蒙山茶园土壤组分对铝吸附解吸热力学特征的影响

采用间歇法和振荡平衡法,通过实验室模拟,研究了蒙山茶园土壤(紫色土和黄壤)原土及各粒级组分对铝吸附解吸的热力学特征,并分析土壤有机质、游离氧化铁和CEC对其吸附解吸的影响。结果表明:(1)不同土壤原土及各粒级组分对铝的吸附量都随铝离子浓度的增大而增加,且各粒级土壤对铝的吸附量不同,表现为土壤颗粒比表面越大,有机质、游离氧化铁和CEC越高,其吸附量越大。紫色土原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程用Freundlich方程描述最佳,说明紫色土对铝的吸附是多层吸附;而黄壤原土及各粒级组分对铝的等温吸附过程则用Langmuir方程描述最佳,说明黄壤对铝的吸附以单层吸附为主。(2)紫色土原土及各粒级组分对铝的解吸率表现出以下关系:粗砂粒原土细砂粒粉粒粘粒,黄壤原土及各粒级组分对铝的解吸率则表现出以下关系:细砂粒粗砂粒原土粉粒粘粒,两者解吸率的大小关系均与其有机质及游离氧化铁相反,表明两种土壤的原土及各粒级组分中有机质和游离氧化铁越高,其专性吸附率就越高,从而解吸率越小,说明土壤有机质和游离氧化铁影响土壤对铝的固持能力。(3)土壤最大吸附量与有机质、游离氧化铁含量和CEC都表现出显著或极显著的正相关关系,而其最大解吸率也均与有机质、游离氧化铁含量和CEC表现出显著或极显著的负相关关系。     

名山河流域水稻土微团聚体对砷(As~(5+))的吸附-解吸特性

以名山河流域典型水稻土为研究对象,通过模拟试验,采用平衡液吸附法及NaCl解吸剂解吸法研究全土及不同粒径微团聚体(2~0.25mm,0.25~0.053mm,0.053~0.002mm,0.002mm)对砷(As5+)的吸附解吸特征,同时研究了土壤微团聚体对砷(As5+)热力学与动力学吸附解吸过程的特征。结果表明:水稻土及不同粒径微团聚体对砷(As5+)的吸附量随时间、浓度的增加而逐渐趋于平衡,动力学吸附以Elovich方程拟合最佳,热力学吸附以Freundlich方程拟合最佳;动力学吸附量随时间逐渐降低,在600min达到吸附动态平衡;热力学吸附量随时间逐渐增加,初始砷(As5+)浓度达到160mg/L后几乎处于吸附动态平衡,吸附过程分为快速和慢速2个阶段;砷的动力学、热力学吸附均以专性吸附为主,非专性吸附为辅;根据解吸难易程度分为易解吸与难解吸,各粒径微团聚体易解吸率大小依次为:(0.25~0.053mm)(2~0.25mm)原土(0.053~0.002mm)(0.002mm),与有机质、游离氧化铁、CEC含量的大小呈正相关,难解吸率大小与之呈负相关。     

柠檬酸对蒙山茶园土壤微团聚体吸附-解吸Cu2+的影响

以蒙山茶园土为对象,运用平衡液吸附法以及NaNO3溶液解吸法探讨了柠檬酸对原土及各粒径土壤微团聚体吸附-解吸Cu2+的特性,以期明确柠檬酸对土壤吸附解吸铜的过程中产生的影响。结果表明,加入柠檬酸后,随着Cu2+浓度的增加,原土和各粒径土壤微团聚体对Cu2+的吸附有所增加,吸附量大小顺序为:(0.002mm)(0.053~0.002)mm原土(2~0.25)mm(0.25~0.053)mm,与土壤微团聚体中游离氧化铁、阳离子交换量以及有机质含量大小顺序一致;柠檬酸对Cu2+的吸附既有促进作用又有抑制作用,低浓度(0~1mmol/L)的柠檬酸促进土壤微团聚体对Cu2+的吸附,而高浓度(1mmol/L)的柠檬酸则降低其吸附,吸附量在柠檬酸浓度为0.5mmol/L时达到最大;Langmuir、Freundlich、Temkin 3种方程对其等温吸附过程的拟合均达到了极显著水平(p0.01),其中以Langmuir方程的拟合效果最佳,说明加入柠檬酸后的原土及各粒径土壤微团聚体对Cu2+的吸附以单层吸附为主;随着铜浓度的上升,土壤微团聚体对Cu2+的易解吸率不断增加,柠檬酸的进一步加入使得土壤微团聚体对Cu2+的解吸率上升,而解吸大小顺序与吸附顺序相反。     

