外源Cd在不同类型土壤中的稳定化特征

为明晰镉(Cd)在不同类型土壤中的稳定化特征和有效性差异,以四川省6种主要的农耕土壤酸性紫色土、中性紫色土、石灰性紫色土、灰潮土、典型黄壤和漂洗黄壤为研究对象,通过土壤培养试验,对外源Cd进入土壤后的稳定化时间、化学形态和有效Cd含量进行了对比分析,进一步结合盆栽试验下各土壤中小白菜生物量和Cd含量,探讨了外源Cd在6种土壤中的化学行为和污染效应.结果表明：(1)6种土壤的有效Cd含量在外源Cd添加后的15 d内迅速降低,后趋于平稳.稳定后,漂洗黄壤和酸性紫色土的有效Cd含量显著高于其他4种土壤,石灰性紫色土最低(1.01 mg·kg^-1);(2)6种土壤中的Cd均以可交换态的占比最高(42.51%～56.07%),其次,漂洗黄壤和典型黄壤中的铁锰氧化物结合态Cd,石灰性紫色土中的碳酸盐结合态和灰潮土中的有机络合态Cd的占比相对较高;(3)低含量Cd处理下(0.5 mg·kg^-1),6种土壤中小白菜的生长均无明显抑制,生物量与对照无显著差异,但可食部位Cd含量却有不同程度地富集,表现为典型黄壤和漂洗黄壤显著高于其他4种土壤;高含量Cd处理下(...     

3种低分子量有机酸对紫色土吸附菲的影响

采用静态吸附实验,研究了3种低分子量有机酸(柠檬酸、苹果酸和草酸)对紫色土吸附菲的影响.结果表明紫色土吸附菲的动力学过程符合二级动力学模型,3种低分子量有机酸(LMWOAs)均能显著降低紫色土吸附菲的速率常数;线性吸附模型很好地描述了紫色土对菲的吸附热力学过程是以分配作用为主.当加入的3种LMWOAs浓度低于5 mmol·L~(-1)时,促进紫色土吸附菲;当LMWOAs浓度≥10 mmol·L~(-1)时,抑制紫色土吸附菲,抑制作用随LMWOAs浓度的增加而加强.当LMWOAs浓度为20 mmol·L~(-1)时,其抑制作用能力表现为柠檬酸草酸苹果酸,这与3种LMWOAs的分子结构和酸性强弱有关.与对照相比,随着LMWOAs浓度的增加,紫色土溶出的溶解性有机质(DOM)含量呈现先降低后升高的趋势,紫色土对菲的吸附量与土壤溶出的DOM含量呈负相关.     

生物质炭施用对土壤中氯虫苯甲酰胺吸附及消解行为的影响

分别在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中添加0.5%(质量分数)生物质炭,采用批处理等温吸附实验及室内消解实验测定了CAP的吸附等温线及消解动态,目的是揭示不同类型土壤中施用生物质炭对残留CAP的环境行为影响规律,为评估生物质炭田间施用综合生态效应,评价土壤残留CAP的环境污染风险提供理论依据.结果表明,生物质炭施用可提高土壤对CAP的吸附活性,但提高程度因土壤性质不同而异.有机质含量较高的黑土中添加生物质炭,吸附农药Kd值提高了2.17%,而有机质含量较低的潮土添加等量生物质炭后则提高了139.13%.生物质炭施入土壤后其对农药吸附活性受到不同程度抑制.与施入土壤前比较,生物质炭施入黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中后吸附常数KF,biochar分别降低了96.94%、90.6%、91.31%、68.26%和34.59%.CAP在黑土、黄壤、红壤、紫色土和潮土中的消解半衰期为115.52、133.30、154.03、144.41和169.06 d,而在添加生物质炭的土壤中消解半衰期分别延长了20.39、35.76、38.51、79.19和119.75 d.与吸附实验结果一致,生物质炭施入黑土对延缓农药土壤消解作用最小,而潮土中施入生物质炭效果最明显.本研究表明生物质炭施入土壤后可增强对农药的吸附作用,延缓农药的土壤消解,但影响程度与土壤性质有关.     

