铜离子吸附对可变电荷土壤与恒电荷土壤铝释放的影响

研究了两种可变电荷土壤和两种恒电荷土壤在不同铜离子浓度条件下,pH 对铝释放的影响。结果显示,随着加入铜离子浓度的增加,离子交换作用而引起的可溶性铝也随之增加,相同pH 条件下,可溶性铝的解吸量依次为砖红壤>红壤>黄棕壤>棕壤,恒电荷土壤中铜离子浓度变化对铝释放的影响较可变电荷土壤更大,当pH大于3.6（恒电荷土壤）或pH 大于4.0（可变电荷土壤）时,溶液中可溶性铝的含量几乎可以忽略不计。因此在所研究的铜离子浓度范围内,引起可溶性铝离子量变化的主导因素应该是体系pH 值的变化而非铜离子的吸附。     

安徽沿淮地区几种类型土壤表面电荷特征

用Mechlich法研究沿淮地区几种类型土壤的电荷数量,结果表明：不同类型土壤电荷数量、电荷性质存在明显差异。供试土壤负电荷量大于土壤正电荷量,土壤永久负电荷量大于可变负电荷量。在沿淮几种土壤中,黄棕壤、黄褐土CECv／CEC8．2≥0．4,为可变电荷土壤,潮土和砂姜黑土为恒电荷土壤。土壤性质是土壤表面电荷的主要影响因素,CECv和CEC8．2主要受土壤pH和粘粒含量的影响,AEC主要受土壤有机质的影响。     

酸性条件下可变电荷土壤对铜吸附动力学特征

用自行设计的动力学装置,研究了酸性条件下Cu在可变电荷土壤表面的反应动力学吸附特征.结果表明,在酸性条件下,Cu吸附过程分为快反应和慢反应.从一级动力学方程拟合的参数可知,3种土壤的最大吸附量依次为砖红壤>赤红壤>红壤,Cu最大吸附量随酸度增加显著下降;用Elovich方程和抛物线扩散方程常数b值,解释离子的表观扩散速率,3种土壤的b值依次为砖红壤>赤红壤>红壤,且随酸度的增大而降低.从相关系数的比较看,Elovich方程在描述Cu的吸附数据比一级动力学方程和抛物线扩散方程要差.在Cu吸附过程中,pH为5.5和4.3时,红壤和赤红壤流出液中有质子释放,质子的释放可能涉及铜离子的水解;而砖红壤在pH为5.5有质子的释放,pH4.3时有质子的消耗.当原液pH为3.3和3.8时,都存在质子的消耗.3种土壤H+的消耗过程有较大的区别,砖红壤上快速消耗H+量远远大于红壤和赤红壤.反应初期,H+质子的消耗是快速反应,主要包括土壤交换阳离子的缓冲作用、士壤表面的质子化及硫酸根专性吸附释放的羟基中和H+质子;而以后的反应中,H+质子对矿物的溶解是一缓慢过程.     

重金属阳离子对可变电荷土壤吸附Cl-的诱导效应

选择3种代表性可变电荷土壤(红壤、砖红壤和黄壤)用一次平衡法研究了3种重金属离子(Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ))对土壤吸附Cl-的影响.结果表明,与含钠离子的对照体系相比,重金属离子促进了土壤对Cl-的吸附,3种重金属离子影响Cl-吸附的大小顺序为:Pb(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)＜ Cd(Ⅱ),这与土壤对这3种重金属离子吸附量的大小顺序一致.重金属离子对3种土壤中Cl-吸附促进作用的大小顺序为:砖红壤＞黄壤＞红壤,也与土壤对重金属吸附量的大小一致.Cl在土壤表面主要以静电吸附为主,重金属离子可以通过3种机制促进可变电荷土壤对Cl-的吸附:(1)重金属离子在可变电荷土壤表面的专性吸附增加土壤的表面正电荷,从而增加土壤对Cl-的静电吸附量;(2)重金属阳离子降低了体系的pH,导致土壤表面正电荷增加,对Cl-的静电吸附量增加;(3)重金属阳离子与Cl-形成MCl 型络合物,当这种络合物被土壤吸附时,土壤对Cl-的吸附量增加.但3种机制中以前2种为主.     

