重金属在根际中的化学行为--Ⅰ.土壤中铜吸附的根际效应

在第四纪红壤性水稻土(QP)、淀浆白土(WP)、第四纪红土(QR)和赤红壤(LR)上种水稻后,用自制根盒制得各自的根际土和非根际土,以铜为指示离子,研究了土壤对铜吸附的根际效应。结果表明,根系生长使土壤中铜专性吸附载体、pH等因子改变,从而使根际土吸附铜量大于非根际土。QR的铜吸附特征可用Freundlich方程表征,其余土壤可用Langmuir方程描述。铜吸附的根际效应大小依次为QP>WP>LR>QR。起始铜浓度对根际土壤中铜吸附的影响较复杂。除QR外,随样品铜吸附量增加,平衡液pH下降、铜吸附会引起根际土与非根际土pH的差异。     

Cd2+、Pb2+在根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为

采用1次平衡法对Cd²⁺、Pb²⁺在小麦根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为进行比较研究.结果表明,根际土对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能力高于非根际土,2类土壤对Cd²⁺的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,Pb²⁺的等温吸附过程可由Langmuir方程与Freundlich方程来描述.双常数方程是描述根际、非根际土Cd²⁺和Pb²⁺吸附动力学行为的最优模型,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Cd²⁺、Pb²⁺ 的解吸存在滞后现象,相比于非根际土,根际土吸附态Cd²⁺、Pb²⁺ 的解吸率更低,Cd²⁺、Pb²⁺的解吸量与其初始吸附量之间的关系符合2次幂方程.2类土壤Cd²⁺、Pb²⁺的解吸速率随重金属初始浓度的增加而增加,随解吸时间的延长而不断降低.描述根际和非根际土Cd²⁺、Pb²⁺的解吸动力学过程的最优模型均为双常数方程,其次为Elovich方程,一级动力学方程拟合效果不佳.     

离子色谱法测定废气中的阴离子——CI-、NO_3~-、SO_4~(2-)——

一、原理含有氯离子、硝酸根离子、硫酸根离子的废气可用固定相为YSP-2树脂填装的分离柱进进行分离,用电导检测器监测。以保留时间定性,峰高定量。二、仪器 1.离子色谱仪,备有电导检测器;     

Cd2+、Pb2+在根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为

采用1次平衡法对Cd2 、Pb2 在小麦根际和非根际土壤中的吸附-解吸行为进行比较研究.结果表明,根际土对Cd2 和Pb2 的吸附能力高于非根际土,2类土壤对Cd2 的吸附等温线与Freundlich方程有较好的拟合性,Pb2 的等温吸附过程可由Langmuir方程与Freundlich方程来描述.双常数方程是描述根际、非根际土Cd2 和Pb2 吸附动力学行为的最优模型,其次为Elovich方程,最差模型是一级动力学方程.Cd2 、Pb2 的解吸存在滞后现象,相比于非根际土,根际土吸附态Cd2 、Pb2 的解吸率更低,Cd2 、Pb2 的解吸量与其初始吸附量之间的关系符合2次幂方程.2类土壤Cd2 、Pb2 的解吸速率随重金属初始浓度的增加而增加,随解吸时间的延长而不断降低.描述根际和非根际土Cd2 、Pb2 的解吸动力学过程的最优模型均为双常数方程,其次为Elovich方程,一级动力学方程拟合效果不佳.     

模拟土壤团聚体中金属离子的吸附-还原解吸

通过高分子水凝胶包裹技术,研究了不同的团聚体模拟体系中金属离子的吸附-生物还原解吸机制。结果表明:无定形铁矿物模拟团聚体对于金属离子的吸附量高于针铁矿模拟团聚体,且交联密度1.0%包裹组金属离子吸附量小于0.3%包裹组。在希瓦氏菌的作用下,凝胶包裹的铁矿物体系中亚铁浓度先升高后下降,而铁矿物上吸附的Cu2+和Mn2+则随着生物还原作用而解吸释放;针铁矿组的解吸量低于无定形铁矿物,而交联密度高的1.0%包裹组金属离子解吸量高于0.3%包裹组。在凝胶包裹的水稻土团聚体体系中,生物还原作用同样会引起铜/镍/钴/锰离子的溶出,从而影响土壤环境中重金属污染的迁移转化。     

