草炭土及其有机质组分对PCB138吸附动力学和热力学研究

选取六氯联苯PCB138为目标污染物,有机质含量较高的草炭土为供试土壤,提取草炭土中的胡敏酸和胡敏素,研究PCB138在草炭土原土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附动力学和热力学。实验结果表明,PCB138在草炭土原土壤、胡敏酸和胡敏素中的吸附是一个快速吸附过程,240 min后吸附达到动态平衡,吸附速率常数分别为0.014、0.011、0.005,吸附速率由快到慢依次为原土壤胡敏酸胡敏素。准一级、准二级、Elovich和Weber-Morris动力学模型分析结果显示,准二级动力学模型能更好地描述其吸附过程,可决系数r2在0.988—0.994间。在实验条件下,随着PCB138在土壤中浓度增大,土壤各组分对其吸附量也随之增大。温度由25℃升高到45℃时,土壤各组分对PCB138的吸附量由1.40—17.7μg·g~(-1)增长到1.56—17.9μg·g~(-1),即随着温度的升高吸附量略有增大。热力学吸附过程采用Freundlich、Langmuir和Temkin等温吸附模型进行拟合,拟合结果显示,Freundlich等温吸附模型拟合效果更好。在吸附时间为240 min的实验条件下,计算得到的有机碳均一化分配系数Koc值表明PCB138在胡敏酸中吸附能力最强。由吉布斯方程得到的3个热力学参数:吸附自由能(ΔG~0)、焓变(ΔH~0)和熵变(ΔS~0)值均大于0,这表明草炭土对PCB138的吸附是一个非自发,吸热且吸附体系的混乱度增大的过程。该研究可为探讨PCBs在不同类型土壤中的环境行为提供一些基础数据,为PCBs的污染控制提供理论依据。     

雄烯二酮在我国典型土壤中的吸附特性

采用批吸附室内模拟实验研究了雄烯二酮在我国红壤、潮土、黑土3种典型土壤中的吸附特征,以及牛粪溶解态有机质(DOM)对土壤吸附雄烯二酮的影响。结果表明,雄烯二酮在土壤中吸附动力学符合Elovch方程(R20.89),热力学特征可通过Freundlich等温吸附方程(R20.83)描述,土壤对雄烯二酮的吸附呈非线性吸附特征,其中潮土吸附等温线的非线性最强(n=0.37);吸附系数K f介于6.0~20.2,并与有机质含量呈显著正相关(p0.05)。雄烯二酮浓度较低时,共存牛粪DOM抑制其在土壤表面的吸附作用。研究认为,有机质是土壤吸附雄烯二酮的主要组分,共存牛粪DOM可促进雄烯二酮向地表水和地下水的迁移。     

除草剂毒草胺在土壤中的吸附和淋溶特性

为研究毒草胺在土壤中的迁移特性,分别利用振荡平衡法和土柱淋溶法测定了毒草胺在不同土壤中的吸附和淋溶特性,并讨论了其影响因素.结果表明,毒草胺在3种供试土壤上的吸附特性能较好地用Freundlich吸附等温线拟合,吸附常数Kd为0.34—2.96 mg1-.nL.nkg-1,很难被土壤吸附,吸附与土壤有机质含量呈显著正相关.毒草胺在土壤中具有较强的淋溶性,淋溶速率：江西红壤〉太湖水稻土〉东北黑土,淋溶性强弱与毒草胺在土壤中的吸附性以及土壤粒径分布有关.     

多氯联苯在土壤中的吸附规律及其影响因素研究

为了建立定量描述土壤中多氯联苯（PCBs）迁移规律的数学模型,以采自现代黄河三角洲地区的土壤为研究对象,针对类二噁英类多氯联苯PCB81及阻转类多氯联苯PCB95在土壤中的吸附行为进行了研究,获得了其吸附等温方程并分析了土壤有机质含量、颗粒组成、pH、矿物质含量等特性参数对吸附量的影响。结果表明,PCBs在土壤中的吸附行为符合Langmuir吸附等温方程;PCBs的吸附量与土壤中有机质含量和土壤粘粒含量呈正相关关系,与土壤pH值及土壤矿物质含量无明显相关关系。     

