酸雨和有机配体EDTA对稀土在土壤中吸附和解吸的影响

研究了在模拟酸雨和有机配体EDTA的影响下,红壤对稀土元素Ce、La、Nd、Pr的吸附和解吸。结果表明,稀土元素在红壤中的吸附等温线符合Langmuir等温吸附式。采用酸雨-EDTA溶液作解吸剂时,解吸量随着吸附量的上升而升高。在低吸附量区域,EDTA的络合效应明显;在高吸附量区域,解吸溶液中H+的解吸作用明显。稀土的解吸曲线特征方程随着稀土与EDTA络合条件稳定常数的下降和解吸溶液的pH降低,由二次项函数式向幂函数式转化。     

酸雨对稀土在土壤中吸附和解吸的影响

研究了在酸雨影响下,红壤对稀土元素Ce、La、Nd、Pr的吸附和解吸。结果表明,稀土元素在红壤中的吸附等温线符合Langmuir等温吸附式。用酸雨作为解吸剂时,随着酸雨的pH值下降,稀土元素的解吸量升高;稀土元素的解吸率与酸雨的pH值紧密相关,相关方程可用y=a·ebx来描述;稀土元素解吸率的大小顺序为:La>Pr>Ce>Nd。     

土壤和土壤矿物对氯磺隆的吸附

用批量法研究了人工合成的铁、铝氧化物以及砂页岩发育的红壤对氯磺隆的吸附。结果表明: 1)在相同的条件下,氯磺隆在铁、铝氧化物和砂页岩发育的红壤中的吸附量随其浓度的升高而增加,氯磺隆吸附量的顺序为:铁氧化物<铝氧化物<红壤; 2)氯磺隆在铁、铝氧化物和砂页岩发育的红壤中吸附量随pH值的升高而减小。这些情况均与矿物及其组成有关。     

两种表面活性剂对污染土壤中重金属的萃取研究

选取2种非离子型表面活性剂Tween80和TritonX-100,设定0.5%、1.0%、3.0%、5.0%不同浓度和4.0、6.8、8.0、10.0不同pH值,对受重金属污染的土壤进行萃取试验。结果表明:Tween80溶液的浓度越高,pH值越低,对重金属的萃取效果越好,对重金属的萃取能力大小顺序为Cu>Cd>Zn>Pb;TritonX-100溶液的浓度越低,pH值越低,对重金属去除效果越好,对重金属的萃取能力大小顺序为Cu>Pb>Zn>Cd。2种表面活性剂相比较,Tween80对Cu和Cd的萃取效果比TritonX-100的萃取效果好;TritonX-100对Pb的萃取效果比Tween80的萃取效果好。Tween80和TritonX-1002种表面活性剂对重金属的萃取效率都偏低,用于重金属污染土壤修复不大可行。     

两种表面活性剂对污染土壤中重金属的萃取研究

选取2种非离子型表面活性剂Tween80和TritonX-100,设定0.5%、1.0%、3.0%、5.0%不同浓度和4.0、6.8、8.0、10.0不同pH值,对受重金属污染的土壤进行萃取试验。结果表明:Tween80溶液的浓度越高,pH值越低,对重金属的萃取效果越好,对重金属的萃取能力大小顺序为Cu>Cd>Zn>Pb;TritonX-100溶液的浓度越低,pH值越低,对重金属去除效果越好,对重金属的萃取能力大小顺序为Cu>Pb>Zn>Cd。2种表面活性剂相比较,Tween80对Cu和Cd的萃取效果比TritonX-100的萃取效果好;TritonX-100对Pb的萃取效果比Tween80的萃取效果好。Tween80和TritonX-1002种表面活性剂对重金属的萃取效率都偏低,用于重金属污染土壤修复不大可行。     

