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天然有机质(NOM)在土壤、沉积物和水体等环境中无处不在,其中富里酸和胡敏酸是主要形态。富里酸及胡敏酸活性高,易与天然矿物颗粒和金属离子发生相互作用,影响矿物的表面化学特性以及金属离子的形态与迁移性,进而在控制环境中金属离子的生物有效性和毒性等方面起重要作用。本文主要综述了富里酸和胡敏酸等NOM和金属离子在矿物表面共吸附特性与主要影响因素,归纳了表面络合模型和现代光谱技术在上述三元体系研究中的应用及其反应机制研究进展。NOM在较大程度上改变了金属离子在矿物表面的吸附特性和反应机制,并受体系pH、金属离子类型和浓度、NOM浓度、NOM和金属离子的添加顺序、矿物类型等因素的影响。低pH时,NOM通常促进矿物对金属离子的吸附。NOM和金属离子在矿物表面的共吸附机制包括:NOM和金属离子竞争吸附表面活性吸附位点;在溶液中形成NOM-金属离子络合物;形成金属离子桥接矿物表面位点与NOM的A型三元络合物(矿物-金属离子-NOM)或NOM联接矿物表面与金属离子的B型三元表面络合物(矿物-NOM-金属离子);静电作用改变表面电荷特征。最后展望了天然有机质等配体与金属离子在矿物表面共吸附有关的研究热点和方向。 相似文献
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针铁矿-高岭石二元体的微观结构与形成机制 总被引:3,自引:0,他引:3
制备了针铁矿-高岭石复合物,以其混合物为对照,分析了它们的微观结构与形成机制。结果表明,复合物中的针铁矿较好地包被在高岭石表面,而混合物中两固相之间的包被作用微弱。相对针铁矿和高岭石两单体而言,二元体中针铁矿和高岭石的主要晶面间距没有明显变化;复合物的孔体积增多、平均孔径减小,混合物的孔体积和平均孔径都接近两单体的平均值;两种二元体的表面分形度(D)增大,且D混合物>D复合物。红外光谱显示,二元体中≡Fe-OH的振动频率升高,而≡Al-OH、Al-O、Si-O和Fe-O的振动频率降低;高岭石与针铁矿胶结后,核磁共振波谱中29Si和27Al的化学位移均向正方向移动。根据波谱分析的结果推断,针铁矿与高岭石的胶结主要通过针铁矿表面≡FenOH2(n/2)+(n=1,2,3)与高岭石表面≡Si-OH、≡Al-OH02.5+等Lewis酸之间的阳离子交换、高岭石表面≡Si-O-和≡Al-OH0.5-与针铁矿表面铁羟基(≡Fe-OH)间的阴离子交换以及高岭石表面O与针铁矿表面Fe间的配位等作用而实现,其胶结力主要为氢键和静电引力。复合物中≡Fe-OH、≡Al-OH等主要基团的振动频率以及29Si、27Al的化学位移的漂移均大于混合物中的变化量,说明复合物中针铁矿与高岭石间的胶结强度大于混合物中两固相间的胶结作用。 相似文献
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不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)吸附与解吸的比较研究 总被引:6,自引:0,他引:6
对两种可变电荷土壤的研宄表明,土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随pH的增加而增加,但Cu(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增加而减小,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)与Cd(Ⅱ)吸附量之间的差值随pH增大呈增大趋势.土壤吸附的Cd(Ⅱ)的解吸量随吸附平衡液pH的增加而增加;但Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸量先随pH增加而增加,在某一pH时达最大,随后再逐渐减小.3种重金属离子在可变电荷土壤中吸附和解吸行为的不同特征是pH导致的土壤表面电荷的变化和离子水解程度的变化共同作用的结果.本文的研究结果对可变电荷土壤中重金属的控制和污染土壤的修复具有一定的指导意义. 相似文献
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江汉平原不同土地利用方式下农田土壤有机碳组成特点 总被引:2,自引:0,他引:2
以江汉平原四湖地区的果园、旱地、水田和水旱轮作等土壤为研究对象,通过分析其总有机碳与活性有机碳含量、腐殖质与轻重组组成特点,以期阐明不同土地利用方式对农田土壤有机碳组成的影响。结果表明:不同利用方式下表层土壤有机碳含量差异较大,其中以水田最高、果园最小,随着土壤剖面深度的增加,有机碳含量逐步降低;腐殖质占总有机碳比例较高,其中果园和旱地大于0.91,水旱轮作略低,而水田仅为0.78;不同利用方式下,各形态的腐殖质碳含量存在差异,活性较高的富里酸在水田和水旱轮作土壤中含量相对较高;稳定性有机碳占总有机碳的百分比大小顺序为:水旱轮作≈旱地>果园>水田,轻组组分在各利用方式下表现为:水田>旱地>果园>水旱轮作,而水旱轮作下重组碳容量占总有机碳的百分比最高。这表明水旱轮作既有利于土壤有机碳的积累,又利于土壤有机碳稳定性的增加。上述结果可为该区土壤管理措施的制订提供科学参考。 相似文献