农田灰钙土中有机质和碳酸钙对Zn吸附-解吸行为的影响

采用序批平衡法,研究了Zn在去除有机质及去除碳酸钙前后灰钙土的吸附-解吸行为.结果表明,在试验土壤中吸附量均随着加入Zn浓度的增加而增加,且去碳酸钙土对Zn吸附固定能力明显低于灰钙土,即有机质对灰钙土Zn的吸附影响小于碳酸钙;去有机质及去碳酸钙前后灰钙土对Zn的吸附过程不适合用 Langmuir方程描述,而 Freundlich方程能够很好地拟合,调整后的决定系数R2￠均大于0.90,达到极显著水平(P<0.01);去除有机质和碳酸钙后灰钙土对Zn的解吸率都升高,且灰钙土去碳酸钙后解吸率略高于去有机质;去除有机质及碳酸钙前后灰钙土的解吸量均随吸附量的升高而升高,且去碳酸钙土解吸量最大,去有机质土次之,灰钙土最小;土壤有机质和碳酸钙对Zn均有较强的络合吸附效应,能有效降低Zn的迁移活性,从而促进吸附,抑制解吸.     

几种吸附材料对磷吸附性能的对比研究

针对白洋淀府河水体磷污染问题,研究了天然沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥、铁铝泥五种材料对磷的吸附性能,并利用盐酸改性铁铝泥、铁盐改性粉煤灰和赤泥,对比研究了改性后材料对磷的吸附能力,探讨了水体pH值和其他离子对其吸附性能的影响。结果表明:沸石、硅藻土、粉煤灰、赤泥对磷的吸附符合一级动力学模型,而铁铝泥和改性后材料吸附磷符合准二级动力学模型;改性前后各材料吸附磷等温线均符合Langmuir方程。各材料吸附磷能力为:改性赤泥>改性粉煤灰>改性铁铝泥>铁铝泥>赤泥和粉煤灰>沸石>硅藻土,改性材料吸附磷能力明显提高。溶液pH值显著影响改性材料吸附磷效果,pH为7时吸附量最大;硫酸根和碳酸氢根离子抑制磷的吸附,氯离子和硝酸根离子没有明显影响。     

砷酸根对砖红壤中铜吸附和解吸影响的初步研究

研究了加砷酸根对砖红壤吸附铜及随后吸附性铜的解吸的影响.结果表明,加砷后土壤对铜的吸附量和解吸量均增加.随砷加入量的增加,土壤对铜的吸附量和吸附性铜的解吸量均增加.在pH值为3 4至5 2范围内,砷对铜吸附的促进作用随pH值的增加而增加,约在pH值为4 5时达最大,然后逐渐减小.表面电荷的测定结果和铜的解吸实验结果均说明砷酸根主要通过自身的吸附来增加土壤的表面净负电荷,从而增加土壤对铜的吸附量.     

铁锰原位氧化产物吸附微量磷的实验

采用小试生物滤池,分别考察了铁和锰离子原位过滤氧化产物吸附去除水中微量磷酸根的特性,并结合SEM/EDS/BET/Zeta电位等分析手段解析了二者对磷酸根的吸附机制.结果表明,铁或锰离子在滤层内氧化的同时,其氧化产物均对磷酸根具有吸附作用;进水铁或锰的去除量与磷酸根的吸附量呈正相关线性关系,其吸附关系分别为106.28μg·mg-1和77.98μg·mg-1.SEM/EDS/BET的分析结果表明,富铁氧化物和富锰氧化物的比表面积分别为96 m2·g-1和67 m2·g-1,前者主要以小颗粒形态在滤层空隙间积累,而后者则以层状或片状形式披覆于滤料表面;反冲洗过程不影响锰氧化过程对磷酸根的吸附,而对铁氧化除磷过程具有促进作用.Zeta等电点和阴离子竞争吸附结果表明,富铁和富锰氧化物吸附磷酸根后,Zeta等电点p H均降低,二者对磷酸根的吸附过程以内层配合吸附作用为主,且氯离子、硫酸根、硝酸根离子对磷酸根的竞争吸附作用影响较弱,属于特异性吸附.     

