕壤和潮土.Cd~(2+)、Zn~(2+)的双组分竞争吸附表明,3种上壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量与其单独存在下的情形相比都有所下降.质量浓度分别为20～500mg/L的两种重金属元索等馈竞争吸附时,这3种土壤对Cd2+的吸附量比对Zn~(2+)的大.非等量竞争吸附试验的结果表明,3种土壤中,500mg/L的Zn~(2+)对100 mg/L的Cd~(2+)吸附量的影响均比同浓度的Cd~(2+)对Zn~(2+)的影响大.用Langmuir和Freundlich方程对这两种重金属离子的等温吸附试验数据进行拟合,均呈极显著相关关系.     

细菌-矿物复合吸附剂对重金属离子的吸附与解吸作用

将胶质芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)KO2菌株在无氮培养基中培养得到细菌吸附剂,将K02分别接种到含有硅藻土或沸石粉的培养基中培养,得到细菌-硅藻土复合吸附剂和细菌-沸石复合吸附剂,研究三者对几种重金属离子的吸附和解吸作用.结果表明,细菌与矿物的复合吸附剂效果更好,解吸率也更高,其中细菌-沸石复合吸附剂效果最好.比较对Cu2+、Zn2+、Cd2+、Cd3+、pb2+的吸附作用.该吸附剂对Pb2+选择性最好,吸附率达97%,且吸附后可以自动聚集成团沉降,相比细菌和矿粉单独使用,沉降时间明显加快.用浓度均为0.1 mol/L的草酸、草酸铵、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、硝酸钠4种溶液作解吸剂,分别对上述3种吸附剂体系进行解吸.EDTA-2Na对3种吸附条件下的Pb2+解吸效果最好,最高达到90%.在应用细菌吸附剂和细菌-硅藻土吸附剂条件下,EDTA-2Na解吸效果从大到小为Pb2+、Cu2+、Cr3+其他解吸剂均对Cu2+效果最好;草酸的解吸率从大到小依次为Cu2+、Cr3+、Cd2+、Zn2+、Pb2+.而在采用细菌-沸石吸附剂条件下,不同解吸剂对不同重金属解吸效果完全不同.用EDTA-2Na做解吸剂,5种离子的解吸率都明显高于其他组,草酸对Cr3+解吸率最高.研究表明,对重金属离子废水吸附和解吸效果较好的组合为细菌-沸石吸附剂和EDTA-2Na.     

低相对分子质量有机酸对无机纳米颗粒吸附-解吸Ca~(2+)的影响

为了探讨低相对分子质量有机酸对无机纳米颗粒吸附-解吸Ca2+的影响,采用超声-离心-冻融方法提取蒙山茶园老冲积黄壤的无机纳米颗粒(≤100 nm),用热力学方法和NaNO3、HCl溶液解吸法,分别研究了柠檬酸、苹果酸、草酸3种低相对分子质量有机酸对土壤无机纳米颗粒吸附-解吸Ca2+的影响。结果表明,土壤无机纳米颗粒对Ca2+的吸附量均随平衡溶液Ca2+质量浓度增加而增加。加入柠檬酸、苹果酸后,土壤无机纳米颗粒对Ca2+的吸附量变化趋势相似,而加入草酸后吸附量变化趋势不同。土壤无机纳米颗粒对Ca2+吸附量依次递减的各柠檬酸添加组为0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、CK、5 mmol/L、10 mmol/L,各草酸添加组为CK、0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L、5 mmol/L、10 mmol/L。低浓度的柠檬酸和苹果酸能够提高非专性吸附态Ca2+的解吸,而草酸和高浓度的柠檬酸、苹果酸能够提高专性吸附态Ca2+的解吸。     

块状型煤中甲烷的非等温吸附-解吸试验研究

为揭示煤中甲烷非等温吸附解吸规律,利用实验室试验方法,以块状型煤为研究对象,研究不同温度和压力下的甲烷吸附解吸过程。试验结果表明:相同温度条件下,随着压力的增高,吸附量增加并逐渐趋于平缓;同一压力下,解吸量小于吸附量,解吸出现滞后现象;相同条件下,型煤吸附量小于煤粉试样。不同温度区间,吸附解吸规律不同。在10～30℃,同一压力下,随着温度的升高,吸附量和解吸量下降幅度较大;在30～50℃,吸附量和解吸量出现先升高后降低的趋势,但变化幅度较小,温度变化对于吸附量和解吸量的影响较小。在10～30℃,温度是影响吸附解吸的主要因素。     

不同黏土矿物材料对Cd2+的吸附特征

探讨了在不同矿物投加量、不同振荡时间、不同Cd2 质量浓度、不同矿物颗粒细度和不同pH值条件下,钠基膨润土、膨胀蛭石和沸石3种黏土矿物对Cd2 的吸附效果,并比较了3种黏土矿物对Cd2 的吸附差异性.结果表明:具有可膨胀层间的黏土矿物对溶液中Cd2 的吸附量不仅仅由单一的阳离子交换量决定;Cd2 在矿物表面的吸附过程是个迅速的过程,在10 min内即可完成;黏土矿物颗粒细度不同,对Cd2 的吸附率不同,但并非颗粒越细吸附量越大;就实验所采用的3种黏土矿物而言,在较低矿物投加量条件下,其对Cd2 的吸附能力从大到小依次为钠基膨润土、沸石、膨胀蛭石;较高的pH值有助于黏土矿物对溶液中Cd2 的吸附,但考虑到实际操作的其他因素,不能把pH值调得过高.     