土壤腐殖酸对毒死蜱的吸附

采用平衡振荡法进行农药毒死蜱在5种土壤腐殖酸上的吸附试验.结果表明,毒死蜱在不同土壤腐殖酸上的吸附行为表现出一定的差异,并均可Linear方程和Freundlich方程来描述;5种土壤腐殖酸对毒死蜱吸附能力都很强,吸附率均较高(平均值在72.57%～88.21%之间),大小顺序为:紫色潮土HA＞黄壤HA＞中性紫色土HA＞酸性紫色土HA＞腐殖土HA,此顺序与腐殖酸腐殖化程度一致;pH=2时,腐殖酸对毒死蜱的吸附能力显著增大;离子强度对毒死蜱的吸附影响不明显;腐殖酸添加量越大,单位质量的腐殖酸吸附量越小.     

溶解性有机质对芘在土壤中吸附解吸的影响

从腐解不同阶段的水稻秸秆提取溶解性有机质(DOM),用DAX-8树脂分组的方法分析了其亲疏水性,并研究了提取到的DOM对芘在土壤中吸附-解吸行为的影响.结果表明,随秸秆腐解时间的延长,产生DOM中亲水性组分减少,疏水性组分增多.在本试验所研究的吸附解吸实验条件下,芘在土壤中的吸附解吸均可用线性方程进行描述.加入DOM后,芘的吸附受到显著抑制(p0.01),并且随腐解时间延长,抑制作用增强;芘在土壤中存在解吸迟滞现象,加入DOM后迟滞现象减弱,促进了芘在土壤中的解吸.随腐解作用的进行,DOM促进芘解吸的作用增强,解吸迟滞系数减小.这是由于随秸秆腐解作用的进行,产生DOM中疏水性组分含量增多,其对芘的增溶作用增强所致.     

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     

改性纳米TiO2对砷污染土壤的稳定化试验

以黄壤、红壤、紫色土和黑土为供试土壤,研究改性纳米二氧化钛对土壤中砷的稳定化效果。采用溶胶-凝胶法制得活性炭负载纳米二氧化钛（ACT）和铁改性活性炭负载纳米二氧化钛（ACTI）,并将粒径为100 nm的纳米二氧化钛（T-100）和活性炭（AC）作为对照材料。将改性纳米二氧化钛按照不同质量比添加到供试土壤中,稳定化14 d后,采用生物有效性简化提取法（simple bioavailability extraction test,SBET）研究改性纳米二氧化钛对不同类型土壤中砷的稳定化效果。结果表明:4种供试土壤的固砷能力顺序为红壤>黑土>黄壤>紫色土。ACTI和ACT在4种类型土壤中对砷的稳定效果均优于对照材料T-100和AC,在2%的添加量下,4种土壤对砷的稳定化率均高于60%。因此,ACTI和ACT可用作修复砷污染土壤的稳定剂。     

模拟根系分泌物对土壤吸附菲的影响

采用批量平衡试验方法,研究了模拟根系分泌物(ARE)对黄棕壤、棕红壤和红壤吸附菲的影响.结果表明,3种土壤对菲的等温吸附曲线均为线性,加入ARE后,土壤吸附菲的分配系数(Kd)和有机碳标化的分配系数(Koc)显著降低,且降低量随着ARE浓度的增加而增大,表明ARE抑制了土壤对菲的吸附.土壤有机质含量越低,ARE对土壤吸附菲的抑制作用越明显.分析土样吸附菲的平衡溶液中水溶性有机质(DOM)浓度,发现加入ARE后土壤有机质含量略有降低(1.64%),而DOM浓度增大,DOM与菲的结合作用对土壤吸附菲的抑制作用增强,这可能是ARE抑制土壤吸附菲的主要原因.     

铈锰改性生物炭对土壤As的固定效应

利用高温热解法在600℃下制备铈锰改性生物炭(modified biochar,MBC),以3种基本性质差异较大的砷(As)污染红壤、黄壤和紫色土为研究对象,探讨了MBC的施用对土壤活性As的影响及固定效应.结果表明:改性生物炭(MBC)的施用导致3种土壤中水溶态As含量显著降低,随着施用量的增加,MBC对As的固定效率不断升高,当添加量为1%～10%时,MBC对3种土壤中活性As的固定效率为:红壤70. 59%～94. 72%,黄壤75. 24%～98. 35%,紫色土为76. 53%～99. 61%,在MBC添加量为10%时,其对3种土壤中有效As的固定效率均达到了95%以上,而未改性生物炭的施用则导致土壤As的活化效应明显.比较而言,MBC对3种土壤中有效As的固定效率大小排序为:紫色土黄壤红壤,MBC的施用导致了土壤中活性态As向稳定态转化,发生了由非专性吸附(F1)、专性吸附态(F2)向结晶水合铁铝氧化物结合态(F4)和残渣态(F5) As的转化过程,使得土壤中As的迁移性能降低,根据扫描电镜(SEM)及X射线衍射分析(XRD)的结果,MBC对As的固定作用与生物炭上铈锰氧化物的成功负载有关.因此,MBC对As污染土壤表现出良好的应用修复潜力.     

