菲在土壤/沉积物上的吸附-解吸过程及滞后现象的研究

实验研究了菲在土壤 /沉积物上的吸附 解吸过程。CHL土壤和HFH沉积物中有机质的固相13 CCPMASNMR谱图很相似 ,表明样品中有机质的组成差异不大 ;菲在土壤 /沉积物上的吸附过程表现出明显的非线性 ;线性模型不适合拟合菲的吸附等温线 ,Freundlich模型和双区位反应模型 (DRDM)较好地拟合了菲的吸附等温线 ,其中DRDM模型还清楚地反映菲在低浓度和高浓度下不同的吸附方式 ;另外 ,研究表明菲在土壤 /沉积物上的解吸过程中存在明显的滞后现象 ,这可能和土壤 /沉积物有机质的异质性和土壤胶团微小孔隙的存在有关。     

土壤中黑碳对农药敌草隆的吸附-解吸迟滞行为研究

采用批处理振荡法和连续稀释法分别测定了敌草隆在人工添加黑碳土壤和自然形成的不同有机质和黑碳含量的土壤中的吸附一解吸行为。吸附结果表明，人工添加黑碳的土壤对敌草隆的吸附强度和吸附容量以及吸附等温线的非线性均随土壤黑碳添加浓度的增加而逐步增大；自然土壤的吸附容量和吸附强度随土壤总有机质含量增加而增加，但吸附等温线的非线性则与土壤中黑碳对有机质的相对含量有关，黑碳比例越高，等温线非线性越大。解吸实验结果表明，无论是人工添加黑碳的土壤还是自然土壤，对敌草隆的解吸迟滞作用均随土壤黑碳含量增高而愈明显。     

p,p′-DDT在黄河兰州段沉积物上的吸附/解吸特性及影响因素研究

采用批量平衡实验,研究了黄河兰州段沉积物对p,p′-DDT的吸附/解吸特性,并考察了环境因素温度、pH值、沉积物粒度等对吸附的影响。结果表明,p,p′-DDT在黄河兰州段沉积物上的吸附在24h内可以充分达到平衡。吸附过程是非线性的,Freundlich模型可以较好地描述吸附行为,分配作用和表面吸附作用同时存在;解吸过程存在明显滞后性,即解吸要比吸附困难。正交结果表明吸附质浓度和吸附剂浓度对p,p′-DDT在沉积物上的吸附量有显著影响,而温度、pH值、有机质含量、沉积物粒度影响不显著。     

天鹅湖沉积物对磷的吸附动力学及等温吸附特征

以荣成天鹅湖这一天然泻湖为研究对象,研究了6个样点沉积物对磷的吸附动力学曲线和等温吸附方程,并分析了沉积物理化性质与磷吸附参数间的关系.结果表明,天鹅湖不同区域沉积物对磷的吸附动力学均符合二级动力学方程,吸附反应主要在前10h内完成,且0～2h内反应迅速.根据Langmuir模型,6个样点沉积物对磷的理论吸附容量(Qmax)的范围为294.12～1 111.11 mg/kg,其中湖区北部和中部沉积物的吸附能力高于南部.沉积物对水体中磷的吸附解吸平衡浓度(EPC0)的变幅为0.002 ～ 0.033 mg/L,其与沉积物本底吸附态磷(NAP)呈较弱的正相关关系.本研究条件下,大部分样点的EPC0小于上覆水中磷的浓度,其中湖区西北部和东南部沉积物中磷具有向上覆水体释放的趋势.沉积物的NAP与总氮、有机质、活性铝和黏粒间均呈显著正相关,Qmax与铁铝结合态磷、有机质、活性铝和粉粒间呈显著的正相关关系.活性铝、有机质和粒度是影响沉积物磷吸附的主要因素.     

