Cr(Ⅲ)在耕层土壤的氧化作用

对北京及全国部分省区的共40个耕层土壤氧化 Cr(Ⅲ)的能力进行了快速试验。结果表明:被试验的耕层土壤均能将投加的 Cr(Ⅲ)部分地氧化为 Cr(Ⅳ)。各娄土壤氧化 Cr(Ⅲ)的能力与其易还原性氧化锰的含量呈显著的正相关。氧化反应与持续一月之久氧进一步对易还原性氧化锰含量低(～50ppm)的北京潮土所作试验表明:如果进入耕层土壤的 Cr(Ⅲ)达50ppm 时,一个月后所生成的Cr(Ⅳ)就可达到抑制作物生长的含量标准。     

石灰改良对酸性土壤磷解吸动力学特征的影响

采用连续液流法研究了石灰施用对酸性土壤磷解吸动力学特征的影响.结果表明,石灰处理并不影响动力学模型对磷酸根的解吸机制,选用的抛物线方程、Elovieh方程、权函数方程等6个动力学模型对磷酸根解吸过程的拟合效果均达到显著水平,其中,以权函数方程和抛物线方程拟合度最佳.与对照相比.石灰改良后,赤红壤和黄红壤对磷的解吸具有较高的初始瞬时速率,黄红壤具有较低的初始瞬时速率.扩散机制是磷从固相表面向溶液的移动机制.抛物线扩散方程的扩散系数R可望成为较好的指示土壤磷素生物有效性的良好指标.     

氧化锰(γ-MnO2)氧化Cr(Ⅲ)的影响因素研究

[目的]研究土壤氧化锰对Cr(Ⅲ)的氧化反应。[方法]以γ-MnO_2为研究对象,研究了pH、陪伴离子等溶液因素及陪伴矿物对Cr(Ⅲ)氧化的影响。[结果]在0.1~1.0 mmol/L Cr(Ⅲ)溶液中,Cr(Ⅵ)生成量随Cr(Ⅲ)浓度的升高而增大,未达到γ-MnO_2最大氧化容量。Cr(Ⅲ)氧化过程分为快、慢2个阶段,初期较为迅速,而后期则较为缓慢。提高pH抑制了Cr(Ⅲ)氧化,其主要原因是羟基态Cr(Ⅲ)的活性较游离态低;Cu(II)存在同样不利于Cr(Ⅲ)氧化,这时因为前者亦可被γ-MnO_2吸附,从而占据表面氧化位点;同时,Cr(Ⅲ)与EDTA和柠檬酸形成络合物后,也较难被氧化。当氧化铝与γ-MnO_2共存时,由于二者存在竞争吸附Cr(Ⅲ),因而也不利于Cr(Ⅲ)向Cr(Ⅵ)转化。[结论]该研究可为全面了解Cr(Ⅵ)污染风险提供科学依据。     

固定化甲烷氧化菌细胞催化乙烯环氧化反应动力学研究

以甲基弯菌IMV 3011(Methylosinus trichosporium IMV 3011)为试验对象,活性炭为载体,吸附法制成固定化甲烷氧化菌细胞,催化乙烯环氧化反应,研究内外扩散对环氧化速率影响,通过控制单一变量法,建立该反应幂指数速率方程。结果表明,通过Mears方程验证,可忽略内扩散对环氧化速率影响;当转速高于200 r·min~(-1)时,可忽略外扩散对环氧化速率影响。乙烯环氧化反应幂指数速率方程中,各因素反应级数分别为:乙烯0.6983、氧气0.2715、环氧乙烷-1.0185、催化剂0.5635,通过阿伦尼乌斯方程拟合线得到反应活化能22.575 k J·mol~(-1)。利用幂指数速率方程可计算乙烯环氧化反应环氧化速率,拟合试验表明,测定值与计算值具有良好拟合性。     