pH和水溶性有机质对苏打盐碱土壤吸附解吸汞的影响

苏打盐碱土壤是一种具有特殊理化性质的土壤。采用1次平衡法,研究不同pH和水溶性有机质(DOM)含量对苏打盐碱土壤吸附解吸Hg的动力学特征。结果表明:随着平衡溶液pH的增加,苏打盐碱土对Hg的吸附量呈现先升高后降低的趋势,其中最大吸附量出现在pH为3.5~5.5;对Hg的解吸量呈现先降低后升高的趋势,最小解吸量出现在pH为4.5~6.0。DOM对不同浓度Hg的吸附、解吸特征影响不一,当平衡溶液Hg浓度低于10 mg/L,DOM的增加显著降低土壤对Hg的吸附量;而当平衡溶液Hg浓度升高,DOM的增加反而促进Hg的吸附。当平衡溶液ρ(DOM)<100 mg/L时,DOM的增加对土壤中Hg的解吸起促进作用。苏打盐碱地土壤具有强碱性、低有机质的特性,不利于Hg在土壤中的存留。     

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 ...     

不同类型DOM对三峡库区消落带土壤汞甲基化的影响

三峡水库特殊的调度方式导致了消落带的形成,在落干期,消落带上会生长大量以狗牙根为主的植物.在淹没期,狗牙根会发生腐解并释放出溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM),消落带作为汞的敏感区,狗牙根释放的DOM对汞甲基化的影响值得关注.为此,本文以狗牙根提取液中的DOM(记为DOM_g)为研究对象,同时选取猪粪中的DOM(记为DOM_z)作为比较,利用室内模拟实验,研究这两种不同类型的DOM对土壤汞甲基化影响的差异,并分析两种DOM的光谱特征,探讨其作用机制.结果表明,两种DOM的光谱特征存在明显的差异,DOM_z的有色可溶解性有机物(Chromophpric Dissolved Organic Matter,CDOM)浓度、芳香性及疏水性组分都高于DOM_g.同时,两种DOM均以类蛋白组分为主,但DOM_z的生物可利用性高于DOM_g.并且这两种DOM均能促进土壤的汞甲基化,且在培养后期促进效果更加显著.但两种DOM的促进效果存在差异,DOM_z的促进效果优于DOM_g.     

水溶性有机物对草萘胺在土壤中吸附与迁移的影响

采用批次吸附试验和土柱淋洗试验,研究了绿肥和污泥中水溶性有机物(DOM)对除草剂草萘胺在黄棕壤和石灰性潮土上吸附和迁移影响.结果表明,供试DOM均能明显降低草萘胺在2种土壤上的吸附,促进草萘胺的迁移,在黄棕壤上效果更明显.在所研究的草萘胺和DOM浓度范围内,绿肥DOM(GM)都比污泥DOM(SS)作用显著.草萘胺的吸附等温线可用Freundlich方程定量描述.绿肥DOM和污泥DOM可分别使黄棕壤中草萘胺吸附量比对照处理(不加DOM)减少22.9%和11.3%,使迁移出土体的草萘胺总量提高了73.42%和26.87%,而使潮土中草萘胺的吸附量减少了9.5%和6.5%,迁移出土体的草萘胺总量增加了43.54%和28.29%.因此,农业土壤中溶解性有机物对农药环境行为有一定影响.     

垃圾渗滤液水溶性有机物对土壤吸附重金属Cd2+、Pb2+的影响

采用序批次吸附试验,研究了不同填埋年限(0、4～5、12a)垃圾渗滤液中的DOM对土壤吸持重金属Cd2 、Pb2 的影响.结果表明,垃圾渗滤液中的DOM能促进土壤对重金属Cd2 、Pb2 的吸附.在有垃圾渗滤液DOM存在的条件下,Cd2 、Pb2 的吸附等温线可用Freundlich方程拟合(R2＞0.94),土壤对Cd2 、Pb2 的吸附量比对照处理(无垃圾渗滤液DOM)分别高1.13～1.42倍和1.09～1.84倍,填埋年限长的垃圾渗滤液较之填埋年限短的渗滤液对土壤吸附Cd2 、Pb2 的影响强烈.在Cd2 、Pb2 初始浓度相同时,潮土较红壤具有更高的吸持能力,并且随体系pH的增高,其吸持量增加.     