天然土壤中典型多溴联苯醚解吸过程的初步研究

选择5种有机质含量不同的天然土壤,采用批量实验方法考察典型多溴联苯醚8DE47的解吸行为,并尝试利用非线性Freundlich模型和线性模型模拟不同初试浓度条件下BDE47的土壤解吸过程。针对较为显著的器壁吸附影像,所有检测数据均进行器壁吸附定量修正。结果表明,BDE47土壤解吸过程总体分为初始的快解吸和后续的慢解吸两个阶段。在初始阶段,BDE47解吸过程表现为线性行为,但非线性特征随解吸时间延长呈现增强趋势。土壤有机质（用TOC表征）释放的溶解有机质是影响土壤中BDE47解吸行为差异的主要因素之一。     

不可提取态有机质对菲和萘的吸附过程的影响

土壤对疏水性有机污染物的吸附实际上是土壤中矿物和有机质两部分共同作用的结果。土壤有机质的作用相当重要，因为与矿物相比，它通常对疏水性有机污染物具有较大的热力学亲合力。因此，土壤吸附有机污染物机理的研究主要是从土壤有机质的角度进行的。土壤有机质组成复杂，主要包括非特异性有机质和腐殖质，其中腐殖质约占有机质总量的50％-80％，包括胡敏酸、富里酸和胡敏素。早期的实验研究认为疏水性有机污染物在土壤有机质相中表现为线性分配，可以用平衡分配系数来描述。但是，随着实验研究的深入，平衡分配模型不能合理解释疏水性有机污染物的一些吸附特征，如非线性吸附、溶质竞争吸附以及解吸过程的滞后现象等。后来，Weber和Huang提出土壤吸附有机污染物的三端元模型。同时Pignatello和Xing提出双模式吸附模型。都认为土壤有机质存在明显的不均匀性，并且提出了“软碳”与“硬碳”的概念。     

三峡库区消落带沉积物与土壤磷形态及分配特征研究

应用沉积物中磷形态的标准测试程序(SMT)对三峡库区典型消落带表层新生沉积物及土壤中形态磷进行分级测定,并探讨形态磷之间及其与有效磷和样品理化性质(有机质和铁)之间的相关性。结果表明:消落带沉积物及土壤中总磷(TP)含量分别在435.1~970.0,152.8~1 022.7mg/kg之间,均值分别为(713.6±124.3),(547.5±169.7)mg/kg,沉积物中TP含量远高于土壤,显示了新生沉积物吸附磷的能力高于土壤。无机磷(IP)是沉积物及土壤中磷的主要形态,分别占TP的78.2%,74.2%;有机磷(OP)只占较小的比例。沉积物及土壤中钙磷(Ca—P)是IP的主要赋存形态,Ca—P/IP均值为73.6%,74.1%,而铁/铝磷(Fe/Al—P)占IP比重仅为26.4%,25.9%。沉积物及土壤中有效磷(Olsen—P)含量分别在4.43~45.50,2.88~41.84mg/kg之间,其中分别有29.6%,11.1%的样品超过土壤磷素淋失的Olsen—P临界突变点(25mg/kg)。回归分析表明,沉积物中Fe/Al—P和OP是Olsen—P的主要贡献者,而Ca—P对Olsen—P的贡献很小;土壤中仅Fe/Al—P对Olsen—P有较大贡献。相关分析表明,有机质与OP呈极显著正相关,说明有机质的输入可促进OP的累积;TP、Fe/Al—P、Ca—P与无定形态铁(Fe_o—Fe_p)、有机络合态铁(Fe_p)呈显著正相关,表明Fe_o—Fe_p和Fe_p可促进沉积物及土壤的固磷作用。     