类水滑石复合材料吸附去除水中硫酸根离子

用共沉淀法制备的类水滑石复合材料作为吸附剂去除水中的硫酸根离子.利用XRD、FT-IR、SEM和EDS元素分析对类水滑石复合材料的结构和组成进行了分析.研究了时间、p H值和共存离子对吸附量的影响.结果表明,类水滑石复合材料是锌铝硝酸根类水滑石和锌铝苯丙氨酸类水滑石的复合材料;类水滑石复合材料对硫酸根离子具有良好的吸附性能,最大吸附量可达到52.75 mg·g~(-1);准二级动力学模型对数据的拟合效果最好,说明吸附速率是由化学吸附控制的;吸附过程更符合Freundlich吸附等温模型,说明类水滑石复合材料对硫酸根离子的吸附是多层吸附;热力学参数表明在常温下吸附过程是自发的吸热过程;类水滑石复合材料吸附硫酸根离子主要是通过离子交换、静电引力作用以及物理吸附的途径来实现的.实验结果表明,该类水滑石复合材料是一种潜在的去除水中硫酸根离子的吸附剂.     

Adsorption and desorption of Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ) in paddy soils cultivated for various years in the subtropical China

The adsorption and desorption of Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ) on upland red soil,and paddy soils which were originated from the upland soil and cultivated for 8,15,35 and 85 years,were investigated using the batch method.The study showed that the organic matter content and cation exchange capacity (CEC) of the soils are important factors controlling the adsorption and desorption of Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ).The 15-Year paddy soil had the highest adsorption capacity for Pb(Ⅱ),followed by the 35-Year paddy soil.Both the 35-Year paddy soil and 15-Year paddy soil adsorbed more Cu(Ⅱ) than the upland soil and other paddy soils.The 15-Year paddy soils exhibited the highest desorption percentage for both Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ).These results are consistent with the trend for the CEC of the soils tested.The high soil CEC contributes not only to the adsorption of Cu(Ⅱ) and Pb(Ⅱ) but also to the electrostatic adsorption of the two heavy metals by the soils.Lower desorption percentages for Cu(Ⅱ) (36.7% to 42.2%) and Pb(Ⅱ) (50.4% to 57.9%) were observed for the 85-Year paddy soil.The highest content of organic matter in the soil was responsible for the low desorption percentages for the two metals because the formation of the complexes between the organic matter and the metals could increase the stability of the heavy metals in the soils.     

氯化十六烷基吡啶改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)对活性炭进行了改性,并通过实验考察了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用.结果表明,CPC改性活性炭对水中的硝酸盐具备较好的吸附能力.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力明显高于未改性的活性炭.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着CPC负载量的增加而增加.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附动力学满足准二级动力学模型.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附平衡数据可以较好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述.根据Langmuir等温吸附方程,CPC负载量(以活性炭计)为444 mmol·kg-1的改性活性炭对水中硝酸盐的最大单位吸附量为16.1 mg·g-1.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着pH的增加而降低.水中共存的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子会抑制CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附.升高反应温度略微降低了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力.采用1 mol·L-1的NaCl溶液可以使95%左右吸附到CPC改性活性炭上的硝酸盐解吸下来.CPC改性活性炭吸附水中硝酸盐的主要机制是阴离子交换和静电吸引作用.上述实验结果说明,CPC改性活性炭适合作为一种吸附剂用于去除水中的硝酸盐.     

浙江省四种类型土壤酸缓冲性能初析

用酸定量回漓和土壤BS-pH缓冲曲线定性比较浙江省四种类型土壤酸缓冲性能的强弱.结果表明,酸性淋溶土缓冲能力虽较弱,但缓冲区出现范围较宽(BS20—80％)且缓冲性能较持久.近中性水成土则大体相反.四种土壤对SO_4~(2-)的吸附容量甚大,吸附过程符合Freundlich方程表述的规律.水和1.0 mol/L KNO_3对土壤吸附态SO_4~(2-)解吸率甚低(<40％).     