Biochar affects methylmercury production and bioaccumulation in paddy soils: Insights from soil-derived dissolved organic matter

Biochar has been used increasingly as a soil additive to control mercury (Hg) pollution in paddy rice fields. As the most active component of soil organic matter, soil dissolved organic matter (DOM) plays a vital role in the environmental fate of contaminants. However, there are very few studies to determine the impact of biochar on the Hg cycle in rice paddies using insights from DOM. This study used original and modified biochar to investigate their effect on DOM dynamics and their potential impact on methylmercury (MeHg) production and bioaccumulation in rice plants. Porewater DOM was collected to analyze the variations in soil-derived DOM in paddy soils. The results showed that the addition of biochar, whether in original or modified form, significantly reduced the bioaccumulation of MeHg in rice plants, especially in hulls and grains (p<0.05). However, MeHg production in soils was only inhibited by the modified biochar. Biochar addition induced a significant increase in DOM's aromaticity and molecular weight (p<0.05), which decreased Hg bioavailability. Furthermore, enhanced microbial activity was also observed in DOM (p<0.05), further increasing MeHg production in the soil. Thus, the effect of biochar on the fate of Hg cycle involves competition between the two different roles of DOM. This study identified a specific mechanism by which biochar affects Hg behavior in rice paddy soil and contributes to understanding the more general influence of biochar in agriculture and contaminant remediation.     

猪粪溶解性有机物对紫色土中抗生素迁移的影响

以川中丘陵区广泛分布的石灰性紫色土（坡耕地与果园土）为研究对象,通过批量平衡与填装土柱实验研究了猪粪溶解性有机物（DOM）对氟苯尼考（FFC）与诺氟沙星（NOR）在土壤中吸附-解吸和淋溶特性的影响.结果表明：FFC在紫色土中吸附较弱（K_f =0.34L/kg（坡耕地）和0.85L/kg（果园土））且存在解吸负迟滞现象.当它随猪粪DOM（50~200mg C/L）同时进入土壤时,FFC在两种土壤中的吸附都显著增加（P<0.05）,而猪粪DOM（200mg C/L）预先与土壤发生作用的情况对FFC的吸附促进作用则明显减弱,表明两者对土壤吸附点位存在竞争的同时,猪粪DOM主要以共吸附机制促进FFC在土壤中的吸附;NOR吸附性很强（K_f =405.4L/kg（坡耕地）和516.7L/kg（果园土））,猪粪DOM也能促进NOR在坡耕地土壤中的吸附,而对果园土壤的影响不显著.在20mm/h模拟降雨强度下获得的土柱淋溶穿透曲线表明,FFC极易迁移,在坡耕地土柱中与水流示踪剂Br^-几乎同时穿透,其淋溶总量比果园高11.03%~23.39%;NOR未发生穿透,且96.2%~98.6%残留集中分布在0~3cm表层土壤中.与批量平衡实验结果一致,猪粪DOM使FFC穿透时间延迟0.07~0.13孔隙体积,土柱中残留量增加15.21%~25.96%,而对NOR的淋溶没有影响.FTIR与三维荧光光谱分析表明,猪粪DOM主要由酪氨酸和色氨酸组成,在水相中易与FFC形成复合物.综上,对于弱疏水型抗生素,粪源DOM可通过共吸附机制增加抗生素在土壤中的持留,从而减少其淋溶迁移,而对于强吸附性疏水型抗生素则影响不显著.     

污泥中的DOM对中国土壤中Cd吸附的影响Ⅰ.纬度地带性差异

研究了中国不同纬度地带土壤中水溶性有机质（DOM）对Cd的等温吸附行为影响的差异，并进一步探讨其作用机理。研究结果表明：在南方酸性土壤中，DOM对Cd吸附的影响以促进作用为主；而在北方的中性和碱性土壤中，主要表现为抑制作用。同一土壤中，DOM对A层土壤中Cd吸附的抑制作用大于B层，这与A层土壤TOC含量较高有关。DOM的酸碱缓冲作用和土壤对DOM的吸附作用是影响DOM对Cd吸附抑制作用的两个主要因素。     