水稻土壤组分去除有机质和游离氧化铁后对As5+吸附解吸特征的影响

采用平衡液吸附法、NaCl解吸剂解吸法研究了名山河流域水稻土原土及各粒径组分去除有机质和游离氧化铁后对砷(As~(5+))的吸附解吸特性,同时运用热力学和动力学方法,研究了去除有机质、游离氧化铁后的土壤微团聚体(0.25~2 mm、0.053~0.25 mm、0.002~0.053 mm、0.002 mm)对砷(As~(5+))的吸附解吸过程。结果表明:1)同时去除有机质和游离氧化铁后,水稻土原土及各粒径组分对砷(As~(5+))的吸附量有所减小,吸附量从大到小依次为(0.002 mm)、0.002~0.053 mm、原土、0.25~2 mm、0.053~0.25 mm。砷(As~(5+))的动力学吸附量随时间延长而逐渐降低,60 min内反应迅速,在600min达到吸附动态平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳;2)等温吸附量随砷(As~(5+))的初始质量浓度增加逐渐增加,初始质量浓度0~100 mg/L时反应快速,在砷(As~(5+))初始质量浓度达到160 mg/L时吸附趋于饱和,等温吸附以Freundlich方程拟合最佳;3)易解吸量随时间和浓度的增加而增加,易解吸率顺序与吸附量顺序相反,易解吸率也随着有机质、游离氧化铁含量的减少而增加;4)去除土壤中的有机质、游离氧化铁后,砷的吸附减少量随时间和浓度增加而增加,吸附减少量与有机质、游离氧化铁去除量呈正比。     

名山河流域黄壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸特征

以名山河流域老冲积黄壤无机纳米微粒为对象,从纳米尺度分析钙的吸附解吸机制对土壤养分状况的影响,并采用等温吸附法和静态解吸法,比较不同土地利用方式下钙的吸附解吸特征差异.结果表明:1)不同土地利用方式土壤无机纳米微粒对钙的吸附解吸量均随钙质量浓度增加而增加,在低质量浓度范围内吸附量增加较快,在高质量浓度范围内增加趋缓,不同土地利用方式下钙的吸附能力从高到低为水田(2 580.69 mg/kg)、茶园(2 452.30 mg/kg)、旱地(1 935.10mg/ks)、林地(1 867.36mg/kg)、果园(1 520.65 mg/kg),土壤无机纳米微粒对钙的解吸率从大到小为果园、林地、旱地、茶园、水田,且解吸率随外加钙质量浓度增加而增大;2)去除土壤组分(有机质、游离氧化铁)后,无机纳米微粒对钙的吸附量及解吸量均有所增加,5种土地利用方式吸附增加量从大到小为水田、旱地、茶园、林地、果园;3)去除土壤组分前后,无机纳米微粒对钙的等温吸附均以Freundlich方程拟合效果最佳,相关系数在0.954 5～0.989 0,达到极显著水平,Langmuir方程与Temkin方程拟合效果不佳.研究表明,钙离子以非专性吸附为主,专性吸附为辅,有机质和游离氧化铁的存在会阻碍土壤对钙的吸附及解吸.     

水分管理方式对水稻在Cd污染土壤上生长及其吸收Cd的影响

通过水稻盆栽试验,研究了Cd污染土壤上旱作、不同生育期烤田和全生育期淹水等不同水分管理方式对水稻生长及其吸收Cd的影响.结果表明,旱作栽培对水稻生长发育影响较大,水稻产量较低,与全生育期淹水栽培相比,产量下降了28.74%.全生育期淹水栽培具有一定的产量水平,但不是最高,分蘖期和灌浆期烤田比其产量提高14.58%和10.27%.在全生育期淹水栽培方式下,水稻糙米中Cd含量最低,旱作和不同生育期烤田,水稻籽粒中Cd的含量会增加,其中水稻旱作的增加最多,达166.31%,而灌浆乳熟期增加较少.研究表明,被Cd在一定程度上污染的土壤上种植水稻,采用旱作方式应慎重,以避免水稻旱作所带来的粮食品质的安全风险.     