3种萃取剂对土壤重金属的去除及其对重金属有效性的影响

通过重金属污染土壤的浸泡试验,比较了HCl、柠檬酸、EDTA3种萃取剂对污染土壤中3种重金属Pb、Cd、Zn的去除能力,并研究了这3种萃取剂的萃取对土壤重金属有效性的影响。结果表明,随着浓度的提高,3种萃取剂对Pb、Cd、Zn的去除作用增强。EDTA去除3种重金属的能力远远大于其他2种萃取剂。HCl和柠檬酸对3种重金属去除率的顺序均为Cd>Zn>Pb,EDTA溶液对3种重金属去除率的顺序为Pb>Cd>Zn。HCl和柠檬酸萃取提高了土壤Pb的有效性,降低了Cd、Zn的有效性。EDTA萃取降低了土壤Pb、Cd、Zn的有效性,并且这3种重金属的有效性低于HCl和柠檬酸的处理。可见,EDTA作为治理重金属污染土壤的萃取剂比HCl和柠檬酸更合适,HCl和柠檬酸虽然也能明显地去除土壤中的重金属,但它提高土壤Pb的有效性的效应值得注意。     

不同体系中不同土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附能力的比较

用等比例和不等比例2种方式比较了长江三角洲和珠江三角洲地区4种水稻土和1种红壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)3种重金属离子的单一吸附和竞争吸附情况。结果表明,在不等比例下(Cu∶Pb∶Cd=10∶10∶1),无论是在单一体系还是在竞争条件下,4种水稻土对Pb(Ⅱ)的吸附量均大于其对Cu(Ⅱ)的。在等比例下(Cu∶Pb∶Cd=1∶1∶1)水稻土对3种重金属的亲和力的相对大小为:Pb>Cu>Cd。在红壤体系中,低pH(pH4.2)时土壤对3种重金属离子的吸附亲和力的大小顺序与水稻土相同,但在较高pH时(pH5.2)其顺序为Cu>Pb>Cd。这一变化与红壤对Cu的吸附量随pH的增加幅度大于对Pb的有关。竞争条件下土壤对重金属离子的吸附量均比单一体系中的低,在等比例竞争条件下土壤对Cu和Pb的吸附量的减小幅度比不等比例条件下更大。红壤在pH4.2时对3种重金属离子的吸附量比水稻土中的低得多,但在pH5.2时红壤对重金属离子吸附量的增幅又比水稻土中的大得多。表明土壤无机矿物在重金属吸附中起主导作用,土壤的粘土矿物组成和CEC的大小对重金属吸附有重要影响。     

壳聚糖和EDTA对污染土壤中Pb的解吸作用研究

通过吸附-解吸试验分别研究了壳聚糖和EDTA对污染棕红壤土中Pb的解吸作用。结果表明,壳聚糖螯合剂及EDTA均能显著提高棕红壤中吸附态铅的解吸效率,增加解吸溶液中Pb的浓度。壳聚糖对污染土壤中Pb的解吸作用随着壳聚糖加入量的增大而增大,在达到一定浓度时提取率达到最高值,最后趋向平缓,而提取液pH值的变化对提取率影响较小;EDTA的提取率随其加入量增大而增加,然后趋缓,而提取液pH的增加提取率则呈先下降后上升的趋势,在pH为3时最低。壳聚糖与EDTA比较而言,两者的提取率比较接近。     

低分子有机酸去除土壤中重金属条件的研究

采用化学萃取实验,以湖南郴州柿竹同和湖南衡阳水口山矿区的重金属污染农田土壤为研究对象,采用柠檬酸、草酸、酒石酸作为低分子有机酸萃取剂,在一定的条件下对污染土壤中重金属进行萃取实验,确定各个单因素的适宜条件.结果表明,对于湖南郴州和衡阳两个污染地区土壤运用化学萃取技术萃取重金属来进行土壤修复是实际可行的;柠檬酸、酒石酸、草酸对各种土壤中的重金属都表现出了良好的萃取能力,是高效的土壤重金属萃取剂;单因素的适宜萃取条件为100 mmol·L-1有机酸溶液,固液比1:5,恒定温度35℃,pH为3,反应时间24 h,且萃取率随着电解质浓度的增大而提高;土壤中重金属存在形态与萃取效果有一定的相关性,稳定态(残渣态、硫化物和有机结合态、铁-锰氧化物结合态)金属含量高,表现为较低的萃取率;反之,萃取率高;柠檬酸、草酸、酒石酸3种萃取剂均能有效地降低衡阳污染土壤中的重金属浓度,3种萃取剂的萃取效率依次为酒石酸>草酸>柠檬酸.     

