模拟杉木凋落物源有机酸对南方红壤磷的持续释放效应

为模拟杉木凋落物源低分子有机酸对杉木林下土壤中磷的活化和持续释放作用,采用化学浸提法,以外源有机酸(草酸、丙二酸、苹果酸、柠檬酸及其混合酸)和南方红壤为研究材料,设置不同浓度有机酸溶液处理,对南方红壤进行一次性浸提和多次连续浸提.结果表明:在一次性浸提条件下,各类有机酸对土壤磷释放量皆随浓度的上升而上升;2 mmol·L~(-1)浓度处理下各类有机酸对土壤磷释放作用表现为混合酸草酸≈柠檬酸丙二酸苹果酸;4、8 mmol·L~(-1)浓度处理下各类有机酸对土壤磷释放作用表现为草酸≈混合酸丙二酸≈柠檬酸苹果酸.通过6次连续浸提,各类有机酸在2 mmol·L~(-1)浓度处理下对土壤磷的释放量表现为先上升后下降的变化趋势;8 mmol·L~(-1)浓度处理对土壤磷的释放量表现为持续下降的变化趋势.不同种类和浓度的有机酸对土壤磷的释放量与其p H呈负相关,与其离子活度呈正相关.     

低分子量有机酸对黑碳吸附Pb Cd的影响

为探讨低分子量有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响,由玉米秸秆燃烧物提取黑碳,用平衡吸附技术研究了有机酸对黑碳吸附铅(Pb2+)和镉(Cd2+)的影响。结果表明:柠檬酸和酒石酸在浓度低于10 mmol.L-1时能促进黑碳对Pb2+的吸附,且柠檬酸的促进作用强于酒石酸;草酸和水杨酸则抑制黑碳对Pb2+的吸附,草酸的抑制作用强于水杨酸;柠檬酸、酒石酸和草酸在浓度低于400 mmol.L-1时能促进黑碳对Cd2+的吸附,促进作用为柠檬酸>酒石酸>草酸;浓度低于4 mmol.L-1的水杨酸也能促进黑碳对Cd2+的吸附;当有机酸促进Pb2+和Cd2+吸附时,随有机酸浓度的提高,Pb2+和Cd2+的吸附量先升高后下降,且有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响随有机酸和重金属离子的特性而异。     

低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响

为探索低分子量有机酸对亚热带地区典型土壤磷吸附的影响,采用批处理法研究了柠檬酸和草酸对旱地土、水稻土磷素吸附特征的作用,重点探讨了不同浓度有机酸和柠檬酸钠、有机酸加入顺序等对土壤磷吸附的影响。结果表明：柠檬酸和草酸显著降低了土壤磷吸附动力学的颗粒内扩散模型拟合度,减弱了磷素在土壤颗粒内部扩散过程。Langmuir和Freundlich方程对有机酸存在下土壤磷吸附等温数据均有较好的拟合效果（R2=0.863～0.996）。有机酸降低了土壤磷素最大理论吸附量。土壤磷吸附量与有机酸浓度呈指数函数关系,0.1～5 mmol/L有机酸对土壤磷吸附的影响最大。有机酸浓度小于1 mmol/L时,柠檬酸对土壤磷素吸附的抑制程度大于草酸;而当浓度大于5 mmol/L时,草酸的抑制程度更大。在相同浓度时,0.1～5 mmol/L的柠檬酸钠比柠檬酸对土壤磷吸附能力抑制程度更大,先加入有机酸进一步降低了土壤对磷素吸附量,说明阴离子竞争吸附是低浓度柠檬酸降低土壤磷吸附能力的主要原因,而柠檬酸浓度为5～50 mmol/L时,有机酸与土壤铁铝等金属离子的络合作用占主导。     