紫外光照和Fe(Ⅲ)存在下苯酚氧化与Cr(Ⅵ)还原的协同作用

研究了紫外光照下Fe(Ⅲ)为光催化剂促进苯酚(C6H5OH)与Cr(Ⅵ)氧化还原反应作用机制及其影响因素。结果表明:200μmol·L-1Fe(Ⅲ)存在下初始浓度为200μmol·L-1苯酚的氧化速率和初始浓度为200μmol·L-1Cr(Ⅵ)的还原速率均得到明显提高,平均速率分别为3.4和4.0μmol·L-1·min-1,均比无Fe(Ⅲ)时的速率提高了1倍;降低溶液pH值有利于反应速率的增加,但温度的变化对反应速率影响不显著。增加初始Fe(Ⅲ)和苯酚浓度,同样能有效提高Cr(Ⅵ)的还原速率。Cr(Ⅵ)还原和苯酚的氧化均符合一级反应动力学规律。     

辣木籽对水中Cr（Ⅵ）的吸附机理及吸附动力学研究

本文研究了辣木籽对Cr(Ⅵ)液的吸附机理及吸附动力学。结果表明：辣木籽吸附Cr(Ⅵ)是一个以化学吸附为主的单分子层吸附过程,Langmuir等温线方程对室温下辣木籽吸附Cr(Ⅵ)拟合线性关系良好,相关系数R2=0.9958。FTIR的结果表明位于2914 cm-1、2854 cm-1的-CH2-官能团和1754 cm-1处的C=O官能团是辣木籽吸附Cr(Ⅵ)的主要活性基团,这些活性基团与Cr(Ⅵ)发生络合反应而将其去除。二级动力学方程对室温下辣木籽吸附Cr(Ⅵ)拟合结果最好,相关系数R2为0.9901;内扩散方程也能较好地描述吸附过程,相关系数R2为0.9417,说明吸附过程中内扩散是主要控制步骤。     

耕作土壤的非交换性 K释放速率

采用氢质阳离子交换树脂连续提取法 ,结合生物吸 K实验 ,探讨了利用零级动力学、一级动力学、Elovich和抛物线模型描述耕作土壤非交换性 K释放效果、释放速率差异及其与非交换性 K有效性的关系 .结果表明 ,利用 Elovich模型拟合土壤非交换性 K释放方程的相关系数为 0 .982 * * - 0 .996 * * ,达极显著水平 ,且非交换性 K累积释放量的模型计算值与实测值间的标准差仅为 1.35- 2 .4 8,而零级、一级和抛物线模型拟合方程的相关系数相对较低 ,标准差则为 Elovich模型的 5- 9倍 .Elovich模型计算的不同时间土壤非交换性 K释放速率与黑麦草非交换性 K吸收量及生物总量呈极显著或显著正相关 ,表明利用 Elovich模型描述耕作土壤非交换性 K释放速率较为理想 .以伊利石为主的土壤非交换性 K释放速率 ,尤其是 2 4 h之前的释放速率 ,明显高于以高岭石或蒙脱石为主的土壤     

锰氧化菌及其生物锰氧化物在环境污染修复中的应用研究进展

目前,重金属和有毒有机污染物的环境污染受到社会广泛的关注。已有的研究表明,环境中广泛存在的锰氧化菌能修复环境中的Mn(Ⅱ)污染及生产锰氧化物（简称生物锰氧化物）;生物锰氧化物较化学合成氧化锰矿物结晶弱,粒径小,Mn价态高,结构中八面体空穴多,比表面积大,具有比化学合成锰氧化物更强的吸附、氧化和光还原溶解特性;生物锰氧化物能吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ) 等多种重金属,氧化Co(Ⅱ)、 As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、 U(Ⅳ)、 Ce(Ⅲ)等低价重金属离子,降解乙炔基雌二醇等有机污染物,是具有广泛应用前景的环境材料。     

赤铁矿对Cr(Ⅲ)的吸附动力学研究

采用吸附动力学方法,探讨了赤铁矿(a-Fe_2O_3)对重金属Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征.研究结果表明,赤铁矿对Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征可以采用松弛动力学方程很好地加以描述,吸附反应表现为初始快反应和随后的慢反应两个阶段,控速步骤是Cr(Ⅲ)在赤铁矿表面水膜和毛细孔的扩散作用.