不同淋洗剂对污染土娄土中Cu、Pb的淋洗修复研究

【目的】研究不同条件下螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)、柠檬酸(CIT)和阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、生物表面活性剂鼠李糖脂(RL2)对污染土娄土中铜、铅的淋洗效果,并对淋洗机制进行探讨。【方法】以铜、铅单一污染的土娄土为研究对象,分别加入2种螯合剂(EDTA、CIT)和2种表面活性剂(SDS、RL2),采用批次试验方法,分析淋洗剂浓度、pH、背景电解质(NaNO3和NaCl)、水(mL)土(g)比、淋洗次数对污染土娄土中Cu和Pb的淋洗百分率的影响,探索不同淋洗剂淋洗污染土娄土中Cu和Pb的最佳条件。【结果】在相同浓度下,EDTA和CIT对污染土娄土中Cu的淋洗百分率明显高于其他淋洗剂,EDTA对Pb的淋洗百分率明显高于其他淋洗剂。淋洗4次后,4种淋洗剂对污染土娄土中Cu的淋洗能力由大到小为CITEDTARL2SDS,对污染土娄土中Pb的淋洗能力为EDTARL2CITSDS。EDTA和CIT溶液淋洗土娄土中Cu和Pb的最适条件为:水土比20(mL)∶1(g)、淋洗剂浓度0.01mol/L、pH=7、无背景电解质;当水土比为20(mL)∶1(g)、RL2溶液浓度为0.02mol/L、pH=8、无背景电解质条件下,RL2对污染土娄土中Cu、Pb的淋洗效果最佳。【结论】EDTA、CIT和RL2可以有效去除污染土娄土中的Cu,EDTA可作为石灰性污染土娄土中Pb的最佳淋洗剂,而SDS不宜作为污染性土壤的淋洗剂。     

螯合剂和鼠李糖脂联合淋洗污染土壤中Cd

采用pH为4.31的土壤,制备3种Cd浓度水平的模拟污染土壤,研究了螯合剂和鼠李糖脂对土壤中Cd的淋洗特征,探讨了乙二胺四乙酸二钠(EDTA)和鼠李糖脂联合淋洗土壤中Cd的形态变化。结果表明,在淋洗剂浓度为0.025 mol·L~(-1)、初始pH为7时,EDTA、乙二胺二琥珀酸(EDDS)和柠檬酸(CIT)淋洗分别在220、140、60 min达到平衡,EDTA的淋洗效果最好,其对0.38、0.69、0.93 mg·kg~(-1)Cd污染土壤的最大淋洗率分别达到93.16%、93.62%和94.09%;淋洗过程符合准二级动力学模型,淋洗速率常数表现为0.38 mg·kg~(-1)Cd污染土壤0.69 mg·kg~(-1)Cd污染土壤0.93 mg·kg~(-1)Cd污染土壤。当EDTA和鼠李糖脂(浓度均为0.025 mol·L~(-1))的体积比为1.5∶1时,3种土壤中Cd的淋溶率分别为85.45%、89.25%和93.88%,淋洗平衡时间为50 min。EDTA和鼠李糖脂联用能够有效淋洗污染土壤中的交换态、碳酸盐结合态和有机结合态Cd,可能的作用机制是EDTA的螯合作用和鼠李糖脂的胶束增溶作用产生的协同效应。     

模拟酸雨淋溶下中原地区幼褐土壤中营养元素的流失规律研究

[目的]研究酸雨对中原地区土壤中氮、磷、钾的淋溶特性的影响,以期为土壤养分缺失的综合防治和土壤酸化的控制提供科学依据。[方法]取郑州地区土壤作为试验土样,配制模拟酸雨进行淋溶试验。[结果]土壤中总氮、总磷和总钾的淋失量随酸雨pH增大而下降;与对照相比,不同酸度酸雨对磷、钾淋失量均无显著差异,而且淋失量很少。随着模拟酸雨淋滤速率的降低,土壤中N、P、K淋失量均增大,且增大幅度显著,在同一pH和同一淋滤速率条件下土壤中营养元素溶出量大小顺序均为N〉P〉K。[结论]强酸性酸雨会促进土壤营养元素的淋失,相对来说土壤中磷、钾对酸雨不敏感。长期的酸雨淋洗会导致土壤养分库的损耗,造成土壤养分贫瘠。     