土壤表面电荷与离子间的相互作用对可变电荷体系电导的影响

近年来, 电导在土壤研究中有着非常广泛的应用, 它可能作为揭示土壤胶体颗粒表面与离子之间相互作用的一种有效工具. 在该研究中, 将不同浓度的KNO3分别加入土壤胶体悬液和水体系后测定体系电导率和pH值, 研究了土壤表面电荷与离子间的相互作用对悬液电导的影响, 结果发现: 1) 随体系电解质浓度增加, 胶体表面可变负电荷的数量增加, 胶粒电导增加; 2) KNO3的水解使得加入的KNO3浓度越高, 悬液体系的pH值越低; 3) 决定可变电荷体系表面负电荷多少的关键并不是H+的活度的高低, 而是表面静电吸附中H+与盐基阳离子的相对竞争力的强弱, 即低的pH值并不一定导致表面负电荷数量降低; 4) 在研究电解质对可变电荷胶体表面电荷的影响时, 不能忽略离子水解对表面电荷性质影响的间接效应.     

中南地区几种地带性土壤表面电荷特性与pH的关系

用改进的Schofield法、盐滴定法等方法研究测定了我国中南地区5种不同地带性土壤的表面电荷特性。结果表明：1)在同一pH条件下，土壤负电荷量由北向南呈递减趋势，正电荷量呈递增趋势，与供试土壤粘土矿物、铁铝氧化物组成及含量有关；2)砖红壤中负电荷以可变负电荷为主，棕红壤和红壤既有较大数量的可变负电荷，并含有一定数量的永久负电荷，黄褐土和黄棕壤负电荷量随pH的变化较小；3)供试土壤的PZC从北到南逐渐升高，砖红壤的PZNC为4．2，其它土壤在试验pH范围内不存在PZNC。     

土壤表面电荷磁致效应的研究

本文主要研究了棕壤和盐土磁处理后，比表面、表面各类电荷及电荷密度的变化，以及磁场强度和土壤湿度对上述磁致效应的影响。研究发现，磁处理可显著降低土壤比表面值；增加土壤可变负电荷和电荷密度以及减少可变正电荷数量。这些结果为应用磁改良技术改善土壤微结构及其功能提供了一定依据     

低分子量有机酸对两种可变电荷土壤吸附铜的影响

采用室内实验方法，研究了3种低分子有机酸对两种可变电荷土壤吸附铜的影响。结果表明，有机酸对铜吸附的影响与有机酸的种类和土壤类型有关，柠檬酸和苹果酸能显著增加可变电荷土壤对铜的吸附，而草酸在低浓度下对铜吸附有一定的增加作用，随着草酸加入量的增加其主要表现为对铜吸附的抑制作用。有机酸主要通过与铜形成表面三元络合物来增加铜的吸附量，以这一机制吸附的铜不能为中性盐NaNO3交换而解吸，因此可以降低铜的活动性和生物有效性。     

长江中下游第四纪沉积物发育土壤的研究─—电荷特性及其分类意义

对长江中下游地区第四纪沉积物发育土壤的电荷特性作了初步研究，结果表明：①土壤有效阳离子交换量（ＥＣＥＣ）值，粘盘壤＞粘盘黄棕壤＞棕红壤＞红壤；阴离子交换量ＡＥＣ，可变电荷量ＣＥＣｖ／ＣＥＣ＿３．２，电荷零点ｐＨ＿０，粘盘壤＞粘盘黄棕壤＞棕红壤＞红壤。②土壤的电荷特性与土壤的粘粒矿物组成和氧化物数量有关，它可以很好地显示土壤的发育程度，③土壤的电荷特性可用于土壤分类，作者对此提出了相应的指标值。     

长江中下游第四纪沉积物发育土壤的研究：电荷特性及其分类意义

对长江中下游地区第四纪积物发育土壤的电荷特性作了实步研究，结果表明：（１）土壤有效阳离子效换量（ＥＣＥＣ）值，粘盘壤＞粘盘黄棕壤＞棕红壤＞红壤；阴离子交换量ＡＥＣ，可变电荷量ＣＥＣＶ／ＣＥＣ８，２，电荷零点ＰＨ０，粘盘壤＜粘盘黄棕壤＜棕红壤＜红壤。（２）土壤的电荷特性与土壤的粘粒矿物组成和氧化物数量有关，它可以很好地显示土壤的发育程序。（３）土壤的电荷特性可用于土壤分类，作者对此提出了相应的指标值     