Abstract：

Characteristics of the adsorption dynamics of Cr(Ⅲ) ion on hematite (a-Fe_2O_3) surface were stud-ied by the adsorption dynamics method.The results showed that the adsorption dynamics of Cr(Ⅲ) adsorp-tion on the hematite surface could well be described by a relaxation dynamic equation.The adsorption reac-tion could be divided into two processes, a fast reaction stage and a slow reaction stage, and the process of Cr(Ⅲ) diffusion on hematite surface water velum and capillary was shown to be the control step.     

甘蔗渣生物炭对水体铬吸附反应研究

【目的】探究甘蔗渣生物炭对铬(Cr)的最佳吸附条件和吸附机理。【方法】在N_2保护和350、450、550℃3种温度条件下制备甘蔗渣生物炭,通过扫描电镜(SEM)比较炭化前后甘蔗渣外观的变化,通过批量处理试验研究制备温度、用量、Cr初始质量浓度、吸附时间等因素对甘蔗渣生物炭吸附Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的影响。【结果】甘蔗渣生物炭孔隙度随制备温度的升高而增大。制备温度越低,对Cr(Ⅵ)去除效率越高,当Cr(Ⅵ)质量浓度和炭用量分别为50 mg/L和15 g/L时,反应7 d后,350℃制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为5.703 mg/g,去除率可达92.39%;制备温度越高,对Cr(Ⅲ)去除效率越高,当Cr(Ⅲ)质量浓度和炭用量分别为75 mg/L和10 g/L时,反应7 d后,550℃制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的最大吸附量为9.158mg/g,去除率达97.06%。甘蔗渣生物炭对Cr吸附等温线可用Langmuir模型拟合,Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附动力学曲线分别符合拟一级和拟二级反应动力学模型。【结论】不同温度下制备的甘蔗渣生物炭对不同价态Cr的吸附具有选择性,其中350℃制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效率最高,而550℃制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的吸附效率最高。     

修剪对茶树修剪凋落物水文特性的影响

[目的]分析修剪强度对茶树枝叶凋落物生物量及生态水文特性的影响,为茶园凋落物水文服务功能的定量化研究与评估提供理论依据.[方法]以14年生黄观音茶园为研究对象,采用田间修剪与室内持水模拟试验相结合的方法,测量、计算3种不同修剪强度(0~20、0~15和0~7 cm)凋落物的生物量、持水、失水特性,并将其与时间的相关性进行拟合分析.[结果]3种不同修剪强度下茶树枝叶凋落物的生物量为1.75~2.49 t/ha.修剪凋落物最大持水率排序为中度修剪(121.33%)>重度修剪(113.69%)>轻度修剪(106.16%);重度和中度修剪处理(2.89和2.83 t/ha)的最大持水量显著高于轻度修剪处理(1.86 t/ha)(P<0.05);但重度、中度与轻度修剪最大失水量表现为中度修剪(0.84 t/ha)>重度修剪(0.73 t/ha)>轻度修剪(0.67 t/ha).修剪凋落物吸水速率在0.5 h内最高,表明其具有短时间内迅速拦截降水,减少地表径流形成的作用;凋落物的持水量、持水率、失水量、失水率与浸水时间(t)的最佳拟合方程为W=a+blnt;吸水速率、失水速率与时间(t)最佳拟合方程为幂函数V=atb.[结论]茶园成龄后,中度和重度修剪下枝叶凋落物的持水量差别不明显,但均高于轻度修剪,表明中度或重度修剪可提高茶园生态水文功能.     

