Competitive adsorption and desorption of copper and lead in some soil of North China

The competitive adsorption and desorption of Pb(II) and Cu(II) ions in the soil of three sites in North China were investigated using single and binary metal solutions with 0.01 mol·L^-1 CaCl₂ as background electrolyte. The desorption isotherms of Pb(II) and Cu(II) were similar to the adsorption isotherms, which can be fitted well by Freundlich equation (R₂>0.96). The soil in the three sites had greater sorption capacities for Pb(II) than Cu(II), which was affected strongly by the soil characteristics. In the binary metal solution containing 1∶1 molar ratio of Pb(II) and Cu(II), the total amount of Pb(II) and Cu(II) adsorption was affected by the simultaneous presence of the two metal ions, indicating the existence of adsorption competition between the two metal ions. Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy was used to investigate the interaction between soil and metal ions, and the results revealed that the carboxyl and hydroxyl groups in the soil were the main binding sites of metal ions.     

氧化铜纳米颗粒(CuO NPs)对土壤环境因子与砷生物有效性的影响

氧化铜纳米颗粒（CuO NPs）可以通过农药和肥料施用、意外泄露或污水灌溉进入As污染农田土壤,从而对土壤环境因子和As生物有效性产生影响.本试验选取两种不同类型土壤（安徽宿松黄棕壤和黑龙江海伦黑土）进行人工As污染,添加不同浓度的CuO NPs,探究90 d淹水-落干过程中CuO NPs对As污染农田环境因子和As生物有效态的影响.结果表明,CuO NPs进入土壤后12 h内快速溶解产生Cu²⁺,且在黄棕壤中的溶解速度较黑土迅速.CuO NPs可在短时间内降低土壤pH,提高土壤氧化还原电位（E_h）,降低土壤电导率（EC）,但随着培养时间增加土壤EC逐渐提高.一定时间内CuO NPs在两种类型土壤中可降低51.0%~82.5%土壤浸出液中的As和15.7%~66.5%的As生物有效性,减少淹水时Fe （II）的含量.但在土壤落干时期产生一定的“纳米效应”从而促进了Fe （II）的产生.研究表明,CuO NPs进入As污染农田改变了土壤环境因子,一定时间内降低了土壤As生物有效性.     

鸡粪腐解过程中不同溶性腐殖质结合铜的变化

以鸡粪为材料,添加不同比例的铜锌进行腐解试验,研究了腐解过程中不同溶性腐殖质结合态铜(水溶性、氢氧化钠溶性、氢氧化钠-焦磷酸钠混合液溶性)浓度的动态变化、受锌含量的影响及其与有效铜的关系.结果表明,粪肥原样H2O-Cu(水溶性腐殖质结合态铜)占其全铜量的10.97%,在腐解过程中先上升后下降;随着粪肥中添加铜量的增加(1:1、2:1、3:1处理),H2O-Cu占其全铜的比例相应减少了(平均分别占其全铜的比例的7.10%、5.18%和3.74%);H2O-Cu随着腐解时间延长呈增加趋势;在腐解的后期(45、60d),粪肥中锌含量的增加会降低H2O-Cu含量.腐解初期粪肥原样NaOH浸提腐殖质-铜(NaOH-Cu)占其全铜量的70.87%,随腐解进行其比例大幅度下降;NaOH-Cu占其全铜的比例随着加入铜的增大而有所下降,分别为55.59%、46.04%和38.08%,且随着腐解时间延长呈下降趋势;粪肥中锌含量的增加对NaOH-Cu含量变化影响较小.粪肥原样中NaOH-Na4P2O7提取腐殖质结合态铜(NaOH-Na4P2O7-Cu)占其全铜量的24.29%,随腐解过程呈增加趋势,NaOH-Na4P2O7-Cu量随着加入铜量的增加而增加,占其全铜比例的15%～25%;粪肥中锌含量增加对NaOH-Na4P2O7-Cu有促进作用.粪肥添加铜锌后,3种浸提剂提取的可溶性腐殖质结合态铜有55%～80%分配在NaOH的溶液中,10%～30%分配在NaOH-Na4P2O7碱性混合液中,0～10%在水溶液中;随加入铜含量和锌含量的增加,NaOH-Na4P2O7-Cu平均分配比(占3种町浸提性腐殖质-Cu的比例)增加,NaOH-Cu和H2O-Cu的分配比减少.相关性分析结果表明:H2O-Cu、NaOH-Cu和NaOH-Na4P2O7-Cu之间显著正相关,它们与有效铜之间呈显著正相关关系(p<0.01).     

