Cd/Cu/Pb对磺胺嘧啶在土壤中吸附迁移的影响

通过室内批平衡实验和土柱出流实验,探讨了不同浓度镉(Cd)及相同浓度的Cd、铜(Cu)、铅(Pb)对磺胺嘧啶在土壤中吸附、迁移的影响,并分别用Freundlich、Langmuir、Linear方程及Hydrus-1D中的单点和两点吸附模型模拟其在土壤中的吸附、运移过程。结果表明:当Cd浓度为10.0mg·kg~(-1)时促进磺胺嘧啶的吸附;Cd浓度为1.0、300.0mg·kg~(-1)时抑制磺胺嘧啶吸附;Cd浓度为100.0 mg·kg~(-1)时对磺胺嘧啶的吸附无影响;300 mg·kg~(-1)的Cd、Cu、Pb存在时,磺胺嘧啶吸附量大小顺序为:CdCuPb。土柱出流实验中,当Cd浓度为10.0mg·kg~(-1)时,磺胺嘧啶在土柱中的迁移速度最慢,其他浓度对迁移影响不明显;Cd、Cu、Pb相比较而言,Cu存在时磺胺嘧啶的迁移最快,Cd存在时迁移最慢。在对静态吸附特征的拟合过程中,Linear方程拟合效果最好,决定系数R~2均在0.98以上;Hydrus-1D模拟时,两点模型可更好地拟合磺胺嘧啶的运移特征,R~20.907,均方根误差RMSE0.051,瞬时吸附f所占分数较高,说明磺胺嘧啶在迁移过程中存在较大程度的瞬时吸附。     

砂质壤土中重金属离子运移阻滞系数的模拟

采用批量平衡吸附实验对重金属铜离子在砂质壤土中的吸附特性进行研究，计算出铜离子在饱和砂质壤土中运移的阻滞因子R；同时，由易混合置换实验中测定的铜离子穿透曲线结合示踪剂Cl^-的出流动态，应用CXTFIT2.1软件，通过求解对流-弥散方程的逆问题对铜离子在砂质壤土中的阻滞参数进行模拟，拟合值与实测结果的对比表明，拟合值具有较高的精度。     

地下环境中胶体促使下的污染物运移研究进展

大量的研究证据表明,胶体能促使地下环境中污染物的运移。胶体的沉积、释放和运移等动力学过程受许多因素的控制,如胶体的表面性质(亲水或疏水)、胶体的稳定性、水溶液的化学组分、离子强度、pH值和水的流速等。许多研究者已提出了考虑不同影响因素的模型从理论上或用实验室土柱试验来模拟胶体的运移行为。在未来应加强野外条件下不同类型的天然介质中胶体促使下污染物运移的影响因素、作用机制和运移过程的研究,这有助于人们提出有效的策略或发展新的治理技术以防止污染的扩大或修复污染,最终达到保护地下环境的目的。     

一种耦合化学反应的溶质运移模型的应用

土壤中的化学作用对溶质运移具有重要影响．离子交换和络合反应是土壤中常见的化学反应。利用室内土柱出流实验对这两种作用下的土壤溶质运移进行了探讨，用CXTFIT软件模拟了不考虑化学反应时的常规溶质运移；用水文地球化学模拟软件PHREEQC进行了耦合离子交换和络合反应运移模型的模拟。结果表明，耦合模型的模拟精度更高，从而也初步证明了耦合模型是成功的。     

根据颗粒大小分布估计土壤水分特征曲线:分形模型的应用

根据UNSODA数据库和文献中的 1 1种质地共 5 5 4个样品的颗粒大小分析和水分特征曲线资料 ,对Tyler Wheatcraft、Brooks Corey和Rieu Sposito三种分形模型在预测土壤水分特征曲线中的适用性进行了研究。结果表明 ,Brooks Corey形式的分形模型预测精度高于其它两种模型。同时本文还指出了这三种模型适用的土壤质地范围 ,即Brooks Corey模型对于中、粗质地的土壤预测效果好于另外两种模型 ,Rieu Sposito分形模型则适用于细质地土壤 ,Tyler Wheatcraft模型的预测误差界于二者之间 ,也适用于中、粗质地的土壤。     

胶体存在时不同质地土壤对锌镉的吸附试验研究

以重金属离子Zn和Cd及胶体为对象,通过等温静态批量平衡吸附试验,分析了3种不同质地土壤对Zn、Cd单一吸附和等量竞争吸附特征,胶体对土壤吸附Zn、Cd的影响,并用Langmuir和Freundlich方程对试验结果进行了拟合。结果表明,随着平衡液中Zn2+、Cd2+浓度的增加,土壤对Zn、Cd的吸附量逐渐增大;3种质地土壤对Zn、Cd吸附量顺序为砂壤>粉壤>壤砂土;Zn2+、Cd2+共存时,土壤对这两种离子的吸附量比单一离子存在的情况下明显下降;胶体存在时抑制了土壤对Zn的吸附,促进了土壤对Cd的吸附;就本试验来说,Freundlich方程拟合效果优于Langmuir方程。     