土壤/沉积物中全氟辛酸(PFOA)、全氟辛烷磺酸(PFOS)吸附–解吸行为研究进展

全氟辛酸(PFOA)和全氟辛烷磺酸(PFOS)在土壤/沉积物–水中分配、吸附–解吸作用是影响其在环境中的残留浓度、迁移、转化及生物可利用性、毒性等的重要因素之一。本文对土壤/沉积物中PFOA、PFOS吸附–解吸行为影响因素,吸附–解吸机理,常用的土壤/沉积物中PFOA、PFOS吸附/解吸等温线方程、常数及参数等的研究情况进行综述,吸附–解吸过程Freundlich方程的相关系数为0.74~0.99,线性方程的相关系数为0.91~0.99。PFOS在土壤/沉积物中吸附常数logKoc的平均值为3.0,变异系数为23.3%;解吸常数logKoc的平均值为1.8,变异系数为15.4%。PFOA在土壤/沉积物中吸附常数logKoc的平均值为2.1,变异系数为45.6%;解吸常数logKoc的平均值为5.4,变异系数为52.3%。实验室基础上计算所得吸附常数logKoc比野外条件下实测数据计算值(PFOA为3.7,PFOS为4.2)小,野外条件下土壤/沉积物中PFOA和PFOS吸附–解吸过程和土壤–植物共生系统对其污染控制效应有待于进一步研究。     

颗粒物对乐果的吸附特征

研究了颗粒物（内蒙古土壤Y2、Y3、Y4和黄河水体表层沉积物Y1）对有机磷农药乐果的吸附规律,观察了颗粒物的性质如有机质、粘粒、CEC（阳离子交换量）和离子强度等因素对吸附行为的影响。结果表明,内蒙古4种颗粒物对乐果的吸附过程可用Freundlich等温式描述,吸附常数在1.4848～1.9550mL·g-1之间;影响颗粒物对乐果吸附的主要因素是CEC、离子强度和有机质,颗粒物对乐果的吸附量与颗粒物的CEC有着极显著的正相关关系,相关系数为0.9812,P〈0.01;随着离子强度的降低,4种颗粒物对乐果的吸附量增大;除黄河水体表层沉积物Y1外,颗粒物的有机质含量越高,对乐果的吸附能力就越强。     

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展

鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。     

珠江三角洲地区土壤与表层沉积物有机质的性质结构研究

通过分析海洋、河流、池塘和稻田四种热带 /亚热带土壤与表层沉积物及用化学方法分离的有机质 ,证明了土壤与沉积物有机质是高度不均匀的 ,除了包括腐殖酸和演化程度较深的干酪根外 ,强调了演化程度更深的碳黑的存在 ,并对不同有机质的来源、性质和结构进行了表征。腐殖酸和干酪根来源于生物体的演化 ,在结构上后者比前者致密 ;碳黑来源于化石燃料和生物体的不完全燃烧 ,具有更致密的结构 ,对有机质的非均质性影响很大。因此可认为 ,系统地研究土壤与表层沉积物有机质的非均质性及组分特征对了解地球表层的生物地球化学过程和疏水性毒害有机污染物在环境中的迁移具有重要的意义。     

土壤残渣有机质与固定态铵之间的关系

采集了全国不同类型的土壤40个,分析了土壤全氮、有机质、固定态铵、剩余有机质（KOBr处理后的土壤有机质）、残渣有机质（KOBr-HF处理后的土壤有机质）含量.结果表明,以2∶1型粘粒矿物为主土壤的残渣有机质含量与固定态铵含量之间呈极显著正相关（r=0.831^＊＊）,晶格之间存在的有机质（即残渣有机质与剩余有机质之差值）含量则与固定态铵含量之间也呈极显著正相关（r=0.832^＊＊）,而以1∶1型粘粒矿物为主土壤的残渣有机质含量和晶格有机质含量与固定态铵含量不相关;土壤剩余有机质、残渣有机质的含量分别为2.59 g kg^-1、3.70 g kg^-1,分别占土壤有机质的10%和16%.土壤残渣C/N比（平均值为16.69）明显高于原土壤（平均值为5.37）.     