噻虫胺在土壤中的吸附和淋溶特性

采用室内模拟试验方法,研究了噻虫胺在3种不同类型土壤中的吸附特性、移动特性及其影响因素.结果表明,噻虫胺在江西红壤、太湖水稻土与东北黑土中的吸附较好地符合Freundlich方程,Kd值分别为0.49、1.99和4.42,Kd值大小次序依次为:江西红壤<太湖水稻土<东北黑土.影响噻虫胺土壤吸附性的主要因素为土壤有机质.薄层层析试验显示,当溶剂展开至12.0 cm处,噻虫胺在江西红壤、太湖水稻土和东北黑土中最远移至10—12 cm、8—10 cm、4—6 cm处.土柱试验表明噻虫胺在红壤淋出液中质量分数为56.04%,太湖水稻土和东北黑土中的噻虫胺最远已移至20.0—25.0 cm和15.0—20.0 cm处.影响噻虫胺在土壤中吸附性和移动性的主要因素为土壤有机质含量.噻虫胺存在对地下水污染的潜在风险性,特别是在红壤环境下使用噻虫胺应该引起足够重视.     

壬基酚在土壤中的吸附和淋溶特性

为探究壬基酚在土壤中的吸附迁移规律,分别采用振荡平衡法和柱淋溶法研究了壬基酚在南京黄棕壤、江西红壤、常熟乌栅土、太湖水稻土、东北黑土5种不同土壤中的吸附特性、移动特性,并通过比较其在不同土壤中的吸附和淋溶来分析壬基酚在土壤中吸附和淋溶性的影响因素。吸附试验表明,壬基酚在南京黄棕壤、江西红壤、常熟乌栅土、太湖水稻土、东北黑土中的吸附性均较符合Freundlich方程,Kd值分别为18.89、26.64、44.15、47.49、69.92;吸附性大小次序为:南京黄棕壤江西红壤常熟乌栅土太湖水稻土东北黑土;以有机碳含量表示的土壤吸附常数KOC在2 534.50~4 860.65之间;影响壬基酚土壤吸附性的主要因素为土壤有机质含量,土壤有机质含量增加,吸附增强;壬基酚在5种土壤中的吸附自由能为-21.02~-19.77 k J·mol~(-1),表明吸附机理主要是物理吸附。土柱试验表明,壬基酚在土壤中具有难淋溶性质,壬基酚在5种供试土壤的1~3 cm深度的淋溶滞留量最大;影响其在土壤中淋溶性的主要因素为土壤有机质含量,与吸附试验相一致。壬基酚在土壤中易吸附难淋溶,移动性弱的特点对地表土壤层具有潜在的污染风险,应该引起足够重视。     

环丙氨嗪在Aldrich胡敏酸中吸附-解吸特征的研究

采用批平衡法,研究了不同温度下环丙氨嗪在Aldrich胡敏酸中的吸附与解吸特征。结果表明：环丙氨嗪吸附和解吸过程都包含极快速、快速和缓慢阶段。伪二级动力学方程能较好地描述不同温度下环丙氨嗪的吸附动力学特性,表明吸附速率决定于胡敏酸表面吸附位点的可用度,而不是溶液中环丙氨嗪的浓度。环丙氨嗪在极快速吸附阶段的吸附速率随温度的升高而增大,但平衡时的吸附量却随温度的增加而降低。吸附等温线和解吸曲线符合Langmuir方程和Freundlich方程。环丙氨嗪在胡敏酸上的解吸速率小于吸附速率,表明存在滞后效应。吸附焓变、熵变和自由能都为负值,表明环丙氨嗪在胡敏酸上的吸附是一个自发、熵减小的放热过程。-Go〈40 kJ.mol^-1表明环丙氨嗪在胡敏酸表面以物理吸附为主。     

丁噻隆在土壤中的吸附和淋溶特性

分别利用振荡平衡法和土柱淋溶法研究了丁噻隆在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素。结果表明,丁噻隆在5种供试土壤中的吸附特性能较好地用线性模型拟合,吸附能力顺序为:东北黑土>太湖水稻土>江西红壤>南京黄棕壤>陕西潮土,吸附常数Kd为0.19~2.87 mL.g-1,吸附性能较差。丁噻隆在3种典型土壤中的淋溶试验表明其具有较强的淋溶性,淋溶速率为:江西红壤>太湖水稻土>东北黑土。影响丁噻隆吸附和淋溶的主要因素是土壤有机质含量。     