Does copper reduce cadmium uptake by different rice genotypes？

A hydroponics experiment was conducted to investigate the effect of copper （Cu） on cadmium （Cd）, calcium （Ca）, iron （Fe）, and zinc （Zn） uptake by several rice genotypes. The experiment was carried out as a 2×2×4 factorial with four rice genotypes and two levels of Cu and Cd in nutrient solution. Plants were grown in a growth chamber with controlled environment. The results showed a significant difference between the biomass of different rice genotypes （P 〈 0.001）. The Cd and Cu concentration in the solution had no significant effect on the biomass. The addition of Cu significantly decreased Cd uptake by shoots and roots of rice （P 〈 0.001）. The Cd concentration did not significantly influence Ca uptake by plants, whereas the Cu concentration did （P = 0.034）. There was a significant influence of Cd on Fe uptake by shoots and roots （P 〈 0.001, P = 0.003, respectively）. Zn uptake decreased significantly as the addition of Cd and Cu increased in shoots. We concluded that Cu had significant influence on Cd uptake. The possible mechanisms were discussed.     

土壤对铜和镉的静态吸附研究

通过静态吸附实验研究了德兴矿区大坞河下游下沽口土壤对铜和镉的吸附特点并采用Freundlich等温吸附方程进行拟合,探讨了pH值变化对铜和镉在土壤样品中分配系数的影响。结果表明：土壤铜和镉的吸附特性均符合Freundlich等温吸附方程,得到的金属铜和镉的Kf值分别为354．08、34．132;随着pH值的升高,铜和镉在土壤中的分配系数逐步增大,随后降低,pH值与分配系数关系曲线为单峰曲线。     

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。     

铜尾矿区9种优势植物体内重金属和氮磷含量研究

以杨山冲铜尾矿废弃地人工覆土上生长的9种优势植物为研究对象,探讨不同植物对尾矿基质中重金属和氮磷的吸收特性以及与基质理化性质之间的关联。土壤样品采集时沿基质垂直方向分为4层：A层（覆土层0~5 cm）、B层（覆土层5~20 cm）、C层（尾砂层20~25 cm）、D层（尾砂层25~40 cm）,植物样品采集时草本植物分地上和地下2部分、木本植物分根、茎和叶3部分采集。结果表明：随着9种植物生长,A层和B层基质理化性质得到明显的改善。主要表现在A层中w（总氮）、w（氨氮）、w（硝氮）、w（有效磷）和w（有机质）显著高于C、D层（P〈0.05）,B层中w（有效态Cu）、w（有效态Zn）显著低于A、C、D层（P〈0.05）。9种优势植物对Cu、Pb、Zn的吸收和积累能力具有明显差异性,其中草本植物以根系积累为主,木本植物以叶片积累为主。草本植物对尾矿基质表现出较强的适应性和耐性,其中毛叶荩草（Arthraxon prionodes）根系中Cu、Pb、Zn的富集量均最大,耐性表现最突出,是较为理想的铜尾矿基质的修复物种。另外,本研究还发现,9种植物体内氮磷质量分数也各不相同,其中木本植物叶中氮磷质量分数均大于根、茎。木本植物体内w（总氮）与w（总磷）、w（Cu）、w（Zn）相关性较好,草本植物体内w（Cu）、w（Pb）、w（Zn）之间相关性较好,表明彼此之间存在一定的促进作用。     