不同有机酸对2种污染土壤Cd和Zn的浸提效果

选用4种低分子天然有机酸(柠檬酸、苹果酸、酒石酸和草酸)和人工合成的有机酸EDTA(乙二胺四乙酸)作为浸提剂,分别在5种浸提浓度(0.0、1.0、2.0、4.0、8.0、10.0mmol/L)下对采自广东省乐昌市的2种铅锌矿废水污染的土壤(分别为中性土壤和酸性土壤)进行浸提试验,比较不同有机酸对土壤重金属Cd和Zn的浸提效果。结果表明,4种天然有机酸浸提的Cd量和Zn量与浸提浓度均呈显著(P0.05)或极显著(P0.01)的正相关关系。在较高浸提浓度(10.0mmol/L)下,对中性土壤Cd的浸提能力表现为:EDTA柠檬酸苹果酸草酸酒石酸;对酸性土壤Cd的浸提能力表现为:EDTA酒石酸柠檬酸苹果酸草酸;对中性土壤Zn的浸提能力表现为:EDTA柠檬酸酒石酸草酸苹果酸;对酸性土壤Zn的浸提能力表现为:EDTA酒石酸柠檬酸≈苹果酸草酸。土壤酸碱度对酒石酸浸提土壤Cd和Zn的影响较大,酸性条件有利于提高酒石酸对土壤Cd和Zn的浸提率。     

低分子量有机酸对棕壤吸附铜效果的影响

[目的]根据土壤类型、重金属类型及其相互作用的环境条件,选择合适的有机酸种类和浓度。[方法]研究了3种低分子量有机酸(草酸、柠檬酸和酒石酸)对棕壤吸附铜的影响。[结果]加入相同浓度的3种低分量有机酸后,土壤对铜的吸附量随着外加铜离子浓度的增加而增加,但吸附率随着外加重金属离子浓度的增加而减小。有机酸可以促进土壤对重金属铜的吸附,促进能力为酒石酸<草酸<柠檬酸。[结论]低分子量有机酸可以调控土壤中重金属的有效性,从而提高重金属污染土壤的修复效率。     

小分子有机酸对生物炭吸附Cu(Ⅱ)的影响

采用室内实验方法,研究了两种低分子有机酸(草酸和柠檬酸)对生物炭(热解温度200、300、400、500℃)吸附Cu(Ⅱ)的影响。结果表明:柠檬酸浓度在10 mg·L~(-1)以下时,其在生物炭表面的吸附为Cu(Ⅱ)提供了更多的吸附位点,从而促进了Cu(Ⅱ)吸附;柠檬酸浓度增大以后,堵塞生物炭的内部孔隙,从而抑制了Cu(Ⅱ)在生物炭上的吸附。草酸浓度在0.5~50 mg·L~(-1)范围内,对生物炭吸附Cu(Ⅱ)始终为抑制作用,这与液相中的草酸与Cu(Ⅱ)的强络合、固相吸附的草酸竞争Cu(Ⅱ)吸附位点(比如占据含氧官能团、生物炭内部孔隙)有关。     

有机酸和磷对两种污染土壤铅的释放作用研究

用土壤培养和化学浸提法研究了不同低分子量有机酸和磷对污染土壤中铅释放的影响。结果表明,随有机酸浓度增加,铅污染红壤、棕壤中可溶出铅量均增加。当供试有机酸浓度≥1mmol·L-1时,相同浓度有机酸溶出铅量为柠檬酸>乙酸>草酸;当有机酸浓度≤0.5mmol·L-1时,溶出铅量为草酸>柠檬酸>乙酸。将2g·kg-1磷及50mmol·kg-1有机酸与铅污染红壤以不同方式混合后,柠檬酸处理的溶出铅比率(在污染土壤中加入P、有机酸后溶出铅含量与单加有机酸溶出铅含量之比)为66%(先加有机酸再加磷)、58%(有机酸与磷同时加入)、70%(先加磷再加有机酸),草酸处理(方式同上)的溶出铅比率为90%、89%、94%,乙酸处理(方式同上)的为10%、8%、10%。铅污染棕壤上,以上处理的溶出铅比率分别为106.46%、104.43%、105.19%(柠檬酸);43%、48%、58%(草酸);38%、42%、55%(乙酸)。供试条件下,红壤最低溶出铅比率低于棕壤。     