铁、铝氧化物和土壤对苄嘧磺隆的吸附

用平衡吸附法研究了苄嘧磺隆在两种土壤(广州赤红壤、湖南红壤)和两种人工合成氧化物(针铁矿、铝氧化物)中的吸附,以及pH对吸附的影响.结果表明:(1)用Langmuir,Freundlich和Temkin等温方程描述供试样品对苄嘧磺隆的吸附,其中Freundlich吸附等温方程拟合的结果较佳.在苄嘧磺隆的实验浓度范围内和一定的pH条件下,吸附苄嘧磺隆的量随其浓度的升高而增加,其顺序为:铝氧化物＞湖南红壤＞针铁矿＞广州赤红壤.(2)苄嘧磺隆在供试样品中的吸附量随溶液pH值的升高而减小.     

磺胺嘧啶和磺胺噻唑在土壤中的吸附行为

采用批平衡实验方法研究磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺噻唑(STZ)在五种典型土壤及一种泥炭中的吸附行为.结果表明:(1)SDZ和STZ在土壤及泥炭中的吸附量随溶液pH值的升高而减小,与溶液中SDZ和STZ阳离子的含量呈正相关.(2)SDZ和STZ的吸附均可采用Freundlich和Langmuir模型进行拟合,最大吸附量(Qm)的大小依次为:泥炭土>黑土>棕壤≥灰褐土>红壤≥灰漠土.除红壤和灰漠土外,Freundlich吸附系数(K)的大小次序和(Qm)基本相同.SDZ和STZ的(Qm)与土壤有机质的含量和土壤粉粒的含量呈显著正相关.因此,SDZ和STZ更容易吸附在有机质的含量比较高的泥炭土和黑土中.     

青霉素钠在土壤中的吸附和淋溶特性

分别采用振荡平衡法和土柱淋溶法分析了青霉素钠在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素。结果表明,25℃以下,3种供试土壤对青霉素钠的吸附特性能用Freundlic模型进行较好的拟合,江西红壤、太湖水稻土和东北黑土的吸附常数KF分别为30.73、39.26和64.58 m L·g-1。偏最小二乘法(PLS)分析表明土壤黏粒含量和有机质含量是影响土壤吸附青霉素钠的主要因素。供试土壤对青霉素钠的吸附自由能变化值均40 k J·mol-1,该吸附过程主要属于物理吸附,吸附能力由大到小依次为东北黑土、太湖水稻土和江西红壤。土柱淋溶试验结果显示,土壤有机质含量和黏粒含量亦是影响淋溶过程的主要因素,青霉素钠在土壤剖面中的迁移能力较弱,3种土壤淋溶性能由大到小依次为江西红壤、太湖水稻土和东北黑土。     

土壤有机质对镉在土壤中吸附-解吸行为的影响

研究了Cd^2＋在红壤、黄泥土、乌栅土及去除有机质后的三种土壤中的吸附-解吸行为．结果表明,有机质的去除显著降低了三种土壤体系Cd^2＋吸附-解吸平衡液的pH值,ApH范围为0．51到3．05．三种土壤中Cd^2＋的吸附量大小为：乌栅土〉黄泥土〉〉红壤,与土壤有机质含量的顺序一致;去除有机质后土壤对Cd^2＋的吸附量均明显下降,尤其是有机质含量高的黄泥土和乌栅土;三种土壤有机质对Cd^2＋吸附的贡献率平均值分别为红壤43．75％、黄泥土544．77％、乌栅土993．76％．Cd^2＋在所有土壤中的吸附均可用Freundlich方程来描述,相关系数均大于0．991,吸附亲和力的变化与吸附量大小的变化一致,n值在0．350到0．975之间变化．三种土壤中Cd^2＋解吸量依次减少,红壤中Cd^2＋解吸率均在50％以上,而黄泥土和乌栅土中解吸率最高为42％和19％;去除有机质后解吸率均在50％以上,且解吸量相差不大．     