铜导线短路熔痕的SEM/EDS分析

在电气线路火灾原因的调查中,为更好地区分铜导线一次短路与二次短路的熔痕特征,用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线能谱仪(EDS)对2种熔痕的形貌和相应的元素成分进行了试验研究。结果表明:铜导线一次短路与二次短路熔痕的表观形貌特征和元素成分具有明显的不同,二者的区别主要表现在熔痕表面所含的气孔、元素种类及导线本体与熔痕之间的过渡区方面,一次短路熔痕表面气孔多,元素种类少,导线与熔痕之间有明显界限,二次短路熔痕则相反。该研究结果可以区分短路熔痕形成的环境气氛,以此判断导线短路熔痕类型,为电气线路火灾原因的调查提供科学依据。     

药渣生物炭基质联合麦饭石对土壤-黑麦草体系的调控与机制

以板蓝根药渣为原料,选择300℃和500℃厌氧裂解制备2种生物炭(BC300和BC500)、BC500载Fe改性炭(FeBC500)、天然麦饭石(MFS)、BC500与MFS等质量组合[BC500∶MFS(1∶1)]、Fe-BC500与MFS等质量组合[Fe-BC500∶MFS(1∶1)]材料为钝化剂,采用室内盆栽实验和等温吸附实验,研究了其对土壤-黑麦草体系的调控效果,并通过比表面孔分布测定(BET)、扫描电镜分析(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)探讨了其机制.结果表明,在添加量为2%(土)时,BC300、BC500、Fe-BC500、MFS、BC500∶MFS(1∶1)和Fe-BC500∶MFS(1∶1)均可显著降低(P 0. 05)黑麦草体内Cu和Cd含量以及显著增加黑麦草的生物量,且黑麦草的叶绿素含量和根系活力均可指示这一效果. BC300处理抑制黑麦草吸收Cu和Cd,增加黑麦草的生物量的效果要优于其他处理,可使黑麦草地下部分Cu和Cd含量分别减少44. 78%和63. 89%,地上部分分别减少76. 34%和53. 40%;地下部分生物量增加327. 22%,地上部分生物量增加504. 11%. Langmuir方程更好地拟合BC300、BC500和Fe-BC500的吸附效果,且对Cu的最大吸附量分别为8. 02、9. 20和8. 82 mg·g~(-1);对Cd的最大吸附量分别为7. 97、8. 51和7. 70 mg·g~(-1). Freundlich方程能更好地拟合MFS的吸附效果,对Cu和Cd的最大吸附量分别为7. 03 mg·g~(-1)和6. 10 mg·g~(-1). BC300和BC500主要通过其表面羟基、羧基、羰基和酯基,Fe-BC500主要通过其表面羟基和铁羟基,MFS主要通过其中Na Al Si3O8和Al2Si2O5(OH)4表面的硅羟基、羟基和羧基分别与Cu和Cd发生配合反应,进而达到钝化修复Cu和Cd污染土壤的效果.因此,药渣生物炭、铁改性药渣生物炭和麦饭石及其组合材料均可被用于Cu和Cd复合污染土壤修复,但修复机制不同.     

Cu2+共存对磺胺嘧啶在土壤中吸附的影响

选取土壤环境中检出率高的铜和磺胺类抗生素为目标污染物,采用批次平衡试验法研究了在Cu²⁺共存时,磺胺嘧啶（SDZ）在pH值、离子浓度、有机质含量、颗粒粒径等因子影响下的吸附特征,并对吸附前后的土样进行傅里叶红外光谱（FT-IR）表征.结果表明,在不同pH值环境中,Cu²⁺显著提高了SDZ的吸附量;Cu²⁺和Ca²⁺均能与SDZ通过络合反应和离子桥作用促进SDZ的土壤吸附;有机质对SDZ的土壤吸附的影响与共存Cu²⁺浓度密切相关;Cu²⁺对黏粒吸附SDZ的影响较小;FT-IR分析表明,土壤对SDZ-Cu的吸附以物理吸附为主,并伴随氢键作用、表面络合、π-π共轭等作用.Cu²⁺可显著增加SDZ在土壤中持留能力,降低其环境迁移的风险.