皂角苷对红壤和黄褐土中Pb2+、Zn2+的解吸特征

以Pb~(2+)、Zn~(2+)污染的红壤和黄褐土为材料,以皂角苷为解吸剂,研究不同皂角苷浓度(0~20 g·L-1)、p H(3~7)、解吸次数(1~3次)下土壤中重金属的解吸效果。结果表明,随着皂角苷浓度升高,其从土壤中解吸Pb~(2+)和Zn~(2+)的量增大;皂角苷溶液p H越高,对Pb~(2+)和Zn~(2+)的解吸率越低。皂角苷对土壤中Zn~(2+)的解吸率明显高于Pb~(2+),红壤中Zn~(2+)的解吸率最高可达47%,而黄褐土中Zn~(2+)的解析率则为30%。单次解吸,红壤中含量降低最大的是酸溶态的Pb~(2+)和Zn~(2+),分别为38%和34%;可氧化态Zn~(2+)的含量下降较少,约为14%,但下降程度仍高于黄褐土。黄褐土中可还原态Pb~(2+)的含量减少最多,达26%,且各形态的解吸量均显著低于红壤。皂角苷对供试红壤中Pb~(2+)、Zn~(2+)的解吸效果好于黄褐土,可能是红壤与黄褐土的矿物组成和表面电荷性质不同所致。加入皂角苷后,红壤的Zeta电位下降,黄褐土的升高,两种土壤的Zeta电位均向零趋近。     

BS+DT和BS+SDS复配修饰红壤对Cd2+吸附的比较

为了比较两性-阳离子和两性-阴离子复配修饰可变电荷土壤对Cd~(2+)吸附的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DT)和阴离子型表面修饰剂十二烷基磺酸钠(SDS)分别对十二烷基二甲基甜菜碱(BS)两性修饰红壤进行复配修饰,以批处理法研究各供试土样的等温吸附及热力学特征,并对比了修饰比例、温度、pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:阳、阴离子对两性修饰红壤的复配修饰具有相反的效应,BS+DT复配修饰红壤对Cd~(2+)吸附量随DT修饰比例的增加而减小,BS+SDS复配修饰红壤对Cd~(2+)的吸附量随SDS修饰比例的增加而增加。供试土样对Cd~(2+)饱和吸附量呈现出BS+SDSBSCK(红壤)BS+DT的规律,Sips模型能够较好地描述Cd~(2+)在各供试土样上的吸附机制。各供试土样对Cd~(2+)的吸附均呈现出吸热、熵增、自发的特征,低离子强度和高pH有利于Cd~(2+)的吸附。可变电荷土壤表面负电荷数量较少是造成阳、阴离子复配修饰对Cd~(2+)吸附差异的关键因素。     

紫色土中Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特征研究

[目的]了解紫色土对铜、锌的吸附特点。[方法]采用振荡平衡的方法研究了铜、锌在酸性、中性和石灰性3种紫色土中的吸附特征,并同时比较了不同环境条件对2种离子在3种紫色土中的吸附影响。[结果]研究得出,一定pH值条件下,在同种土壤上的吸附能力大小依次是Cu2+>Zn2+;3种紫色土在一定pH值条件下对同种重金属离子的吸附强度依次是石灰性紫色土>中性紫色土>酸性紫色土,与其表面电荷密度的大小相一致;Cu2+在3种紫色土表面以电性吸附和专性吸附的方式共存,其专性吸附的比例分别约为石灰性紫色土40%、中性紫色土25%、酸性紫色土20%;而Zn2+在土壤表面上绝大多数发生电性吸附。[结论]这2种重金属在紫色土中的吸附特征对库区土壤重金属污染评价有重要意义。     