老冲积黄壤微团聚体对As(Ⅴ)与P竞争吸附—解吸特性

土壤微团聚体是土壤的最基本结构单元,不同粒径微团聚体的理化性质的差异不同使得重金属离子在各粒径微团聚体中的吸附—解吸能力大小不同。以名山河流域老冲积黄壤为研究对象,将其划分为4个粒径(2~0.25mm,0.25~0.053mm,0.053~0.002mm,0.002mm)。采用批培养法研究原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)与P的竞争吸附—解吸特性。结果表明:原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的吸附—解吸特性相似,等温吸附均符合Langmuir和Freundlich方程,但Langmuir方程拟合效果最佳;动力学吸附均符合伪一级方程和伪二级方程,但伪二级方程拟合效果更好。原土及各粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的吸附均以专性吸附为主,非专性吸附为辅。原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的最大吸附量不仅与粒径大小有关,与土壤有机质、CEC、游离氧化铁含量呈正相关。由于0.002mm粒径的土壤比表面积大,有机质、CEC、游离氧化铁含量高,故其对As(Ⅴ)、P有最大吸附能力和最高初始吸附速率。As(Ⅴ)、P在各粒径微团聚体上解吸量与其吸附量呈指数关系。当As(Ⅴ)与P共存时,明显互相抑制对方的吸附,促进对方的解吸。As(Ⅴ)与P在0.002mm粒径土壤中存在的竞争吸附—解吸能力最小。     

名山河流域黄壤组分对微团聚体吸附解吸镉的影响

选取名山河流域4种土地利用方式（林地、水田、茶园、旱地）的黄壤为研究对象,采用平衡液等温吸附法和NH4OAC、EDTA溶液解吸法,研究土壤组分（有机质、游离氧化铁）对微团聚体吸附解吸Cd2＋的影响。结果表明：去除土壤组分前后,原土及各粒径微团聚体对Cd2＋的吸附量均随Cd2＋初始浓度增大而增大,吸附量均按以下次序递减：（〈0.002mm）〉2～0.25mm〉原土〉0.053～0.002mm〉0.25～0.053mm,与有机质、游离氧化铁、CEC呈极显著正相关。吸附减少量大小关系为：去除有机质〉去除游离氧化铁,有机质的贡献率大于游离氧化铁。Freundlich方程拟合效果最佳,达到极显著水平,分布系数Kd值与Cd2＋初始浓度呈曲线负相关。NH4OAC解吸率随原吸附Cd2＋初始浓度增大而增大,以最大解吸率计,递减规律为：0.25～0.053mm〉0.053～0.002mm〉原土〉2～0.25mm〉（〈0.002mm）;EDTA解吸率随原吸附Cd2＋初始浓度增大而减小,递减规律与NH4OAC解吸率相反。去除土壤组分后,NH4OAC解吸率上升,EDTA解吸率下降,茶园与旱地黄壤非解吸率减小,林地与水田黄壤非解吸率增大。去除土壤组分后,非专性吸附与吸附总量呈极显著正相关,专性吸附与吸附总量呈极显著负相关。     

