酸性紫色水稻土颗粒有机质对镉的吸附特性

采集典型的酸性紫色水稻土（APPS）,从中分离出颗粒有机质（POM）,通过批量试验研究POM及其来源土壤Cd²⁺的吸附动力学、等温吸附和热力学特征,通过扫描电镜-能谱仪、傅里叶红外光谱仪等手段及吸附前后镉的形态变化的测定,研究了POM对Cd²⁺的吸附机制.结果表明：POM对Cd²⁺的亲和力远高于其来源土壤.POM及土壤对Cd²⁺的吸附动力学最优模型均为准二级动力学.Langmuir、Freundlich方程均能较好地描述其等温吸附特征,其中对POM,以Freundlich方程更优,表明POM对Cd²⁺的吸附属于多分子层的非均质吸附.吸附热力学参数△G^θ均小于0、△H^θ和△S^θ均大于0,表明吸附属于自发吸热过程.根据△H^θ值及解吸试验判定POM对Cd²⁺的吸附以化学吸附为主,土壤对Cd²⁺的吸附过程以物理吸附为主.吸附平衡后,土壤中可交换态镉比例提高,而POM中交换态和络合态镉比例增加.综上及吸附前后POM的表征结果说明,POM对Cd²⁺的吸附机制包括含氧官能团的络合、离子交换、阳离子-π键、沉淀作用和静电吸附.     

砷对蔬菜生长的影响和临界值的研究

本文研究了紫色土添加砷对蔬菜生长的影响与临界值,并采用灰色系统的关联度分析方法,使它们与土壤性度联系起来,结果表明:三种紫色土砷的临界值一般为:红紫泥> 灰棕紫泥>红棕紫泥.     

四川紫色土对铜的吸附特性及其与铜中毒临界值的关系

本文选用四川酸性、中性及石灰性紫色土,研究了铜吸附——解吸、吸附速度及其与吸附铜存在形态的相互关系。讨论了它们对铜中毒临界值的影响。碳酸盐态和铁锰氧化物态存在为主的土壤吸附铜量大,植物受害轻;以交换态为主的土壤则吸附量小,中毒临界值低。等温吸附技术可用于估测紫色土的铜中毒临界值。     

小分子有机酸对紫色土及其溶液中Pb的赋存影响

以紫色土中铅(Pb)为研究对象,采用以0.01 mol·L~(-1)硝酸钠(NaNO_3)为背景电解质的一步提取法,研究了不同浓度下乙酸,酒石酸和柠檬酸对土壤中Pb的释放作用,并通过土壤重金属形态的分步提取法和地球化学平衡软件Visual MINTEQ v3.0,进一步分析和预测了小分子有机酸作用下土壤中Pb以及土壤溶液中Pb的形态变化.在此基础上,分析了小分子有机酸对Pb作用的环境意义与环境风险.结果表明,3种小分子有机酸均显著增加了紫色土中Pb的释放量,活化效果表现为柠檬酸酒石酸乙酸.在有机酸作用下,土壤中交换态Pb总量增加,碳酸盐结合态Pb和铁锰氧化物结合态Pb总量降低;土壤溶液中Pb以有机结合态为主,占总Pb质量的45.16%~75.05%,游离态次之,占22.71%~50.25%,且随着浓度增加,柠檬酸和酒石酸作用下的土壤溶液中的游离态Pb和无机结合态Pb增加,而有机结合态Pb减少,乙酸则呈相反趋势.总体上看,小分子有机酸提高了紫色土中Pb的生物有效性,且存在地下水的淋溶风险,其中柠檬酸的淋溶风险远大于酒石酸和乙酸.     

离子特异性效应对紫色土孔隙状况的影响机制研究

土壤孔隙对土壤水分和养分迁移及水土保持有着关键作用,不同离子条件下土壤颗粒相互作用控制着土壤团聚体稳定性,而土壤团聚体形成和结构对土壤孔隙状况起重要影响。紫色土是三峡库区代表性土壤之一,探究离子特异性效应下颗粒的相互作用对紫色土孔隙状况的影响,对三峡库区水土生态环境安全具有重要意义。采用工业CT扫描技术和联合测定法分别对不同类型离子条件下的土壤孔隙状况和颗粒表面电荷性质进行测定,并分析其形成土壤孔隙特征差异原因。结果表明,(1)当浓度为0.01 mol·L^-1时,Cs⁺体系下土壤孔隙的数量分别是Li⁺、Na⁺和K⁺体系下的2.90、2.23和1.44倍,其中,Li⁺、Na⁺、K⁺和Cs⁺体系下>1 mm孔隙数量分别占0.33%、1.06%、1.57%和1.88%;同时,Cs⁺体系下土壤最大孔隙的直径分别是Li⁺、Na⁺、...     