腐殖质在蛭石上的吸附特性

为进一步揭示可溶性有机质在黏土矿物上的迁移转化规律,运用高效体积排阻色谱、1H核磁共振光谱、紫外可见光谱、傅里叶变换红外光谱以及X射线光电子能谱等多种技术综合分析富里酸和胡敏酸在蛭石上的吸附行为。结果显示,由于不同官能团与蛭石的亲和性不同,富里酸和胡敏酸在吸附过程中产生组分分级,较大尺寸的分子组分被优先吸附,而低分子组分则滞留在溶液中。元素分析结果表明,胡敏酸的疏水性强于富里酸,其与蛭石的疏水性作用也更强。与富里酸相比,胡敏酸较大的平均分子量使得其在蛭石表面的铁吸附位点有空间位阻效应。当腐殖质质量浓度高于20 mg·L-1时,空间位阻效应以及芳香性官能团和铁离子间的电子传输作用使得蛭石对分子尺寸更小的富里酸的吸附量更大。蛭石吸附富里酸和胡敏酸后溶液pH值升高,说明发生了配体交换反应。溶液pH值升高和离子强度降低能够增大蛭石与腐殖质之间的静电斥力,从而降低蛭石对富里酸和胡敏酸的吸附量。     

土壤中六价铬的吸附与还原

本文着重探讨不同类型土壤和粘粒矿物以及土壤有机质对六价铬的吸附与还原能力,发现土壤和粘粒矿物对六价铬的吸附顺序大致为:红壤>黄棕壤>黑土>(土娄)土;高岭石>伊利石>蛭石≈蒙脱石,还发现随着土壤有机质含量的增加,六价铬的还原能力与还原速率都增强,六价铬的吸附力有降低的趋势,红壤和三种不同有机物对六价铬的还原能力是随pH的提高而降低。     

硝磺草酮在黑土和红壤中的吸附-解吸特性

采用批量平衡实验,研究了硝磺草酮在黑土和红壤中吸附-解吸行为.结果表明,硝磺草酮在两种土壤中的吸附分为快速线性分配和慢速吸附两个阶段,2 h后,基本达到动态平衡.然而,其吸附速率随时间的延长而降低,且初始浓度和土壤性质对硝磺草酮吸附速率的变化率没有明显影响.硝磺草酮在红壤和黑土中吸附和解吸过程均能用Freundlich模型进行很好的拟合,拟合系数R2分别为0.999和0.993(黑土)、0.991和0.962(红壤).硝磺草酮在土壤中的吸附等温线呈现"L"型,以物理性吸附为主.硝磺草酮在两种土壤上的解吸过程存在一定的滞后现象,且随着硝磺草酮初始浓度增加,其解吸等温线的滞后系数也随之降低.黑土中硝磺草酮的吸附和解吸滞后强度均大于红壤.     

噻呋酰胺在土壤中的降解、吸附-解吸及移动特性研究

研究噻呋酰胺在土壤中的降解、吸附-解吸及移动特性,有利于评价噻呋酰胺在土壤环境中的持效性,可为其安全使用及对水资源的风险性评价提供理论依据。采用室内模拟方法研究了不同土壤类型、土壤含水量、土壤微生物和有机质含量对噻呋酰胺在土壤中降解的影响以及噻呋酰胺在土壤中的吸附、解吸及移动特性。结果表明,噻呋酰胺在3种土壤中均属于易降解,噻呋酰胺在南京黄棕壤、东北黑土、江西红壤中的降解半衰期分别为9.4、17.8、20.1 d。随着土壤湿度增加,噻呋酰胺的降解速率加快,当土壤湿度为饱和含水量80%时,微生物生长将受到抑制,降解速率减慢。土壤中微生物和有机质能加快噻呋酰胺降解,在微生物和有机质存在的条件下噻呋酰胺降解速率分别提高2.7倍和17.2倍。噻呋酰胺在3种土壤中的吸附能力为东北黑土南京黄棕壤江西红壤,吸附能力越强,解吸附能力越弱;土壤有机质含量、阳离子代换量和粘粒含量与吸附系数具有良好的相关性。噻呋酰胺在土壤中的吸附自由能在-22.70~-21.30 k J·mol-1之间,属于物理吸附。薄层层析研究表明,噻呋酰胺在江西红壤、南京黄棕壤、东北黑土中的Rf值分别为0.234、0.233、0.224,均属于不易移动。土柱淋溶试验结果表明,噻呋酰胺在3种土壤中均属于难淋溶,不易通过淋溶作用对地下水造成污染。     