EDTA对污染土壤水稳团聚体Cu Zn Pb的解吸作用

采用湿筛-离心法将采集自谷里铜矿矿区周边的重金属污染土壤筛分成不同粒径的团聚体,并用EDTA对原土和各粒径组分进行淋洗,旨在为进一步对矿区周边环境修复及风险评价提供参考依据。结果显示,粘粒级（〈0.002mm）团聚体颗粒具有相对较高的有机质（OM）含量、阳离子交换量（CEC）、游离氧化铝含量（Ald）和游离氧化铁含量（Fed）。Cu和Zn在粘粒级团聚体颗粒含量最高,而Pb在砂粒级〉0.2mm团聚体颗粒含量最高。Cu、Zn和Pb3种重金属在不同粒径团聚体的解吸规律相似,均表现出在粘粒级和细粉沙级团聚体解吸率最高,而在砂粒级团聚体的解吸率最低,但砂粒级团聚体颗粒对解吸总量的贡献最大。3种金属中,Cu的解吸率（〉15%）和解吸速率最大,原土及不同粒径颗粒团聚体组分的Cu、Pb和Zn的EDTA解吸过程均出现快速增长再趋于平缓的两个阶段,动力学模拟以Elovich方程描述最优。     

紫色土K+吸附解吸动力学研究

从国家紫色土肥力与肥料效益监测基地定位试验上 ,在第 10年水稻收获后从 0～ 30cm土层采取土壤样品 ,研究土壤K 吸附、解吸动力学过程。结果表明 ,不同施肥处理土壤K 吸附、解吸反应分别在2 4～ 32min和 4 6～ 6 4min达到平衡 ,吸附、解吸平衡量分别为 14 1～ 19 2cmolkg-1和 11 6～ 17 5cmolkg-1。相关分析说明 ,土壤阳离子交换量 (CEC)及粘粒含量是影响吸附平衡时间、吸附平衡量的重要因素 ;CEC、交换钾量是影响解吸平衡时间、解吸平衡量的重要因素。由此可见 ,长期不同施肥对土壤CEC、粘粒及交换钾量产生影响 ,从而影响了紫色土K 吸附、解吸平衡时间及吸附、解吸平衡量。平衡前钾离子的吸附、解吸速度及吸附、解吸率与反应时间lnt间存在良好的线性关系。其中反应速度直线和解吸率直线的斜率、初始反应速度及初始吸附率均与CEC、粘粒含量密切相关。Elovich方程和一级扩散方程分别为描述紫色土K 吸附、解吸反应的最优与最差模型 ,指数方程和抛物线扩散方程拟合性介于Elovich方程和一级扩散方程之间。由此可见 ,紫色土K 吸附、解吸过程不是一个单纯的过程 ,而是一个包括土体膨胀、吸附位活化、表面扩散等诸多因素的复杂过程。     

紫色土NH4+、NO3-的吸附-解吸特性研究

试验在25±1℃恒温条件下研究了紫色土NH4 、NO3-的吸附-解吸特征。结果表明,紫色土对NH4 、NO3-的等温吸附曲线与Freundlich模型相关性强,均达到极显著水平。在低浓度时,NH4 、NO3-的等温吸附线斜率较大;在高浓度时,等温吸附线趋于平缓;土壤吸附态NH4 、NO3-的解吸曲线与Freundlich方程拟合度高,达到极显著水平,而与Langmiur方程拟合较差;通过K吸附和K解吸值的大小比较,找出了土壤NO3-比NH4 更易于流失的根本原因。     