Adsorption–desorption behavior of atrazine on agricultural soils in China

Adsorptionanddesorptionareimportantprocessesthataffectatrazinetransport,transformation,andbioavailabilityinsoils.Inthisstudy,theadsorption–desorptioncharacteristicsofatrazinein three soils (laterite, paddy soil and alluvial soil) were evaluated using the batch equilibrium method. The results showed that the kinetics of atrazine in soils was completed in two steps: a “fast” adsorption and a “slow” adsorption and could be well described by pseudo-second-order model.In addition,the adsorption equilibrium isotherms were nonlinear and were well fitted by Freundlich and Langmuir models. It was found that the adsorption data on laterite, and paddy soil were better fitted by the Freundlich model;as for alluvial soil,the Langmuir model described it better. The maximum atrazine sorption capacities ranked as follows: paddy soil > alluvial soil > laterite. Results of thermodynamic calculations indicated that atrazine adsorption on three tested soils was spontaneous and endothermic. The desorption data showed that negative hysteresis occurred. Furthermore, lower solution pH value was conducive to the adsorptionofatrazineinsoils.Theatrazineadsorptioninthesethreetestedsoilswascontrolled by physical adsorption, including partition and surface adsorption. At lower equilibrium concentration, the atrazine adsorption process in soils was dominated by surface adsorption;while with the increase of equilibrium concentration, partition was predominant.     

Effect of competing solutes on arsenic(V) adsorption using iron and aluminum oxides

The study focused on the effect of several typical competing solutes on removal of arsenic with Fe2O3 and Al2O3. The test results indicate that chloride, nitrate and sulfate did not have detectable effects, and that selenium(IV) (Se(IV)) and vanadium(V) (V(V)) show slight effects on the adsorption of As(V) with Fe2O3. The results also showed that adsorption of As(V) on Al2O3 was not affected by chloride and nitrate anions, but slightly by Se(IV) and V(V) ions. Unlike the adsorption of As(V) with Fe2O3, that with Fe2O3 was affected by the presence of sulfate in water solutions. Both phosphate and silica have significant adverse effects on the adsorption of As(V) adsorption with Fe2O3 and Al2O3. Compared to the other tested anions, phosphate anion was found to be the most prominent solute affecting the As(V) adsorption with Fe2O3 and Al2O3. In general, Fe2O3 has a better performance than Al2O3 in removal of As(V) within a water environment where multi competing solutes are present.     

Effect of competing solutes on arsenic（Ⅴ） adsorption using iron and aluminum oxides

The study focused on the effect of several typical competing solutes on removal of arsenic with Fe_2O_3 and AL_2O_3.The test results indicate that chloride,nitrate and sulfate did not have detectable effects,and that selenium(Ⅳ)(Se(Ⅳ))and vanadium(Ⅴ)(V(Ⅴ)) showed slight effects on the adsorption of As(Ⅴ)with Fe_2O_3.The results also showed that adsorption of As(Ⅴ)on AL_2O_3 was not affected by chloride and nitrate anions,but slightly by Se(Ⅳ)and V(Ⅴ)ions.Unlike the adsorption of As(Ⅴ)with Fe_2O_3,that with Fe_2O_3 was affected by the presence of sulfate in water solutions.Both phosphate and silica have significant adverse effects on the adsorption of As(Ⅴ)adsorption with Fe_2O_3 and Al_2O_3.Compared to the other tested anions,phosphate anion was found to be the most prominent solute affecting the As(Ⅴ)adsorption with Fe_2O_3 and Al_2O_3.In general,Fe_2O_3 has a better performance than Al_2O_3 in removal of As(Ⅴ)within a water environment where multi competing solutes are present.     