除草定在土壤中的降解和移动特性研究

除草定是一种新型嘧啶类除草剂,其在环境中的归趋备受关注。采用室内模拟试验方法,研究了除草定在不同土壤中的降解性、吸附性和移动特性。结果表明,除草定在江西红壤、太湖水稻土和东北黑土中的降解半衰期分别为693.1、173.3、138.6 d,该药在土壤中降解较慢,影响其在土壤中降解速率的主要因素为土壤有机质。除草定在江西红壤、太湖水稻土与东北黑土中的吸附较好地符合Freundlich方程,Kd值分别为0.34、1.86和2.94;3种土壤对除草定的吸附过程为自发的物理吸附。薄层层析试验显示,当溶剂展开至11.5 cm处,除草定在江西红壤、太湖水稻土和东北黑土中最远移至8~10 cm处。影响除草定在土壤中吸附性和移动性的主要因素为土壤有机质含量。除草定存在对地下水污染的潜在风险性,使用除草定应该引起足够重视。     

2种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂在土壤中的降解吸附特性及对地下水的影响

采用室内模拟试验,以江西红壤、东北黑土和太湖水稻土为代表性土壤,研究了啶氧菌酯和肟菌酯在土壤中的降解、吸附特性,并利用地下水污染指数(GUS)分析了其对地下水污染的影响。结果表明,杀菌剂的降解速率因含有的官能团不同而差异较大,常温、好氧条件下,啶氧菌酯在江西红壤和东北黑土中为较难降解性,在太湖水稻土中为难降解性,肟菌酯在上述3种土壤中均为易降解性;常温、积水厌气条件下,啶氧菌酯在江西红壤、太湖水稻土和东北黑土中均为中等降解性,肟菌酯在3种土壤中均为易降解性。积水厌气条件有利于啶氧菌酯和肟菌酯的降解,厌氧微生物是影响甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂降解的重要因素。啶氧菌酯在江西红壤、东北黑土和太湖水稻土中的吸附均较好地符合Freundlich吸附等温方程,土壤有机碳分配系数(Koc)分别为811、613和926,属较难吸附等级,土壤有机质含量是影响啶氧菌酯在土壤中吸附性能的主要因素。采用高效液相色谱法估算可知,肟菌酯Koc20 000,属易吸附等级。啶氧菌酯在3种土壤中的GUS值介于1.8~2.8,具有一定的淋溶性,对地下水具有一定的潜在污染风险;肟菌酯在3种土壤中的GUS值均1.8,不淋溶,对地下水的潜在污染风险较小。     

可变电荷土壤和恒电荷土壤Cl-吸附特性的研究

对不同浓度KCl和不同pH下,3种可变电荷土壤和4种恒电荷土壤Cl-吸附量进行了测定。结果表明,土壤Cl-吸附量随平衡Cl-浓度C（e）增加而增大,恒电荷土壤呈线性,可变电荷土壤在添加Cl-0.5~5.0mmol/L下,符合Langmuir吸附等温式。同一浓度下的Cl-吸附量及其随浓度增加的速率均为砖红壤>红壤>赤红壤>黄棕壤>棕壤、暗棕壤和黑土,与这些土壤所带正电荷量顺序相一致。Langmuir方程K值较小且几种土壤差异不大。恒电荷土壤对Cl-的吸附量很小,在浓度较低时常出现负吸附,其吸附机理可能更多的是与K+吸附时的同时吸附。7种土壤Cl-吸附量均随pH增加而降低,但降低强度可变电荷土壤远大于恒电荷土壤。     

噻虫嗪在土壤中的吸附和淋溶特性

采用振荡平衡法、土壤薄层层析法和土柱淋溶法研究了噻虫嗪在砂土、粉砂壤土和砂姜黑土等3种不同理化性质土壤中的吸附和淋溶特性,探讨了农药的吸附与淋溶特性与土壤理化性质的关系以及剂型对农药淋溶特性的影响.结果表明,噻虫嗪在3种土壤中的吸附较好地符合Freundlich方程,Kd值分别为砂土1.25、粉砂壤土2.95、砂姜黑土5.10,其大小顺序与Koc值一致.黏粒含量是影响噻虫嗪在土壤中吸附性的最主要因素,有机质含量为次要因素.土壤薄层层析实验和土柱淋溶实验均表明噻虫嗪在3种土壤中的淋溶速率顺序为砂土粉砂壤土砂姜黑土,且油悬浮剂、水悬浮剂淋溶量较高,水分散粒剂次之,颗粒剂最低.噻虫嗪存在对地下水污染的潜在风险,特别是在黏粒和有机质含量低的环境下使用时,其风险应该引起足够的重视.