柠檬酸对黄壤无机纳米微粒吸附-解吸Cd~(2+)的影响

通过超声-离心-冻融的方法,提取名山河流域老冲积黄壤中的纳米微粒(≤100nm),以原土及提取的纳米微粒为研究对象,采用平衡液吸附法及NaNO3、HCl解吸剂解吸法进行室内吸附-解吸模拟试验,研究柠檬酸对黄壤纳米微粒吸附-解吸Cd2+特性的影响。结果表明,纳米微粒对Cd2+的吸附率(94.58%~97.29%)远大于原土对Cd2+的吸附率(45.02%~69.00%),这说明纳米微粒对Cd2+有较强的固持能力;原土及纳米微粒对Cd2+的吸附量随初始Cd2+浓度的增加而明显增加,且低浓度阶段(0.1~1mmol/L)吸附量的增加速率高于高浓度阶段,说明低浓度柠檬酸能促进无机纳米微粒对Cd2+的吸附,而较高浓度的柠檬酸则会抑制Cd2+的吸附;Freundlich、Temkin方程对等温吸附过程的拟合均达到了极显著水平(P0.01),Langmuir方程达到显著水平(P0.05),其中Freundlich方程拟合效果最佳,说明土壤纳米微粒对Cd2+的吸附为多层吸附。通过NaNO3、HCl溶液解吸法可以看出,黄壤无机纳米颗粒对Cd2+的吸附主要以专性吸附为主,非专性吸附质量分数随着Cd2+吸附量增加而增大,而专性吸附质量分数随着Cd2+吸附量增加而减少,原土的专性及非专性吸附解吸率均大于纳米微粒,进一步表明黄壤纳米微粒对Cd2+的固持能力强,有较强的环境缓冲能力。     

川西山地黄壤组分对氟的吸附-解吸特征研究

以川西山地黄壤为例,采用选择溶解和模拟试验方法,研究黄壤各组分对F-的吸附与解吸特性。结果表明:黄壤各组分对F-的吸附可分为快速和慢速两个阶段,去除土壤相关组分后,平衡时间缩短,平均吸附速率变大,最大吸附量显著下降。随着初始浓度增大,吸附量呈增加趋势,吸附平衡液pH值上升。与未去除组分相比,经处理的样品对F-的吸附量均有一定程度的降低,其降低量由小到大的顺序为去无定形氧化铁/铝>去有机质>去游离氧化铁/铝。Langmuir、Freundlich、Temkin方程均可较好的拟合样品对F-的吸附,以Langmuir方程最佳。黄壤吸附的F-可为0.02 mol L-1的KCl大部分解吸,去除土壤组分后,黄壤对氟的专性吸附降低,缓冲能力减弱,解吸率增大,解吸率大小顺序为去游离氧化铁/铝>去有机质>去无定形氧化铁/铝>原土,显示了土壤各组分在F-吸附中的重要性差异。     

磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径组分中的吸附行为研究

采用批平衡吸附试验法,研究了磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为。结果表明,磺胺嘧啶的吸附不同程度地偏离线性模型,但均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好地线性拟合。黑土（〈0.2mm）及其不同粒径（粘粒：〈0.002mm、粉粒：0.002~0.02mm、砂粒：0.02~0.2mm）的Freundlich容量因子Kf值分别为29.6、53.1、32.9L.kg-1和21.6L.kg-1,说明磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为存在差异。将吸附参数Kf进行碳标化处理后,Koc值除粉粒外,其他基本一致。随着溶液pH的持续增加（1.0~10.0）,黑土及其不同粒径中的磺胺嘧啶的吸附参数lgKf呈现先急剧降低然后稍微回升的趋势,由此推测,阳离子交换作用可能是磺胺嘧啶土壤吸附的重要机制。过氧化氢处理去除土壤有机质后,黑土的Kd值从1.92L.kg-1降为1.22L.kg-1,磺胺嘧啶的吸附量由16.5mg.kg-1降低到11.2mg.kg-1,说明有机质含量也是影响磺胺嘧啶吸附行为的重要因素。     