外源有机酸对土壤pH值、酶活性和Cd迁移转化的影响

为了筛选植物修复土壤Cd污染适宜的外源有机酸,采用盆栽试验,在温室内以油菜为试验材料,在模拟重度Cd污染的土壤(原土Cd含量为0.838 mg·kg~(-1),人工喷洒CdCl_2水溶液,制备成Cd含量为4.838 mg·kg~(-1)的试验土)中加入5种有机酸:乙酸、草酸、柠檬酸、苹果酸和酒石酸,设置6个浓度:1、2、3、4、5、6 mmol·kg~(-1),以不加有机酸为对照(CK),测定了油菜收获时的土壤pH值、酶活性和油菜干物质量以及Cd累积量,并分析了土壤理化指标与土壤Cd形态之间的关系。结果表明:1、3、4、5、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理,4、5、6 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理,3 mmol·kg~(-1)苹果酸处理,3、6 mmol·kg~(-1)酒石酸处理可显著增大土壤pH值(P0.05),草酸处理pH值与CK差异不显著;但施加有机酸对土壤酶活性的影响不明显。1、4、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理显著提高了油菜地上部干物质量,1、6 mmol·kg~(-1)乙酸处理根干物质量较CK增加了1倍以上,差异显著(P0.05),4、6 mmol·kg~(-1)苹果酸处理根干物质量较CK显著增加了77.13%和88.30%(P0.05),其余处理与CK差异不显著。1 mmol·kg~(-1)乙酸处理地上部Cd累积量较CK增加了51.52%,2mmol·kg~(-1)草酸处理根系Cd累积量较CK增加了1.58倍,1 mmol·kg~(-1)柠檬酸处理地上部+根系Cd吸收总量高于CK,差异均显著(P0.05);增加苹果酸量有利于提高根系Cd吸收总量,1、2 mmol·kg~(-1)酒石酸处理也提高了根系Cd累积量,但与CK差异均不显著(P0.05)。施加乙酸时,土壤pH值与铁锰氧化物结合态Cd和土壤总Cd显著负相关,施加柠檬酸时,土壤pH值与碳酸盐结合态Cd和试验结束时土壤中的总Cd量显著正相关,施加苹果酸时土壤pH值与可交换态Cd显著正相关,其余处理土壤pH值与Cd形态相关性不显著。在碱性土上种植油菜,施加5种有机酸均会增大收获时土壤的pH值,且不同有机酸施加量对土壤Cd形态的影响不同。5种有机酸中乙酸最有利于提高油菜干物质量和油菜Cd累积量。     

低分子量有机酸对石灰性潮土磷吸附与解吸的影响

采用磷的平衡吸附与解吸方法，模拟缺磷胁迫条件下植物根系分泌的有机酸种类和数量，研究了草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸、乙酸5种有机酸对石灰性潮土磷吸附的影响，并以作用能力较强的草酸为代表，研究了有机酸对石灰性潮土磷吸附和解吸的影响。结果表明：（1）中性条件下供试有机酸均能不同程度的降低石灰性潮土对磷的吸附，作用强弱依次为草酸、柠檬酸＞苹果酸、酒石酸＞乙酸。（2）有机酸使土壤对磷吸附的降低效应随着有机酸浓度和有机酸与磷浓度比的增加而增加。（3）石灰性潮土在草酸体系中所吸附的磷容易被中性盐解吸，有机酸对土壤吸附磷的解吸有一定的促进作用。     

低分子量有机酸对赤铁矿吸附二氯喹啉酸的影响及机理

采用批量平衡振荡法研究了6种低分子量有机酸对人工合成的赤铁矿吸附二氯喹啉酸的影响,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)探讨其机理。结果表明:不同浓度的6种低分子量有机酸存在时,Freundlich 模型能较好地描述二氯喹啉酸在赤铁矿中的吸附行为(R² >0.749),二氯喹啉酸与赤铁矿的总吸附能力(lgKf值)从高到低顺序为乙酸>草酸>丁二酸>酒石酸>苹果酸>柠檬酸;在供试浓度范围内(0～32 mmol·L^-1), 乙酸、柠檬酸、草酸、酒石酸、丁二酸和苹果酸均促进二氯喹啉酸的吸附,其中高浓度的草酸促进作用较明显。FTIR分析表明, 二氯喹啉酸主要通过氢键、络合反应及电荷转移等作用吸附在赤铁矿上,赤铁矿吸附二氯喹啉酸后Fe-O键特征峰均未发生变化,吸附主要是由表面作用引起的。分别加入乙酸、草酸和柠檬酸后, 乙酸(草酸和柠檬酸)强烈的缔结在Fe-O键结构上,均在赤铁矿表面上形成了Fe-O-二氯喹啉酸-乙酸(草酸和柠檬酸)结构,赤铁矿、二氯喹啉酸与乙酸(草酸和柠檬酸)之间存在配位络合作用、氢键和电荷转移等作用。     