柱淋滤-巯基改性坡缕石钝化组合对弱碱性土壤镉铅污染控制效应

为研究弱碱性土壤镉(Cd)、铅(Pb)污染的控制技术,本文开展室内柱淋滤和巯基改性坡缕石钝化试验,探究柱淋滤-钝化组合对弱碱性土壤Cd和Pb污染控制效应。结果表明,乙二胺四乙酸(EDTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)对弱碱性土壤Cd和Pb的淋滤效果优于谷氨酸二乙酸(GLDA),适宜淋滤浓度为3 mmol·L^-1。其中,EDTA、EDDS对土壤中Cd和Pb的总淋出率分别为58.60%和30.60%、44.78%和24.33%。随淋滤液体积的增加,淋出液pH值均逐渐增加,在淋出液体积为400 mL后逐渐趋于稳定。与原土相比,采用H2O、EDTA、GLDA和EDDS淋滤后,土壤中DTPA提取态Cd和Pb含量分别降低32.09%和16.08%、67.16%和33.64%、33.58%和18.93%、75.37%和51.15%。淋滤后土壤经0.3%巯基改性坡缕石(MPAL)钝化后DTPA提取态Cd和Pb浓度显著降低,与H2O+MPAL组合处理相比,EDTA+MPAL、GLDA+MPAL和EDDS+MPAL组合处理后土壤中DTPA提取Cd和Pb含量降低率分别为98.26%和48.01%、97.88%和45.80%、98.26%和55.59%。巯基改性坡缕石钝化可将土壤中可交换态和碳酸盐结合态Cd和Pb转变为稳定的铁锰氧化态Cd和Pb。研究表明:EDDS+MPAL组合效果较好,可显著降低土壤Cd和Pb总量和可交换态Cd和Pb含量,实现对弱碱性中重度Cd和Pb污染土壤重金属总量减少和有效态含量降低的减总降效双重控制作用。     

皂苷与EDTA复合淋洗污染塿土中Cu、Pb的效果研究

采用振荡和柱淋洗方法,选用生物表面活性剂皂苷和螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA)作淋洗剂,研究了EDTA、皂苷及其复合液对污染塿土中重金属Cu、Pb的淋洗效果,并比较不同淋洗剂淋洗前后重金属的形态变化特征。结果表明:EDTA浓度为0.5、1.0 mmol·L-1时与不同质量浓度皂苷复合振荡淋洗Cu、Pb时表现为协同作用,对Pb的协同作用尤为明显;EDTA浓度大于5.0mmol·L-1时,与不同质量浓度皂苷复合淋洗Cu、Pb表现为拮抗作用。1.0 mmol·L-1EDTA、50 g·L-1皂苷及其复合淋洗液(1.0 mmol·L-1EDTA与50 g·L-1EDTA)对土柱中Cu、Pb的累积淋洗量均随着淋洗液体积的增大而逐渐增加;1.0 mmol·L-1 EDTA与50 g·L-1皂苷复合淋洗土柱中Cu时表现为协同作用,其对单一及复合污染塿土中Cu的累积淋洗百分率分别为23.59%和21.57%,对Pb的累积淋洗百分率分别为27.59%和24.92%。柱淋洗前后重金属形态分级结果表明,EDTA、皂苷及其复合淋洗液能有效去除碳酸盐结合态、有机结合态和硫化物残渣态重金属Cu、Pb;EDTA与皂苷及其复合淋洗液可显著活化污染塿土中的重金属Cu、Pb,有望与植物修复技术联用修复重金属污染塿土。     

红壤中稀土元素结合形态的研究及其意义

本文对五个不同母质来源的红壤剖面层中稀土元素的结合形态进行了研究，统计表明稀土元素的各种结合形态中以残渣态为主，其次为铁锰氧化物结合态，大部分稀土元素的可交换态、碳酸盐结合态、有机质结合态及酸溶态含量较为接近。各剖面层中稀土元素结合形态的变化大致可分为两类，一类以表层含量较高，如有机质结合态；另一类以深层含量较高，如可交换态、碳酸盐结合态、残渣态和酸溶态，而铁锰氧化物结合态变化较复杂，但主要集中在深层。不同母质对不同稀土元素的各种结合形态亦有一定的制约作用，表现为某些稀土元素的一些结合形态在一种或几种母质的红壤中占主导地位。本文还对稀土元素的各种结合形态与红壤的硅酸盐成分及其有机质含量、ｐＨ值间进行了相关分析，认识到结合形态与红壤本身成分间的密切关系。     