草萘胺在黄泥土不同粒径微团聚体上的吸附行为

采用超声分散法提取了太湖地区黄泥土中不同粒径的团聚体颗粒,用批次吸附试验的方法研究了除草剂草萘胺在各团聚体颗粒组上的吸附特点。结果表明,不同粒径微团聚体的草萘胺吸附等温线均可用Freundlich方程定量描述,Kf值介于5.56~11.40之间,以粒径<0.002mm和2.00~0.25mm两个粒组吸附容量最大,粒径0.25~0.02mm和0.02~0.002mm两个粒组吸附容量较小。在各团聚体粒组中对土壤吸附草萘胺相对贡献率最大的是粒径<0.002mm粒组。由于颗粒细小的微团聚体更易于在土壤-水环境中迁移,因此,草萘胺在黄泥土上的这种分布特点对环境的潜在影响不容忽视。     

受钙、锌影响硼在酸性紫色土中的吸附特征

酸性紫色土对硼的等温吸附-解吸和吸附动力学试验表明，硼的等温吸附符合Frendlich方程，根据方程的K值（0．441），供试土壤对硼的吸附较弱。锌与硼复合，对土壤硼的吸附量和解吸量影响均不大，但吸附强度下降。钙则大大地提高了土壤对硼的吸附量和吸附常数，使土壤硼平均吸附量提高191．9％，并使平均解吸率下降6．4％。土壤吸附硼的动力学以Elovich方程（Ct=a＋blnt）描述最佳，反映土壤对硼吸附速率大小的方程参数b值以B＋Ca〉B＋Ca＋Zn〉B＋Zn〉B，钙对硼的吸附速率影响比锌的作用更强。     

土壤不同粒径有机无机复合体对丁草胺的吸附特性

为了解土壤不同粒径组分对农药吸附-解吸行为的影响和吸附贡献率,以及不同粒径组分中有机无机组分的结合方式和复合程度如何影响有机质对农药的吸附,选取我国6个省区的7种理化性质差别较大的土壤,并采用物理方法提取该7种土壤的三个粒径有机无机复合体(黏粒:0.002mm;粉粒:0.02~0.002 mm;砂粒:0.05~0.02 mm)为研究材料,采用批量平衡法研究丁草胺在不同土壤和不同粒径有机无机复合体固/液界面的分配规律。同时,定量计算土壤各粒径组分对丁草胺的吸附贡献率,并从有机无机复合体角度探讨不同粒径组分中总有机碳(TOC)对丁草胺的吸附特性。结果表明:土壤黏粒组分对丁草胺具有最大的吸附量和较小的解吸率,而砂粒组分对丁草胺则具有较小的吸附量和最大的解吸率。土壤黏粒、粉粒和砂粒组分对丁草胺的吸附贡献率分别为36.7%~72.4%、21.7%~50.5%和10%。TOC是影响各粒径组分对丁草胺吸附的主要原因,但其影响程度受各粒径组分中TOC的理化性质以及其与无机矿物的复合程度控制。     

五氯酚在酸性土壤表面的吸附-解吸特征研究

本实验研究五氯酚在江西红壤和南京黄棕壤表面的吸附-解吸特征,结果表明:Freundlich和Langmuir等温吸附方程均能较好地描述PCP在两种土壤表面的吸附,且黄棕壤表面的最大吸附量大于红壤。用动力学方程对PCP在红壤中的吸附过程进行拟合,Elovich方程、双常数方程和一级动力学方程均得到较好的结果,其相关系数(R2)在0.96 ~ 0.99之间,达到极显著水平。Elovich方程反映出PCP在土壤表面吸附的能量非均质分布;而抛物线扩散方程不能描述PCP的吸附过程,其相关系数0.46 ~ 0.48。PCP在土壤中的解吸率与有机质含量和pH值相关,随有机质含量增加,PCP解吸率降低,即黄棕壤表土<黄棕壤底土,红壤表土<红壤底土;随模拟酸雨的pH值降低,土壤因对PCP的吸附能力增加,其解吸率降低。     