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次生碳酸盐结核的物质组成及元素富集特点 总被引:1,自引:0,他引:1
以黄土高原南缘武功次生碳酸盐结核为研究对象,通过分析各级结核中有机质和碳酸盐的分布特征、粒度及矿物组成,结合酸溶性元素分析,明确次生碳酸盐结核的形成过程及元素富集特点。结果表明,黄土高原南缘武功全新世古土壤发育期间形成的碳酸盐结核主要由粒径250μm结核和粒径50μm结核相互胶结而成。次生碳酸盐首先在粘粒及细粉粒表面淀积,土壤颗粒间的孔隙随着淀积的进行逐渐被次生碳酸盐填充,碳酸盐结核逐渐形成并不断生长。随着结核的生长,碳酸盐含量大幅增加,从而稀释降低了有机质含量;同时,其颗粒组成逐渐变粗,粘土矿物含量减少。各级结核中酸溶性元素均以钙(61.03~207.36g/kg)为主,且与碳酸盐含量呈正相关,因此,CaCO_3是结核中碳酸盐的主要形式。此外,酸溶性元素中含有一定量的次生无定形硅(8.90~10.70g/kg)和铝(2.78~5.06g/kg)以及粘土矿物中的钾(3.34~4.32g/kg)和镁(2.22~3.64g/kg);同时含有少量可溶性盐中的钠(0.70~0.85g/kg)。 相似文献
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氧化锰矿物是土壤和沉积物中的重要组分,在土壤中的含量一般不超过10g kg-1。但其颗粒细小,常以膜状赋存于土壤颗粒表面,并在土壤界面的化学反应中起着重要作用;其电荷零点(PZC)低、比表面积大、负电荷量多,对某些重金属元素有吸附固定作用,影响并决定着它们在土壤和沉积物中的浓度、形态、化学行为及生物毒性[1~10]。氧化锰矿物对重金属离子的吸附特性一直是许多土壤与环境科学工作者研究的重点,其吸附顺序一般为:Pb>Cu>Mn>Co>Zn>Ni>Ca>Mg,并普遍认为是专性吸附[3~5]。其专性吸附机理常有配位、内层交换、水解—吸附、表面络合和同晶替代等理论[3]。在土壤pH通常范围内,表面带正电 相似文献
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吸附行为是土壤中最常见、最重要的物理、化学现象之一.已有研究主要涉及土壤及不同组分对离子吸附容量的大小、吸附形态、吸附动力学等.由于测试手段的限制,关于被吸附态离子在土壤固相表面的形貌少有报道.随着表面测试技术及纳米技术的发展,原子力显微镜(AFM)被应用到土壤学领域.此技术是通过测量物体表面和挠性针尖之间的原子力来绘出表面图像.AFM是扫描隧道电镜(STM)的主要拓展,但与STM不同,AFM不仅能观测导体与非导体物质表面结构,还可研究物质表面微观的反应过程[1,2]. 相似文献
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几种可变电荷土壤电荷零点的初步研究 总被引:7,自引:0,他引:7
用电位滴定(PT)法、盐滴定(ST)法和盐滴定-电位滴定(STPT)法3种方法,测定了4种可变电荷土壤的电荷零点(PZC),并对不同方法所得的结果进行了初步比较。棕红壤、红壤、赤红壤和砖红壤由PT法所得的PZC分别为3.10、3.60、3.75和4.40,ST法和STPT法所得的结果相当,PZC分别为2.4,4.1,3.9和4.5。由PT法所得的PZC低于由ST和STPT法所得的PZC,不同方法所 相似文献
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基于文献计量分析的近30年国内外土壤科学发展过程解析 总被引:5,自引:0,他引:5
借助Web of Science和CNKI数据库,利用文献计量学方法定量分析了近30年来国内外发表的土壤科学文献,研究了土壤科学不同时期(1986—1995、1996—2005、2006—2013年)的发展与演变过程,对比了国内外土壤科学发展的异同点。早期的国际土壤科学是以土壤肥力主导的农田土壤学研究,逐渐转向以生态环境为核心的问题导向研究,强调土壤生物驱动的土壤过程研究;而我国土壤科学研究更注重区域特色,以地力提升、土壤侵蚀与水土保持、土壤污染与修复等问题导向更加明确,发展过程中学科间的交叉与融合不断增强。本论文期望以文献计量学的分析方法客观评价土壤科学发展的脉络,把握学科发展前沿,提升土壤科学研究的创新能力,从而推动我国土壤科学的发展。 相似文献