微量As（Ⅲ）在粘土矿物上的吸附模拟实验研究

在20℃充氮条件下,模拟无氧的中性水环境,研究了高岭石和蒙脱石两种粘土矿物对微量(≤200μg·L-1)三价砷的吸附动力学和等温吸附特征.结果表明,高岭石对As(Ⅲ)的吸附量大于蒙脱石,反应24 h后达到平衡,吸附动力学模型可用Freundlich方程描述,热力学行为遵循Langmuir和Freundlich吸附等温线,As(Ⅲ)在粘土矿物上的吸附机理可能是亚砷酸与粘土矿物的＞AIOH羟基位发生表面络合反应的化学专性吸附,高岭石的吸附速率、吸附能和最大吸附量均大于蒙脱石.     

Logistic方程在微生物分批培养动力学中的应用

将生态学领域中的Iogistic方程引入微生物动力学的研究中，建立了3个分别基于Monod方程、Herbert方程和Logistic方程的关于培养基中的微生物浓度(χ)和底物浓度(s)的模型以形成对照．同时建立了基于Logistic方程的关于微生物浓度(χ)和时间(t)的模型．这些均采用实验数据拟合以证明其精确性．该工作有助于研究微生物生长特性，同时有助于进一步地研究可生化降解的有机物在水体的微生物作用下的氧化分解过程，建立新的河流、湖泊、水库等生物学水质模型．本研究中采用的数值方法是非线性最小二乘法、Interior-reflective Newton算法．在Lorynebacterium glutamicum分批培养和Pseudomonas sp．分批培养中，基于Logistic方程的χ-s模型拟合的相关系数分别是0.9940和0．9867，在Pseudomonas sp．分批培养中，z-t模型拟合的相关系数是0．9972。     

锌硼复合对酸性紫色土钙吸附和动力学的影响

酸性紫色土对钙的等温吸附——解吸和动力学试验表明：钙的等温吸附符合Langmuir方程,最大吸附量为152．0mg/kg土。Ca与Zn复合,降低土壤钙的最大吸附量及结合常数,而Ca与B复合则使钙的最大吸附量增加。钙的解吸率以Ca B＞Ca Zn B＞Ca Zn＞Ca。土壤吸附钙的动力学以抛物线扩散方程(Ct＝a btl／2)描述最佳,其过程受扩散机制的制约,吸附速率以Ca B＞Ca B Zn＞Ca＞Ca Zn。     

锰氧化物对As(Ⅲ)的吸附和氧化研究

以土壤中常见的锰氧化物(水钠锰矿,δ-MnO2)为材料,通过批试验研究了其对溶液中As(Ⅲ)的吸附和氧化机制。研究结果表明:大部分加入的As(Ⅲ)(1.0mg/L)在反应的数分钟内就可被锰氧化物氧化,氧化产物As(Ⅴ)的释放速度相当快,但还原产物Mn(Ⅱ)的释放速度则相对较慢;在反应的90min内,当初始质量浓度为0.5、1.0、5.0、10.0和15.0mg/L时,As(Ⅲ)去除率可分别达到93.59%、92.56%、92.31%、89.15%和87.17%。pH对锰氧化物氧化As(Ⅲ)的影响较为显著,升高pH有利于锰氧化物对还原产物Mn(Ⅱ)的吸附,但不利于As(Ⅲ)的氧化和对氧化产物As(Ⅴ)的吸附。     