不同相伴阴离子对镉污染红壤微生物区系及群落功能多样性的影响

通过外加醋酸镉和氯化镉的室内培养试验研究了不同相伴阴离子对镉污染红壤中微生物区系及群落功能多样性的影响 .结果表明 :在相同镉浓度下相伴OAc-对镉污染红壤的细菌、放线菌和真菌数量及微生物群落功能多样性的抑制作用大于相伴Cl-.统计分析显示 ,在供试红壤中OAc-与Cl-对其微生物区系及微生物群落代谢剖面 (AWCD值 )、Shannon指数的影响均达到显著差异 (P <0 0 5 ) ,且在红砂土上表现更为明显 .外加醋酸钾和氯化钾的培养试验结果表明 ,阳离子为钾时 ,相伴OAc-与Cl-对红壤微生物区系结构及群落功能多样性没有产生明显抑制作用 ,相伴OAc-甚至存在一定的刺激作用 .可见 ,相伴OAc-对镉污染红壤微生物的毒害作用大于相伴Cl-,其原因并非是阴离子本身的毒性效应 ,而镉的生物有效性变化可能是不同相伴阴离子镉盐导致毒性差异的原因之一 .     

名山河流域水稻土组分对微团聚体吸附-解吸铜的影响

以名山河流域典型的水稻土为例,利用模拟-培养试验和选择溶解法,研究各土壤组分对原土和不同粒径微团聚体吸附解吸Cu2+能力的影响.结果表明,去除土壤组分前后的原土和不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附均用Langmuir方程拟合效果最佳,原土和不同粒径微团聚体对Cu2+的吸附能力大小顺序为:0.002mm2.000～0.250mm原土0.053～0.002mm0.250～0.053mm.与未去除土壤组分的原土相比,去除土壤组分的原土和微团聚体对Cu2+的吸附量均有所减小,尤其以去除有机质后对Cu2+吸附量的减小最为显著,在0.002mm微团聚体中减小值高达44.50%±2.77%,0.250～0.053mm微团聚体中Cu2+吸附量减小值最低,为37.68%±3.11%.经不同处理后原土和各粒径微团聚体吸附量减少的顺序为:去有机质去游离氧化铁去无定形氧化铁.去除各土壤组分后,原土和各粒径微团聚体对Cu2+的专性吸附降低,非专性吸附显著上升,降低了原土和各粒径微团聚体对Cu2+污染的缓冲能力,同时显示了各土壤组分在专性吸附中的重要性.     

不同养分对磷酸盐固定的污染土壤中铜锌生物有效性的影响

采用盆栽试验,在磷酸盐固定铜、锌单一及复合的三级污染(Cu 200 mg·kg^-1、Zn 400 mg·kg^-1)红壤和水稻土中,种植黑麦草40　d,测定不加养分、加入KCl和NH₄Cl、K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄后土壤中有效态铜锌含量、黑麦草生物量及其铜锌吸收量,以讨论养分对污染土壤中磷酸盐固定态铜锌的活化作用.结果表明,磷酸盐固定的铜单一、锌单一和铜锌复合污染红壤中,增加养分,有效态铜锌的含量都较未加入养分的增高,并且养分KCl和NH₄Cl的增高幅度大于K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄,其中在磷酸盐固定的锌单一污染红壤中,有效态锌含量较未加入养分时增幅高达133.4%.虽然加入K₂SO₄和(NH₄)₂SO₄,促进了红壤中黑麦草植株的生长,最大增幅达22.2%,但同时也增加了植株21.5%～112.6%的铜锌吸收量.调节养分对水稻土中铜锌的生物有效性没有显著影响.施入氮钾等养分能够改变磷酸盐固定的污染红壤中铜锌的生物有效性,对固定的铜锌都有活化作用.因此,在重金属污染土壤的修复中要充分考虑施肥等养分条件对固定钝化的重金属活性的影响.     

土壤铜污染的影响因素及其修复技术研究

铜污染引起的生态和环境问题已受到人们的高度重视。土壤中铜对生物的毒害作用主要取决于它的赋存形态。土壤组成成分、pH值、土壤中其它污染物以及环境因素都会对铜在土壤中的赋存形态和吸附解吸产生影响,因此,不同土壤对外来铜污染的缓冲能力有一定的差异。已经有学者研究出针对铜污染土壤的几种有效的修复技术,目前主要是植物修复技术。现有修复技术中仍存在一些问题,其引导着今后相关研究的发展方向。