恒电荷土壤胶体表面的电荷特征

Mehlich法和电位滴定法研究表明 ,供试土壤胶体可变电荷量占总电荷量 (CECv/ CEC8.2 )的比例为33.6 4%～ 35 .5 8%;表面电荷量 CEC8.2 ,CECp 和 CECv 的大小次序为土娄土 >黄绵土 >黑垆土 >黄褐土 ;电荷零点(PZC)大小与此顺序相反 ;同一土壤胶体其 PZC大小呈 Ca(NO3 ) 2 >KCl>Na NO3 的趋势 ,在 Na2 SO4介质中不存在 PZC。各土壤胶体负电荷密度随 p H增加的幅度即为 p H对土壤胶体表面电荷密度的贡献率 (简称为 p H贡献率 ) ,增加的幅度愈大 ,表明 p H对表面负电荷密度的贡献率愈大。 p H贡献率的大小呈黄绵土 >黑垆土 >土娄土 >黄褐土的趋势 ;同一土壤胶体 ,p H的贡献率基本上呈现 KCl>Na2 SO4>Ca(NO3 ) 2 >Na NO3 。     

基于DNA双链电荷转移的Hg2+电化学生物传感器的研究

基于DNA双链电荷转移原理,利用胸腺嘧啶(thymine)与Hg2的特异性识别和计时电量法构建了一种高灵敏检测水溶液中Hg2的电化学生物传感器.该传感器将含有1个T-T碱基错配对的DNA互补双链通过Au-S键自组装在金电极表面,运用计时电量法在含有亚甲基蓝的铁氰化钾溶液中进行测定.T-T错配阻断了DNA双链内部电荷转移,而Hg2通过T-Hg2-T配位作用与双链DNA特异性结合并形成DNA双链内部电荷转移通路,引起电极表面计时电量的变化.计时电量测定结果显示:在亚甲基蓝的还原峰电位(-380mV)附近,计时电量随着溶液中的Hg2+浓度的增大而增加,Hg2+浓度在1.0 nmol/L～ 104 nmol/L范围内,计时电量的变化量与Hg2浓度的对数呈良好的线性关系,线性相关系数(R2)为0.997,检测限为0.5 nmol/L(S/N=3).干扰实验表明,该传感器对Hg2具有良好的特异性和选择性.     

猪粪炭对茶园土壤硝化过程及微生物酶活性的影响

为探讨猪粪炭对茶园土壤的改良作用，通过35 d的好气密闭培养实验，研究猪粪炭施加对茶园土壤的硝化过程、温室气体N₂O排放及土壤微生物酶活性的影响。结果表明：施加猪粪炭可以改善茶园土壤的酸性环境，显著提高土壤pH，使其更适宜茶树的生长；茶树是典型的喜铵厌硝植物，较高的硝铵比不利于茶树的生长，低、中量猪粪炭施加显著增加土壤pH，并未促进茶园土壤的硝化作用，且显著降低土壤N₂O累积排放量高达41.2%~58.7%；高量猪粪炭施加显著增加茶园土壤净硝化速率，降低N₂O累积排放量62.4%；猪粪炭施加显著提高土壤FDA水解酶、脲酶及脱氢酶活性。研究表明，适量猪粪炭的添加可以改善茶园土壤的酸碱环境和微生物活性，促进土壤的生物化学反应和土壤养分元素的循环，从而提高土壤养分的可利用性和土壤质量。     

不同农作物对根际土壤环境及铜的形态转化的影响

采用盆栽试验研究了在重金属污染土壤中种植几种常见农作物对根际土壤理化性质、Cu的形态转化及植物有效性的影响。结果表明，种植作物引起根际土壤有机质、CEC的增高和pH值的下降，同时也导致了不同作物根际Cu含量的增高及其形态转化的差异。相对于非根际土壤，8种农作物根际土壤中Cu含量都相应地增加了4．8％～14．3％，可交换态Cu的增量十分明显，增量最高的作物——水稻达到900％以上，大部分作物氧化物态Cu也增加了20％左右，而其他各态，不同作物的变化趋势有所差异；对Cu的形态与农作物Cu含量的相关性分析表明，碳酸盐态Cu的植物有效性较大。研究表明，种植作物并没有改变根际土壤Cu的基本赋存状态。