柠檬酸对茶园紫色土微团聚体竞争吸附Zn、Cd影响

采用批量培养和平衡吸附法,选取原土及微团聚体颗粒组为对象,研究Zn(II)、Cd(II)单一存在、二元竞争及竞争体系中加入柠檬酸(0.1,1,10mmol/L)等3种处理的等温吸附特性及影响。结果表明:(1)以专性吸附方式为主的多层吸附随Zn~(2+)、Cd~(2+)强度增加逐渐饱和,吸附能力以0.002mm最优、0.05~0.002mm和原土次之,0.25~0.05mm和2~0.25mm结合能力稍差,不同条件下Cd较Zn更易积累。吸附过程为自发吸热反应,热力学Freundlich方程(Zn:R2=0.960~0.997;Cd:R2=0.957~0.995)拟合结果优于Langmiur方程(Zn:R2=0.952~0.995;Cd:R2=0.913~0.991)。最大吸附量与有机质含量具有显著相关性。(2)单一处理Zn、Cd的固持效果明显、共存处理时Zn、Cd竞争行为表现为彼此削弱,Zn对Cd的吸附具有更强抑制作用。(3)添加不同浓度柠檬酸后Zn、Cd吸附水平介于单一及共存处理之间呈动态变化(Zn、Cd接近),0.1~1mmol/L利于Zn、Cd固持,增至10mmol/L后加速淋洗,仅0.002mm粒径富集量持续提升。表明柠檬酸作为一种调节剂,能适度保持土壤Zn供给并弱化Cd迁移活性,缓解茶园土壤复合污染。     

柠檬酸存在下施硅对土壤磷吸附和解吸特性影响

以棕壤为研究对象,采用室内培养的方法,通过加硅酸钙处理、硅酸钙+1 mmol/L柠檬酸处理和硅酸钙+2 mmol/L柠檬酸处理,研究了柠檬酸存在下施硅对棕壤中磷素吸附和解吸特性的影响,并用Langmuir方程、Freundlieh方程与Temkin方程对其进行拟合分析,其中磷吸附解吸试验采用恒温批处理平衡法.结果表明,Langmuir与Temkin模型对处理后棕壤磷的吸附拟合效果最好.硅酸钙+1 mmol/L柠檬酸处理的棕壤对磷的吸附量最大,为500mg/kg;硅酸钙+2 mmol/L柠檬酸处理的棕壤对磷的解吸量及解吸率最大,最大解吸率可达45.2％.因此,硅酸钙+1 mmol/L柠檬酸处理的棕壤对磷肥的储存能力最强,硅酸钙+2 mmol/L柠檬酸处理的棕壤对磷活化能力最强,即供磷能力最强.     

白浆土对腐殖酸的吸附等温线和动力学研究

白浆土是吉林省和黑龙江省东部地区的主要农田土壤之一,研究白浆土对腐殖酸的吸附作用,可为探究白浆土的固碳潜力提供理论依据。采用批量平衡法,分析不同有机碳含量的白浆土及其组分(包括去有机质土壤、粉粒、黏粒)对腐殖酸的吸附动力学和等温吸附特性。结果表明:随吸附时间的延长,白浆土及其各组分对腐殖酸的吸附量逐渐增加;整个吸附动力学过程可划分为快速(0～30 min)和慢速(30～480 min)反应阶段,伪二级动力学方程的拟合效果优于Elovich、双常数和伪一级动力学方程。白浆土及其各组分对腐殖酸的吸附量随腐殖酸初始浓度的增加逐渐增大,Langmuir方程的拟合效果通常优于Freundlich方程和Temkin方程。随白浆土有机碳含量的增加,其对腐殖酸的最大吸附量分别为26.9,24.1,15.6 mg/g。而白浆土不同组分相比,最大吸附量的顺序依次为黏粒>去有机质土壤>粉粒,黏粒对腐殖酸的吸附量分别是原土的2.15～3.88倍,去有机质土壤的1.61～2.21倍,粉粒土壤的7.90～8.65倍。有机碳含量低的白浆土对腐殖酸具有更强的吸附能力,黏粒含量高的白浆土对腐殖酸的吸附潜力更大。