有机质对多环芳烃环境行为影响的研究进展

多环芳烃(PAHs)的归宿和毒性受其环境行为的影响,主要取决于环境中各个因素的交互作用,而有机质是相当重要的因素,有机质对环境中PAHs的物理化学行为、生物过程均有一定的影响。本文着重介绍了有机质对水体、土壤和沉积物中PAHs的吸附、溶解和迁移以及生物可利用性和毒性等方面的影响,总结了离子强度、pH、表面活性剂、时间等影响有机质与PAHs作用的因素,同时简要介绍了土壤和沉积物中结合残留态PAHs的研究情况,指出结合残留态PAHs现有的研究方法有热解法和同位素标记法,最后提出系统地研究内源有机质(尤其碳黑和腐殖酸)的组成、性质与土壤PAHs的锁定与降解的关系和利用外源有机物强化修复污染的环境是今后研究的重点。     

蚯蚓蓄积疏水性有机污染物的过程及预测模型

简述了蚯蚓蓄积疏水性有机污染物(HOC)的过程和影响因素,并介绍了几种预测蚯蚓蓄积疏水性有机污染物的模型,包括经验模型、速率模型、平衡分配模型、机制模型和逸度模型。一般地,蚯蚓蓄积疏水性有机污染物的途径包括经口和经皮两条,主要方式是简单扩散,其中对于大多数疏水性有机污染物,经皮途径占主导地位,然而随着疏水性的提高(logK ow5),经口途径贡献增大,尤其是在有机质含量高的土壤中。不同的蓄积预测模型除速率模型外均是基于三个假设:(1)疏水性有机污染物,主要是持久性有机污染物,在土壤-蚯蚓系统间的基本行为是土壤固液之间和蚯蚓生物相之间的分配平衡过程;(2)蚯蚓的脂肪相是此类污染物的主要蓄积库;(3)污染物在蚯蚓体内不存在或者存在可忽略的代谢和生物转化过程。最后提出未来的研究应该重视疏水性有机污染物在蚯蚓体的内部行为如分布,以更好地了解蚯蚓毒理上的相关信息。     

湘西植烟土壤有机质含量分布及其影响因素

为了解湘西州植烟土壤有机质含量分布状况及其影响因素,测试了湘西州7个主要烟区488个土壤样本的有机质含量,采用传统统计学和地统计学方法分析了湘西州植烟土壤有机质含量分布及土壤类型、海拔高度、pH值等影响因素。结果表明:1湘西州植烟土壤有机质含量总体适宜,平均值为21.69g/kg,变幅为3.12~62.97g/kg,变异系数为40.64%,处于适宜范围内的样本占41.48%;2不同县之间的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,永顺县、凤凰县、龙山县植烟土壤有机质含量总体上处于适宜水平,其他各县总体处于较低水平;3湘西州植烟土壤有机质含量在空间分布上是从东北部、西部和西南部向州中部及东南方向减少,在永顺县东南部、保靖县的西部各有一个高值区;4不同植烟类型土壤的有机质含量差异达显著水平,灰黄棕土、水稻土、灰黄泥、浅灰黄泥、黄壤的有机质含量属适宜水平,其他类型土壤的有机质含量偏低;5不同海拔高度的植烟土壤有机质含量差异达极显著水平,湘西州植烟土壤有机质含量有随海拔升高而升高的趋势;6不同pH的植烟土壤有机质含量差异极显著,主要为pH>7.0的植烟土壤有机质含量较高。     

Rock fragments I. Their effect on runoff, erosion and soil properties under field conditions

Abstract. The effects of different sizes, amounts, and positions of rock fragments on soil properties and erosion were studied in experimental plots (10 treatments including bare soils and soils under natural vegetation, with 3 replicates each) installed on a hillslope.
Over five events, the largest amounts of runoff were from bare soils containing abundant rock fragments, either partially embedded on the surface or incorporated in the upper part of the soil. Stoneless soils gave smaller amounts, and the smallest runoffs were measured on soils under natural vegetation. Generally, large rock fragments (cobbles) caused greater runoff than smaller fragments (coarse gravel). However, soils with appreciable amounts of coarse gravel on the surface generated considerable runoff under rainfalls of low intensity and long duration, but smaller amounts at greater rainfall intensities.
Sediment loss was greater from soils with cobbles than from soils containing coarse gravel; vegetation greatly decreased sediment loss from both.
In a 12-month period, the organic matter content of the soils decreased by 15.5 to 23.0%, decreasing soil aggregate stability. The organic matter content was greater in the collected sediments than in the soil.     

