饱和多孔介质中高岭石胶体和SiO2胶体运移行为比较

胶体在多孔介质中的运移行为不仅取决于胶体本身的性质,同时还受到溶液离子强度、孔隙水流速等物理、化学因素的影响。本文通过室内饱和石英砂柱出流实验,探讨了高岭石胶体(Kaolinite胶体)和SiO2胶体在不同离子强度(0.001 5,0.01和0.03 mol L-1)和平均孔隙流速(约20和5 cm h-1)作用下的迁移行为。结果表明,随溶液离子强度增加,Kaolinite胶体和SiO2胶体的沉淀量增加;平均孔隙水流速的增加则会促进Kaolinite胶体和SiO2胶体的运移。同时还表明,离子强度和流速变化对粒径较大的Kaolinite胶体运移的影响要显著大于SiO2胶体。研究结果有助于加深胶体对污染物运移的促进机制的理解,同时对全面、客观评价地下环境的污染风险具有一定的指导意义。     

连续解吸中离子强度对可变电荷土壤和高岭石体系pH的影响

研究了两种可变电荷土壤中在去离子水中和0.1 mol L-1 Na NO3溶液中吸附铜离子和钙离子后依次被浓度从低到高的Na NO3溶液连续解吸时,离子强度变化对每次解吸前后体系p H变化(Δp H)的影响,为了进一步了解其相关机理,作为对照,也研究了各种条件下,离子强度变化对高岭石Δp H的影响。结果表明,无论是否有吸附性二价阳离子的存在,或者吸附性阳离子属性(专性吸附型离子或电性吸附型离子)如何,当样品依次被去离子水、0.01 mol L-1 Na NO3、0.1 mol L-1 Na NO3以及1 mol L-1 Na NO3解吸时,在去离子水中和Na NO3溶液中的解吸过程对Δp H的影响截然不同。总体而言,如果解吸时体系离子强度趋于降低,Δp H将为正值,反之则为负值,且Δp H变幅开始增大时的起始点所对应的p H吸附基本相同,该起始点应该与高岭石ZPC(电荷零点)紧密相关。对上述结果的分析表明,解吸过程中,引起上述Δp H变化规律的根本原因之一是连续解吸过程中的离子强度变化导致的可变电荷表面的表面电位变化。     

离子强度和pH对可变电荷土壤与铜离子相互作用的影响

研究了离子强度和pH对可变电荷土壤表面电荷与铜离子吸附的影响。作为对照 ,也研究了它们对恒电荷土壤黄棕壤的有关性质的影响。结果表明 ,随pH升高 ,土壤的表面负电荷增加 ,正电荷减少。对于可变电荷土壤 ,可出现电荷零点 (pH0 )。随pH升高 ,土壤对Cu2 的吸附量增大。随着离子强度增大 ,恒电荷土壤对Cu2 的吸附百分率明显降低 ,可变电荷土壤对Cu2 离子的吸附百分率也降低 ,但降低的幅度比恒电荷土壤者小得多。土壤中氧化铁的含量越高 ,降低的幅度越小。对于含 2 1 %左右游离氧化铁的铁质砖红壤 ,即使支持电解质NaNO3的浓度高达 1molL- 1,对Cu2 的吸附仍然几乎没有影响。从离子强度和pH与土壤表面电荷和铜离子吸附的关系 ,可以推测在土壤对铜离子的吸附中 ,既存在电性吸附 ,又存在专性吸附。在可变电荷土壤对铜离子的吸附中 ,专性吸附较为重要     

不同离子强度下SiO_2胶体对磺胺嘧啶土壤吸附迁移行为的影响

通过室内批实验和土柱出流实验,以二氧化硅胶体作为外源胶体,定量分析了改变离子强度时胶体对磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SDZ)在土壤中吸附、迁移行为的影响。批实验结果表明,离子强度为0.001、0.003 mol L-1时胶体的加入能够抑制SDZ的吸附,而0.005、0.010 mol L-1时胶体的加入对SDZ吸附的影响与SDZ初始浓度有关。Freundlich模型能较好地拟合SDZ在土壤中的吸附情况,R2在0.958~0.997范围内。土柱实验结果表明,不加胶体时,高离子强度会促进SDZ在土壤中的迁移,SDZ在土柱中出流早,相对浓度峰值高且持续时间长;加胶体时,高离子强度下胶体出流量小,抑制SDZ在土壤中的迁移,SDZ的相对浓度峰值降低且更难洗脱,而低离子强度时胶体全部或部分出流,促进SDZ的迁移,SDZ出流早且相对浓度峰值高。总之,吸附迁移实验表明,低离子强度时,胶体的加入促进了SDZ的迁移抑制SDZ的吸附,高离子强度时则相反。该结果有助于全面理解土壤中磺胺类抗生素的运移,指导磺胺类抗生素的风险评估及防治。     