环境因素对红壤模拟泥浆体系中紫外光(300~400 nm)降解邻苯二甲酸二丁酯的影响

土壤pH、硝酸根离子浓度、土壤外源性Cu2+污染、土壤中草酸或柠檬酸浓度等环境因素可能会影响邻苯二甲酸二丁酯(DnBP)在土壤中的化学降解行为,为研究这些环境因素如何影响DnBP的降解,采集江西鹰潭红壤,加入DnBP老化30 d,在光照(300～400 nm)和暗环境下分别研究环境因素对DnBP在土壤泥浆中降解的影响。结果表明:当土壤中目标污染物DnBP浓度为100 mg?kg~(-1)时,在土壤pH为3.5、草酸浓度为50 mmol?L~(-1)的条件下,DnBP降解率为95%。草酸浓度过高或过低均不利于DnBP的降解。柠檬酸对DnBP降解的影响次于草酸。低pH的酸性环境下草酸有利于红壤中DnBP的光降解。以Cu2+污染为例的复合污染,无论在有或无草酸存在的条件下均对DnBP的降解无显著影响。在纯水溶液中,25 mmol?L~(-1)的NO3-有效地利用300～400 nm的紫外光降解DnBP,然而在土壤泥浆中NO3-的存在并不影响DnBP降解。研究表明,在表层红壤接受光照的情况下,有机污染物DnBP可以在红壤中发生光催化降解。     

两种离子液体对Cd2+在四种土壤上吸附的影响

研究了2,3-吡啶二羧酸和咪唑-4,5-二羧酸两种离子液体阳离子部分对Cd~(2+)在四种不同性质土壤上吸附的影响。结果表明,离子液体的存在显著影响了Cd~(2+)在土壤中的吸附,与对照相比,添加1 mmol·L-12,3-吡啶二羧酸使得Cd~(2+)在武进漂洗型水稻土、吴县潴育型水稻土、南京黄褐土和宜兴棕红壤四种土壤上的最大吸附量分别降低209、834、667、509 mg·kg~(-1),而添加1 mmol·L~(-1)咪唑-4,5-二羧酸使Cd~(2+)最大吸附量分别降低226、54、124、81 mg·kg~(-1),2,3-吡啶二羧酸对Cd~(2+)在供试土壤上吸附量的影响显著大于咪唑-4,5-二羧酸。基于离子选择电极分析了平衡液中自由态Cd~(2+)含量,发现两种离子液体都能与Cd~(2+)络合,从而降低平衡液中Cd~(2+)含量,其中2,3-吡啶二羧酸与Cd~(2+)的络合能力大于咪唑-4,5-二羧酸。两种离子液体进入环境,会使Cd~(2+)在土壤上的吸附量减少,从而增加Cd~(2+)的移动性和环境风险。     

草酸对镉污染土壤油葵生物量及土壤酶活性和镉形态的影响

探究草酸浓度与施入时间对Cd污染土壤酶活性、Cd形态及油葵生物量的影响。采用盆栽试验,以油葵为供试植物,研究了不同草酸施用浓度(1、2、3、4、5 mmol·kg~(-1)和6 mmol·kg~(-1))和施入时间(出苗后20、30、40、50 d)对土壤酶活性、油葵干物质量及土壤Cd形态的影响。结果表明,施用草酸提高了土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性,比CK分别提高4%～84.4%和2%～147%。草酸提高了油葵地上部分及根干生物量,比CK处理分别提高7%～126%和11.4%～139%;施用2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,地上部和根干质量较高,在出苗后30～40 d时施入草酸,地上部和根干质量较高。草酸降低了土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度;施入2～3 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低,在出苗后30～40 d时施加草酸,可交换态、铁锰氧化物结合态及有机物结合态Cd浓度较低。在油葵出苗后30 d时施入4 mmol·kg~(-1)浓度草酸,土壤Cd去除率最高,相比CK提升89.2%;草酸可有效提高油葵修复Cd污染土壤能力,具有一定的应用潜力。     