Enhanced Mobilization of Field Contaminated Soil-bound PAHs to the Aqueous Phase under Anaerobic Conditions

Although microbially-mediated redox environments can alter the characteristics of soil/sediment organic matter (SOM) and its interactions with persistent hydrophobic organic contaminants (HOCs) bound to soils and sediments, the nature of their effects has not been adequately addressed. In this study, a field soil collected from a manufacturer gas plant site and contaminated historically with creosotes was incubated under aerobic and anoxic/anaerobic conditions along with various amendments (extra carbon and enrichment minerals) for stimulating microbial activities. Anaerobic conditions stimulated significant fractions of bound polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) encompassing naphthalene through benzo[g,h,i]perylene to be mobilized to the aqueous phase, leaving their aqueous phase concentrations far in excess of solubility (increases in their apparent aqueous phase concentrations by factors as high as 62.8 relative to their initial aqueous phase concentrations). Such effects became more evident for high molecular weight PAHs. Dissolved organic matter exhibiting a high affinity for PAHs was liberated from soils during the anaerobic soil incubations. Feasibility of this concept for field applications was evaluated with a lab-scale continuous flow system composed of an anaerobic soil column followed by an aerobic bioreactor inoculated with PAH-degrading microbes. High quantities of PAHs exceeding their aqueous solubilities were eluted from the anaerobic soil column and those mobilized PAHs were readily bioavailable in the secondary aerobic bioreactor. This study may offer a potential method for cost-effective and performance-efficient ex situ remediation technologies (or in situ if appropriate hydrological control available in the contaminated field site) and risk assessment for the HOC-contaminated soils/sediments.     

土壤溶解有机质的含量动态及转化特征的研究进展

溶解有机质是土壤有机质的重要组成部分,由于其活性较高,可能在土壤C循环过程中发挥相较其含量所占比例更高的作用。本文根据文献资料,分析了目前关于土壤溶解有机质来源、组成、含量动态及转化特征的研究现状,提出了未来研究的重点。     

不同土地利用下黑土密度分组中碳、氮的分配变化

陆地生态系统植被覆盖会影响有机质在土壤及其各组分中的分布,是控制土壤有机质储量的重要因子。通过对黑土有机碳、氮含量的估算,阐明土地利用变化对土壤有机碳库及轻组、重组有机碳、氮含量和结合态腐殖质有机碳含量的影响以及有机碳、氮的消长变化。结果表明:(1)不同土地利用方式下土壤0～20cm土层总有机碳(TOC)、全氮(TN)含量存在显著差异(p<0.05),自然土壤被破坏或转为农田,土壤总有机碳和全氮含量会持续下降,但农田化肥和有机肥配施后,土壤总有机碳和全氮含量显著增加;草地经过20年的植被恢复,土壤总有机碳含量显著高于农田化肥和无肥处理,有机碳库储量显著提高;(2)游离态轻组(Free-LF)和重组(HF)有机碳和氮含量与土壤总有机碳和全氮呈显著或极显著正相关,闭蓄态轻组(Occluded-LF)有机碳和氮在土壤中呈随机分布;(3)游离态轻组的C/N比高于全土和其他组分,易受微生物作用而降解,是土壤不稳定碳库的主要成分;(4)松结态胡敏酸碳含量与土壤总有机碳显著相关(p<0.05),土壤肥力随着胡敏酸的增加而提高。农田有机培肥不但能够提高有机质含量和土壤质量,也能显著提高农田生态系统抵押大气CO2的能力。     

腐殖物质对有机污染物的吸附行为及环境学意义

综述了近年来腐殖物质的研究进展,具体包含以下几个方面的内容:腐殖物质的分离、纯化、元素组成和结构特征及其环境意义。重点讨论了腐殖物质的环境学意义,阐述了腐殖物质主要是胡敏素在吸附疏水性有机污染物的过程中所起到的重要作用,其中包括可溶性腐殖物质的增溶作用和不溶性腐殖物质———胡敏素的吸附固定作用;且对吸附/解吸的机理及一些模型的建立进行了探讨。最后针对研究中面临的问题,提出了今后的重点研究方向。