高锰酸钾氧化-电动强化修复Cr（Ⅲ）污染土壤

铬渣污染土壤中三价铬[Cr(Ⅲ)]比例较高,为解决常规电动修复方法对Cr污染土壤中Cr(Ⅲ)去除效率低的问题,提出了高锰酸钾氧化-电动强化修复技术。以配制的Cr(Ⅲ)污染高岭土和国内某铬渣污染场地土壤为研究对象,施加1 V·cm-1直流电压,采用阴极添加KMn O4溶液的形式氧化Cr(Ⅲ),试验运行96 h。试验结果表明:通过高锰酸钾氧化,高岭土配土组的总铬去除效率从对照组的32.4%提高到78.4%,铬渣污染土壤组从对照组的20.9%提高到42.6%,添加KMn O4溶液浓度增加,去除效率提高。在电场作用下,阴极加入的高锰酸钾以阴离子形式在土壤中向阳极迁移,Cr(Ⅲ)以阳离子形式向阴极迁移,部分Cr(Ⅲ)形成沉淀吸附在土壤中。高锰酸钾迁移过程中把部分Cr(Ⅲ)氧化为六价铬[Cr(Ⅵ)],Cr(Ⅵ)以含氧阴离子的形式向阳极迁移,Cr(Ⅵ)迁移性好于Cr(Ⅲ),有效控制了Cr(Ⅲ)形成沉淀,从而促进Cr的去除。研究表明,高锰酸钾氧化-电动强化修复技术能显著提高铬的去除效率。     

低分子量有机酸对钾长石中结构钾释放的影响研究

草酸络合能力强，水解能力亦很强，活化钾能力最强，其次为苹果酸。柠檬酸、酒石酸、乙酸、乳酸活化钾的能力基本相同。Elovich方程判定系数R^2为0．953～0．996，双常数方程的判定系数R^2为0．958～0．996，拟合效果较好，达极显著水平；抛物线扩散方程判定系数R^2为0．846～0．941，拟合效果较差。     

酶催化氧化法处理水中的己烯雌酚

研究用辣根过氧化物酶(HRP)催化氧化法处理水中己烯雌酚(DES)的适宜工艺反应条件。试验考察了反应温度、p H和反应物反应计量比等对DES去除率的影响。结果显示,在p H4.5、25℃、[HRP]0/[DES]0为1.000 U/μmol和MH2 O2∶MDES(反应摩尔比)为1∶2的反应条件下,反应3 h,DES去除率可达到92.08%。研究表明,HRP催化H2O2氧化DES反应的适宜条件是:p H4.5左右,温度25℃左右,[HRP]0/[DES]0为1.000 U/μmol,MH2 O2:MDES宜大于0.5;过量H2O2抑制HRP催化活性;DES起始浓度越高,其去除速率越大;以底物DES去除速率表示的最大反应速率Vmax和米氏常数Km分别为74.63 mmol/(L·h)和46.75 mmol/L。     

Richards方程在描述包膜控释肥料氮素释放特征中的运用

【目的】筛选适合于描述控释肥料氮素释放特征的数学模型,为以数学模型预测预报控释肥料供肥特征提供理论依据。【方法】运用Richards,Logistic和Bertalanffy方程拟合在(25±0.5)℃恒温条件下包膜控释肥料在静态水中的氮素累积释放曲线。【结果】结果表明Richards函数能较好地拟合不同形状的氮素养分累积释放曲线,其拟合度优于通用的Bertalanffy和Logistic方程。3种方程中,Richards方程的特征参数更能精确地描述包膜控释肥料氮素释放特征,能反映出氮素养分最大释放速率出现的时间、累积释放曲线的形状等。【结论】Richards方程可用于拟合S型、抛物线型和双抛物线型3种类型的养分释放曲线;增加包膜厚度能降低控释肥料氮素养分在水中前期的溶出率,同时推迟最大养分释放速率出现的时间。     

低分子量有机酸对土壤钾释放的动力学分析

[目的]充分利用土壤矿物态钾,提高土壤供钾能力。[方法]研究低分子量有机酸乙酸、乳酸、苹果酸、柠檬酸、草酸对土壤钾释放的影响。[结果]土壤钾释放分为快速释放(0~100 h)和稳定释放(100 h后)2个阶段,其中快速释放阶段的钾释放速度快,单位释放量大,持续时间较短;稳定释放阶段的钾释放较慢,单位时间钾释放量较小,持续时间长。土壤钾释放动态曲线接近对数方程和幂函数方程,拟合效果较好,与抛物线方程拟合效果较差。[结论]有机酸活化土壤钾能力从大到小依次为草酸、柠檬酸、苹果酸、乙酸、乳酸。