镉和乙草胺对少根紫萍的毒性效应

联合毒性实验在水环境污染评价中非常重要.本文以少根紫萍(Spirodela Oligorrhiza)为研究对象,研究了重金属Cd和除草剂乙草胺对少根紫萍生长的单一毒性和联合毒性效应.实验结果表明:Cd、乙草胺及对少根紫萍的96h-IC50分别为4.77mg/L和6.95mg/L,在浓度1:1的情况下,Cd与乙草胺共存对少根紫萍的96h-IC50为1.41mg/L,采用Marking相加指数法求得相加指数AI为1.00,大于零,为协同作用.同时,随着Cd、乙草胺处理浓度的增加,少根紫萍叶绿素a的浓度下降,其中Cd对叶绿素a的影响大于乙草胺,复合污染对叶绿素a的影响明显大于单一污染,也表现为协同作用.另外,本文还对少根紫萍生长抑制试验进行了探讨,建议使用植物体数和重复间的偏差作为衡量试验质量的指标.     

大豆种子萌发对镉与模拟酸雨胁迫的响应

为了解土壤中镉(Cd)与酸雨对作物种子萌发的环境生物学效应,采用种子常规萌发试验研究了不同浓度的Cd~(2+)溶液与模拟酸雨复合污染对大豆种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数变化的影响.结果表明,Cd~(2+)对大豆种子萌发的毒害作用比酸雨明显,是构成复合污染的主要因素.Cd~(2+)和酸雨复合污染对大豆种子发芽率和发芽势有显著的正交互作用效应,即存在协同作用.Cd~(2+)与酸雨复合污染对大豆种子发芽指数和活力指数都有影响,但不表现出显著的交互作用效应,表明复合污染对这两项指标是两种污染物单因素效应的简单叠加.综合考虑,Cd~(2+)与酸雨复合污染对大豆种子萌发表现出明显的协同作用.     

不同环境条件下黑土对四溴双酚A的吸附动力学特征

采集吉林省松源农田的黑土样品,研究四溴双酚A在黑土中的吸附动力学特征,并探讨了pH值、离子强度(CaCl_2)、温度等不同环境条件对吸附动力学的影响。结果表明,四溴双酚A在黑土中的吸附过程可以分为快速吸附阶段(0~4 h)和慢速吸附阶段(4~48h),并于48 h达到吸附平衡。黑土对四溴双酚A的吸附符合拉格朗日准二级动力学方程和内扩散模型,表明该吸附过程以化学吸附为主,而吸附过程的限速步骤为颗粒间扩散。pH值等环境条件对吸附有明显影响,当pH值在6~9时,随pH值降低,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加;离子强度(CaCl_2)为0.001 mol/L、0.01 mol/L、0.1 mol/L时,离子强度增大,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快但平衡吸附量减小;温度为15℃、25℃、35℃时,随着温度升高,黑土对四溴双酚A的吸附速率加快且平衡吸附量增加。     

低剂量镉诱导细胞氧化损伤的机理研究

镉是一种有毒重金属,能诱导酿酒酵母的氧化损伤.为了研究低剂量镉诱导细胞氧化损伤的作用,通过有葡萄糖和无葡萄糖的酵母培养基,用浓度2 μmol/L和10 μmol/L的CdCl2染毒酿酒酵母10 h后,统计酿酒酵母细胞的存活率,并用HPLC-EC法测定酿酒酵母线粒体DNA中8-OH-dG/105dG比值.结果表明:无葡萄糖条件下,10μmol/L的CdCl2染毒时酿酒酵母对Cd2 的耐受性比有葡萄糖时明显高(P＜0.01),而且线粒体DNA氧化损伤程度也明显低(P＜0 01);但2 μmol/L的CdCl2染毒时,酿酒酵母对Cd2 的耐受性和线粒体DNA氧化损伤程度与有葡萄糖条件下相比差异不显著(P＞0.05).因此,本文认为低浓度Cr主要对酿酒酵母细胞质中蛋白造成氧化损伤,浓度升高时则对线粒体DNA也产生氧化损伤.     

西辽河不同粒级沉积物对重金属镉的富集特征

为估算随泥沙颗粒迁移的重金属镉(Cd)的质量分数,采用平衡吸附法研究了西辽河不同粒级沉积物对Cd的富集特征。结果表明,不同粒级沉积物对Cd的富集系数从大到小依次为黏粒(6.65)、粉粒(4.13)、细砂(0.92)、粗砂(0.90)。黏粒级沉积物对Cd属于重度富集,粉粒级沉积物对Cd属于中度富集。其原因有二:细粒级沉积物中腐殖质含量明显高于粗粒级;细粒级沉积物中稳结态腐殖质比例较高,稳结态腐殖质的腐殖酸组成以胡敏酸为主,胡敏酸在复合体表面形成了S-HA-Cd三元配合物,增加了黏土矿物表面吸附位。西辽河沉积物在汛期黏粒级和粉粒级冲泻质泥沙所携载的吸附态镉质量分数可分别按沉积物原样的6.65和4.13倍估算。