三峡水库典型消落带土壤DOM组分特征及其对有效态镉释放影响

重金属镉（Cd）是三峡水库蓄水后消落带土壤中主要的重金属污染物之一.为研究三峡水库反季节调蓄条件下溶解性有机质（DOM）对有效态Cd在土壤固-液相间释放行为及其再补给过程的影响,以三峡水库香溪河消落带为研究对象,分别于2019年10月和2020年10月采集土壤样品,利用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱技术和荧光区域积分法分析土壤DOM光谱特性,同时结合梯度扩散薄膜技术（DGT）和土壤扩散通量模型（DIFS）综合探究土壤有效态Cd及其释放动力学过程.此外,测定了消落带土壤基本理化特性以及土壤中Cd含量和赋存形态.结果表明,研究区土壤DOM以富里酸为主,腐殖质特征较弱,具有陆源为主和内源较弱的混合特征,与2019年相比,2020年土壤DOM中富里酸类物质占比更高;2019年和2020年土壤ω（Cd）平均值分别为（0.474±0.301） mg·kg^-1和（0.249±0.058） mg·kg^-1,土壤中Cd的赋存形态均以非残渣态为主;DGT测定结果显示2020年土壤中有效态Cd含量较2019年呈下降趋势,进一步通过DIFS模型拟合结果表明,土壤中Cd的吸附速率大于解吸速率,土壤对有效态Cd的再补给能力较弱,表明三峡消落带土壤中有效态Cd的潜在释放风险较低,低分子量DOM和DOM中富里酸类物质是抑制土壤中有效态Cd释放的重要因素.研究结果揭示了三峡水库水文情势变化下DOM对重金属Cd环境地球化学行为的影响,为三峡库区重金属污染防治提供科学理论依据.     

Ant colonization increased total mercury but reduced methylmercury contents in boreal mires, Northeast China

Soil macroinvertebrates as ecosystem engineers play significant, but largely ignored, roles in affecting mercury (Hg) cycle by altering soil physical-chemical properties. Ant is likely expanded into boreal mires with climate warming, however, its impacts on Hg cycle remained poorly understood. We compared total Hg (THg) and methylmercury (MeHg) contents in soils from antmounds (Lasius flavus) and the nearby ambient in a boreal mire in Northeast China. The present work seeks to unravel factors that controlling MeHg levels in case of ant appearance or absence. The average THg was 179 µg/kg in the ant mound and was 106.1 µg/kg in nearby soils, respectively. The average MeHg was 10.9 µg/kg in the ant mound and was 12.9 µg/kg in nearby soils, respectively. The ratios of MeHg to THg (%MeHg) were 7.61% in ant mounds and 16.75% in nearby soils, respectively. Ant colonization caused THg enrichment and MeHg depletion, and this change was obvious in the 10-20 cm depth soil layer where ants mainly inhabited. Spectrometry characteristics of soil dissolved organic matter (DOM) exert a stronger control than microorganisms on MeHg variation in soils. A structural equation model revealed that the molecular weight of DOM inhibited MeHg irrespective of ant presence or absence, while humification conducive to MeHg significantly in ant mound soils. Microorganisms mainly affected Hg methylation by altering the molecular weight and humification of DOM. We propose that the effects of ant colonization on MeHg rested on DOM feature variations caused by microorganisms in boreal mires.     

溶解性有机质对铁铝土吸附2,4-D的影响

以动力学吸附和等温吸附实验研究了2,4-D在铁铝土中的吸附特征,并比较了不同亲/疏水性溶解性有机质（DOM）对此的影响.结果表明：2,4-D在铁铝土中的动力学吸附符合伪一级动力学方程,等温吸附符合Henry,Freundlich方程,是一个物理作用主导的,自发的,放热的非均质吸附过程.吸附系数K_d为0.61~2.02L/kg,是一种难吸附有机污染物,对地下水存在环境风险.吸附量受土壤pH值影响显著,与土壤中矿物含量,粘粒组成等也密切相关.DOM共存条件下,高疏水性DOM,中疏水性DOM抑制了2,4-D在铁铝土的吸附,使K_d值下降10.7%~58.8%.低疏水性DOM对铁铝土吸附2,4-D作用不明显.DOM对铁铝土吸附2,4-D的作用效应与土壤理化性质和DOM性质密切相关.土壤矿物组分越多,粘粒含量越高,堵孔效应越大.DOM疏水性越大,对2,4-D吸附作用的增溶作用,堵孔作用也越大,其中HOA,HON是关键组分.