模拟酸雨对稀土在土柱中的迁移和形态变化的影响

采用人工土柱淋溶试验方法，研究了模拟酸雨对短期污染和长期污染土柱中稀土元素迁移和形态分布的影响。结果表明，在酸雨淋溶下，长期污染土柱中的稀土元素较短期污染土柱更容易向下迁移；红壤表层中稀土元素的生物有效态增加；在短期污染土柱的表层，稀土元素有较高的生物可利用性；在长期污染土柱中，稀土元素的生物可利用性也增加。     

低分子量有机酸及其共聚物去除土壤重金属研究

为探究低分子有机酸以及其共聚物对土壤中重金属的去除效果,通过振荡淋洗法研究了富马酸和丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物在不同浓度、pH和时间条件下对土壤中Cd、Pb和Zn的去除率,并采用传统人工螯合剂乙二胺四乙酸做对比。结果表明,土壤中Cd、Pb和Zn的去除率随着有机酸浓度的增加呈现先上升后趋于平稳的趋势。丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物和富马酸在浓度为10 g·L-1时对Cd、Pb和Zn的去除率分别为54.75%、69.60%、51.42%和42.03%、55.00%、46.97%,乙二胺四乙酸对Cd和Pb的去除率与富马酸趋于一致,但其对Zn的去除率显著低于富马酸(P0.05),仅为34.11%。两种有机酸对重金属去除率受pH的影响较大,其在pH为4~5时能有效去除土壤中Cd、Pb和Zn;富马酸在60 min时达到最大去除率,而丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物在大于120 min时去除率最高。此外,经过两种有机酸和人工螯合剂乙二胺四乙酸淋洗后,土壤中Cd、Pb和Zn的可交换态和碳酸盐结合态含量大幅度下降。因此,富马酸和丙烯酸-2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸共聚物对重金属污染土壤具有潜在修复能力。     

氮掺杂碳纳米粒子对红壤中氮损失及盐基离子的影响

采用室内模拟装置淋溶土柱的方法,研究了氮掺杂碳纳米粒子(N-CNPs)配施尿素对红壤中尿素氮损失和土壤盐基离子的影响。结果表明:N-CNPs伴随尿素施入红壤后,在p H4.38的模拟酸雨多次淋溶条件下,能显著降低红壤氮素损失率;氮素损失率与N-CNPs的施用量呈正相关,15‰N-CNPs配施尿素处理总氮损失率仅为单施尿素处理的49.45%;5‰N-CNPs用量所表现出的氮素损失率与5%双氰胺(DCD)处理结果相近。N-CNPs施用后,土壤交换性阳离子淋失量降低,具体表现为Ca2+Mg2+Na+K+,p H值和盐基饱和度(BS)升高,且与N-CNPs用量呈显著正相关(P0.05)。这些结果表明,土壤p H值和BS的改善可能是N-CNPs施用于红壤后引起土壤氮素淋失降低的原因之一。     

不同母质发育红壤上玉米生长与土壤pH、交换性铝、交换性钙的关系

为探明红壤酸害的机理,采集了三种母质发育的红壤,经酸度调控后进行玉米盆栽试验。研究结果表明,玉米生物量与土壤pH的关系:土壤pH临界点为5.5左右,母质不同,临界点略有差异。土壤pH小于pH临界点时,玉米生物量随土壤pH的增加而线性增加,大于pH临界点时,玉米生物量基本保持不变(第四纪红土)或略有下降(板页岩、红砂岩)。土壤pH与交换性铝含量的关系:当土壤pH小于pH临界点时,随着土壤pH的增加,交换性铝含量直线下降;当土壤pH大于pH临界点时,交换性铝含量接近0,基本保持不变。土壤pH与交换性钙含量关系:第四纪红土土壤交换性钙含量随土壤pH增加线性增加;当土壤pH大于pH临界点时,板页岩、红砂岩土壤交换性钙含量随土壤pH呈线性增加,当土壤pH小于pH临界点时,土壤交换性钙含量基本保持不变,其值很小。不同母质发育的红壤,其土壤pH及交换性铝、交换性钙含量的临界值分别为第四纪红土:5.48及0.14、4.59 cmol·kg~(-1);板页岩:5.82及0.16、5.46 cmol·kg~(-1);红砂岩:5.54及0.13、3.06 cmol·kg~(-1)。