中国南方两类典型土壤对五价锑的吸附行为研究

研究我国南方两类典型土壤(红壤和棕色石灰土)对五价锑[Sb(V)]的等温吸附、动力学吸附-解吸过程,比较常用动力学方程对吸附动态曲线的拟合效果,采用分级提取方法分析锑在土壤中的结合形态。试验结果表明,酸性红壤对Sb(V)的吸附量(13.8μmol g-1)和吸附速度(0.58μmol g-1h-1)均大于棕色石灰土(9.19μmol g-1;0.38μmol g-1h-1),Sb(V)在红壤表面吸附是一个快速不可逆过程。锑主要以结合较强的Fe、Al氧化物结合态和残渣态存留在两种土壤中,专性和非专性吸附形态含量很低,也说明锑在土壤中以不可逆吸持为主。比较4种动力学吸附方程对实验结果的拟合程度发现,对于红壤而言,浓度较高的情况下Elovich方程(R2=0.96)的拟合性较好,浓度较低的情况下拟二阶动力学方程(R2=0.97、1.00)的拟合性较好;而对于棕色石灰土,在3种浓度下,双常数方程(R2=0.96、0.94、0.93)的拟合性均较好。     

胶体作用下饱和土壤中Cd运移的数值模拟

通过室内土柱出流实验探讨了饱和壤砂土中Cd在SiO2胶体作用下的运移行为,并用对流-弥散方程(Convection-Dispersion Equation,CDE)对实验结果进行了数值模拟。结果表明,土壤中SiO2胶体的存在抑制了Cd的运移,土壤对Cd的吸附以动力学反应为主。耦合Freundlich等温吸附的单点非平衡模型(One Site Nonequilibrium Model,OSM)能较好地模拟Cd在壤砂土中的运移,模拟得到的吸附特性参数β较小,表明壤砂土吸附表面的不均一性较强。SiO2胶体的穿透时间较早,耦合沉淀-释放反应的CDE模型可以很好地描述SiO2胶体在壤砂土中的运移。胶体作用下的CDE模型成功地模拟了SiO2胶体存在时Cd的运移;同时,参数敏感性分析结果表明,胶体对Cd的吸附速率系数kamc、kaic越小,解吸速率系数kdmc、kdic越大,越有利于Cd的运移。     

磺胺嘧啶在原状土柱中的运移特征及模拟

以磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SDZ)为研究对象,通过室内原状土柱(0~15 cm,土柱Ⅰ和15~30 cm,土柱Ⅱ)出流试验探讨了其在不同剖面深度处的迁移特征,运用Hydrus-1D软件对试验结果进行模拟,并对不同流速下磺胺嘧啶在0~200 cm土壤中的迁移行为做了预测。结果表明:SDZ在原状土柱Ⅱ中的穿透曲线相较于原状土柱Ⅰ的发生左移,即较深层土壤中,SDZ的迁移速度更快,这主要是受土壤理化性质,如有机质、阳离子交换量和p H等的影响;两区模型(TRM)模拟的R~20.91,均方根误差RMSE0.061,不动水区域f0.154,其模拟效果优于单点模型(OSM)和两点模型(TSM),表明土壤的不可动区域是吸附SDZ的重要部分。预测结果显示:同一流速时,SDZ浓度峰值随着土壤剖面深度增加而减小,出流时间逐渐增大;同一深度处,当水流速度从0.017 cm min~(-1)增加到0.030 cm min~(-1)再到0.100 cm min~(-1)时,磺胺嘧啶在土壤中的迁移速度不断加快,出流浓度也越来越高,当流速为0.100 cm min~(-1)时,SDZ可快速穿过土层进入地下水,其穿透曲线不再对称,出现拖尾现象。     

咸水/微咸水入渗对土壤渗透性和盐分阳离子运移的影响

在淡水资源短缺的干旱、半干旱及滨海地区,地下微咸水/咸水资源较为丰富。为保障粮食安全和农业可持续发展,需利用微咸水/咸水进行合理灌溉,以缓解淡水资源短缺状况。与此同时,微咸水/咸水灌溉入渗,会引起土壤物理、化学及生物等性质的变化。通过室内土柱出流试验,探讨了灌溉水盐分种类和浓度对土壤渗透性能及盐分阳离子运移的影响。选用灌溉水盐分种类为NaCl、MgCl_2、CaCl_2,浓度为3 g·L~(-1)、5 g·L~(-1)(代表微咸水)、10 g·L~(-1)(代表咸水)。结果表明:土壤对微咸水与咸水的响应机理基本一致,Na~+在土壤中的迁移会导致土壤渗透性的降低;Ca~(2+)、Mg~(2+)在土壤中的迁移会提高土壤的渗透性;且三种离子对表层土壤的影响均大于下层土壤。土壤相对渗透系数K/K_0(K为各时刻计算所得的渗透系数,K_0为初始渗透系数)减小程度与Na~+浓度成正比;Ca~(2+)、Mg~(2+)对土壤渗透性能的影响相似,土壤相对渗透系数增加的程度与Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度成反比,其中Ca~(2+)对提升土壤渗透性的能力强于Mg~(2+);不同条件下土柱整体相对渗透系数与时间及离子浓度均成二次方相关关系;在NaCl溶液入渗过程中,土壤中被置换出来的Ca~(2+)、Mg~(2+)含量随着NaCl溶液浓度的升高而增加,而且随着入渗深度的增加而增大;土壤含盐量取决于入渗水的种类和浓度,在灌溉过程中容易发生土壤积盐的情况,入渗溶液浓度越高,积盐越严重。研究结果对合理开发利用咸水/微咸水灌溉具有一定指导意义。