三峡库区典型土壤酸碱缓冲性能及其影响因素研究

受酸沉降和化肥施用等外源性酸输入的影响,三峡库区土壤面临着严重的酸化威胁。通过选取三峡库区两种典型土壤(紫色土和黄壤)作为研究对象,采用酸碱滴定法对土壤酸碱缓冲性能及其影响因素进行了研究。结果表明:在一定的p H范围内,紫色土(p H 6.5~2.5、6.2~11.5)和黄壤(p H 5.6~2.8、5.5~10.7)的p H变化与外源性酸、碱加入量均呈线性相关关系。通过分段拟合获取的缓冲容量结果显示,紫色土酸、碱缓冲容量分别为101.3、34.6 mmol/kg;而黄壤酸、碱缓冲容量分别为105.3、38.0 mmol/kg。黄壤和紫色土主要受碳酸钙与阳离子交换的缓冲作用;缓冲体系及初始p H、机械组成等土壤理化性质的不同是导致库区典型土壤酸碱缓冲容量差异的主要原因,总体表现为黄壤酸、碱缓冲性能略优于紫色土。此外,由于近年来酸沉降和氮肥用量的增加,使得库区土壤面临的酸化威胁呈上升趋势。该结果对库区土壤环境容量和典型土壤酸化潜势等研究具有参考价值,还可为区域外源性酸临界值评估以及应对策略制定提供理论依据。     

菌粉、生物质复合改良紫色土对Cr(Ⅵ)吸附的影响

为了提升紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附固定效果,该文采用10%(质量比)的生物质和酵母菌粉对碱性、中性和弱酸性紫色土进行改良,批处理法研究各改良土样对Cr(Ⅵ)的等温吸附特征,并对比不同温度、pH值和离子浓度下的吸附差异。结果表明,不同改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附均适合Langmuir模型描述。Cr(Ⅵ)的最大吸附量(q_m)保持在99.66～283.63 mg/kg之间,q_m表现为菌粉改良>菌粉和生物质复合改良>生物质改良>未改良。相同改良条件下,q_m随土壤pH的升高而降低。随着pH值的升高,各改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附量均呈现下降的趋势,pH=2时最佳。供试改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附量均随着离子强度的增加先增大后减小,以0.05 mol/L最佳。温度升高有利于各改良紫色土对Cr(Ⅵ)的吸附。热力学参数表明各改良紫色土对Cr(Ⅵ)吸附均为自发、吸热和熵增过程。     

沼灌区雌激素在紫色土中的吸附行为研究

目前大多数养殖场厌氧发酵产生的粪污均有一定程度的回用于农田,沼液中的类固醇雌激素(SEs)会在土壤中累积,加剧环境中SEs污染风险。该文研究了西南地区紫色土对SEs的吸附特性,采用批平衡法探究了自由态雌激素(FEs)：雌酮、17α-雌二醇、17β-雌二醇和结合态雌激素(CEs)：雌酮-3-硫酸盐的吸附动力学过程和吸附热力学规律,并对吸附机理进行分析。结果表明4种雌激素在紫色土中分为快速吸附和缓慢平衡2个阶段,土壤对SEs的吸附量大小为雌酮>17α-雌二醇≈17β-雌二醇>>雌酮-3-硫酸盐。动力学过程符合准二级动力学方程(R²>0.999),Langmuir模型能够较好地描述FEs在紫色土中的吸附行为,CEs的吸附则更符合Freundlich模型。通过FTIR表征,吸附后FEs吸收峰强度均有所增强,而CEs吸收峰强度减弱,游离羟基基团成为潜在的结合点位,氢键参与了吸附过程。4种雌激素在土壤中吸附过程为自发放热反应,较高的温度抑制其吸附,降低土壤吸附容量。研究结果有助于预测和分析以土壤环境中SEs的环境归趋和生态风险,为科学地回用沼液提供依据...     

高台位旱地石灰性紫色土培肥研究

本文研究了高台位旱地石灰性紫色土的肥力退化因子,并针对紫色母岩矿质养分丰富、易风化成土的特点,以一种培肥耕作法-聚土免耕耕作法培肥土壤。结果表明,采用此耕作法的土壤具有防蚀、抗旱、培肥和自调能力,能提高系统生产力。     

紫色土丘陵坡地土壤微生物群落的季节变化

采用稀释平板法和Biolog-ECO微平板技术,以剌槐（Robinia pseudoacacia）天然次生林为研究对象,研究湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地表层（0~10 cm）土壤微生物群落的季节变化特征。结果表明：1）夏季,土壤微生物总数,细菌数量、真菌数量和放线菌数量最高,分别为16.34×106、16.09×106、10.43×104和14.64×104 cfu·g-1干土,春季次之：11.61×106、11.45×106、5.00×104和10.65×104 cfu·g-1干土,秋季最低：5.87×106、5.78×106、4.67×104和4.08×104 cfu·g-1干土,春、夏和秋3季的差异达显著水平（P<0.05）;2）在培养168 h时,土壤微生物C源平均颜色变化率（Average well color development, AWCD）以夏季最高（1.20）,春季次之（0.88）,秋季最低（0.83）;3）土壤微生物功能多样性表现为夏季明显高于春、秋2季（P<0.05）,夏季的Patrick丰富度指数（R）（28）、Shannon-Wiener指数（H）（3.22）、Simpson指数（D）（0.96）和McIntosh指数（U）（8.20）显著高于春、秋2季（P<0.05）,而春、秋2季的R（23,24）、H（3.06,3.08）、D（0.95,0.95）和U（5.90,5.91）无显著差异（P>0.05）;4）氨基酸类、聚合物类和羧酸C源类是衡阳紫色土丘陵坡地土壤微生物偏好且利用率较高的C源类型;5）主成分分析表明,土壤微生物群落的C源利用可分为2类,一类在夏季,另一类在春、秋2季,其得分系数的分布范围分别为（2.59~6.00,2.43~5.09）和（-7.65~-1.90,-6.38~-3.43）。研究结果为科学评价湖南省衡阳市紫色土丘陵坡地土壤生境质量退化和恢复过程中微生物特征的变化提供了本底值参考。