低分子有机酸去除猪粪中铜锌的效率研究

为探究低分子有机酸对猪粪中重金属的去除效果,通过振荡浸提法研究了柠檬酸、酒石酸、草酸和苹果酸在不同浓度、时间、pH值和固液比条件下对猪粪中Cu和Zn的去除效果。结果表明,猪粪中Cu、Zn的去除率均随有机酸浓度的增加呈线性上升趋势。当有机酸浓度为0.20 mol·L-1时,草酸作用下的Cu和Zn去除率分别为42.37%和47.63%,而柠檬酸作用下二者分别为27.19%、77.17%。动力学试验表明,猪粪中Cu、Zn去除率随反应时间的延长呈倒数上升趋势,在240 min时二者均达到较高去除率;Cu、Zn的去除主要在酸性条件下进行,在pH值为2.00时它们的去除率分别高达41.89%和68.14%,而后随pH值增加而迅速降低;固液比为1∶10时二者均可达到较高去除率。此外,猪粪经有机酸浸提后呈酸性,且TP和TK含量显著降低,分别为8.97~10.87 g·kg~(-1)和4.97~6.23 g·kg~(-1),但其TN含量无显著变化,且有机质含量相对略微增加。由此可知,低分子有机酸是一种能有效修复猪粪Cu、Zn污染的潜力材料。     

土壤中铜与阿特拉津交互作用下的吸附行为研究

农业土壤中重金属-有机农药复合污染普遍存在,以常见的重金属污染元素铜和具有代表性的三嗪类除草剂阿特拉津(AT)为目标物,通过批量平衡吸附实验考查了两者共存时的吸附等温线变化,并对交互作用下离子强度、有机质含量和p H值等因素对两者吸附过程的影响进行了研究,以期揭示铜与阿特拉津吸附过程的交互作用规律以及土壤环境因子对吸附交互作用的影响。结果表明:在土壤-水体系中,AT和Cu2+的吸附行为发生了交互影响,Cu2+的存在减小了土壤中AT的吸附;低浓度的AT明显抑制了Cu2+的吸附,而在较高浓度时(≥5 mg·L-1),抑制作用随AT浓度增加而减弱。交互作用下,有机质含量的影响与单一吸附情况相同,有机质含量减少,两者的吸附量皆下降;离子强度和p H值的影响与单一污染相比有所变化,两者的吸附量皆随离子强度增加而减少,其中AT的变化趋势与单独存在时相反;实验范围内,酸性条件对土壤吸附铜的抑制作用变得不再明显。     

不同种类小分子有机酸对砖红壤磷素形态转化的影响

【目的】明确有机酸的作用机制,为提高酸性红壤累积态磷素(P)可利用率提供科学依据。【方法】采用室内模拟试验研究了草酸、柠檬酸、苹果酸为代表的小分子有机酸对砖红壤磷素形态的影响。【结果】柠檬酸处理抑制了树脂交换P(P1)的解吸,而水(对照)、草酸和苹果酸处理促进了P1的解吸;在培养前期,3种有机酸抑制了NaHC_O3提取态无机P(P2)的活化,柠檬酸抑制作用最强,草酸抑制作用最弱;3种有机酸处理在整个培养时期均表现为活化NaHC_O3提取态有机P(P3)的作用,其中草酸活化能力最强;3种有机酸促进了NaOH提取态无机P(P4)的活化,其中草酸活化作用最强;3种有机酸抑制NaOH提取态有机P(P5)的活化;在整个培养时期,3种有机酸都表现为抑制稀盐酸提取态P(P6)、浓盐酸提取态无机P(P7)、浓盐酸提取态有机P(P8)和残留态P(P9)活化的作用。【结论】3种有机酸在不同培养时期对土壤磷形态的作用不同,草酸活化能力最强,其次是苹果酸,最后是柠檬酸。