离子强度及pH对不同类型土壤中胶体释放的影响

采用实验室土柱纵向淋溶法,研究了离子强度及pH变化对常熟乌栅土原状、扰动土柱以及东北黑土、江西红壤扰动土柱土壤胶体释放的影响。结果表明离子强度变化对我国不同类型土壤胶体释放影响不同：淋洗液电解质为NaCl时,对于常熟乌栅土以及东北黑土,离子强度减小促进胶体的释放,反之抑制胶体的释放;对于江西红壤,离子强度变化对土壤胶体释放则不产生影响。淋洗液电解质为CaCl2条件下,土壤胶体的释放量低于淋洗液为NaCl,且离子强度变化对三种土壤胶体的释放均不产生明显影响。相同条件下,常熟乌栅土及东北黑土胶体释放量远远大于江西红壤,pH变化则对上述类型土壤胶体释放的影响不明显。研究结果有助于进一步阐明水化学条件的变化对我国不同类型土壤胶体释放的影响规律。     

孔隙水流速对胶体在饱和多孔介质中运移的影响

采用室内石英砂柱出流实验和数学模型,研究了流速对自然土壤胶体、蒙脱石胶体和腐殖酸钠胶体在饱和多孔介质中运移的影响。结果表明:孔隙水流速影响着胶体在多孔介质中的运移过程,流速的提高可加速土壤胶体的出流过程,减小蒙脱石胶体和腐殖酸钠胶体的沉积率。胶体的运移过程除受孔隙水流速的影响外,胶体特性的不同亦决定着胶体运移过程的差异,由于胶体表面性质不同,与介质之间的作用力不同,决定了胶体运移过程中的沉积和释放。     

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。     

不同pH值和离子强度下土壤Zn2+/Cd2+/NH4+的运移特征

为探究锌、镉及铵态氮在土壤中的运移特征,该文通过室内土柱混合置换试验,分析了不同 pH 值和离子强度对锌、镉、铵态氮（Zn2+、Cd2+、NH4+）在土壤中运移的影响;获得了示踪剂Br和Zn2+/Cd2+/NH4+的穿透曲线（breakthrough curves,BTCs）,并对试验结果进行了模拟。研究表明：Zn2+/Cd2+/NH4+在土壤中运移时,运移速度：NH4+＞Zn2+＞Cd2+,pH 值越高,Zn2+/Cd2+/NH4+的出流时间越晚,峰值越低;离子强度越大,出流时间越早,峰值越高。描述溶质运移的非平衡两点模型（two-site model,TSM）能够较好地模拟 Zn2+/Cd2+/NH4+在土壤中的运移,pH值越高,模拟得到的分配系数Kd值越大（以Zn2+为例,由3.853增大到4.386）,f值越小（以Zn2+为例,由0.231减小到0.006）,分形系数β值很小且无明显变化规律;离子强度越大,模拟得到的分配系数Kd值越小（以Zn2+为例,由4.023减小到到3.381）,f值及分形系数β值均很小且无明显变化规律。该研究对深入了解Zn2+/Cd2+/NH4+在土壤中的运移机理、提出污染土壤修复措施提供科学依据。     

不同盐基离子对黑土胶体zeta电位及凝聚过程的影响

以黑土胶体为研究对象,比较黑土胶体在不同浓度的四种盐基离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+体系中的zeta电位、颗粒凝聚动力学过程和平均凝聚速率,明确不同离子界面行为对黑土胶体zeta电位和凝聚过程的影响。研究发现土壤胶体较高的颗粒密度(0.61 g L-1)更有利于获得稳定的zeta电位值;二价阳离子与一价离子相比,因其有更强的压缩双电层能力而引起zeta电位的降低和较强的土壤胶体凝聚过程;同价离子对zeta电位和土壤胶体聚沉影响的差异表现为离子浓度同为200 mmol L-1时,黑土胶体在K+体系中的凝聚速率是Na+体系中的7.65倍,离子浓度同为4 mmol L-1时,黑土胶体在Ca2+体系中的凝聚速率是Mg2+体系中的2.79倍。除了其自身体积的差异还与离子在表面强电场中的极化作用有关。不同盐离子受土壤表面附近电场的强烈影响,在土壤胶体表面固-液界面上被诱导极化,从而易引起胶体zeta电位的不同。该研究为表征土壤胶体表面性质及胶体凝聚过程和团聚体形成理论研究提供基础。     

pH、离子强度和介电常数对低分子量有机酸在红壤中吸附行为的影响

通过一次平衡法考察了pH、离子强度和溶剂介电常数对红壤吸附低分子量有机酸的影响。研究结果表明,随着溶液pH值的升高有机酸的吸附量降低,其中草酸和酒石酸的吸附量在pH 3.5 ~ 5.0范围内随着pH值的升高而急剧下降,之后缓慢下降（pH 5.0 ~ 7.0）。柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附量在1 ~ 2 mmol/L初始浓度范围内随着离子强度的增加没有明显变化,但在2 ~ 20 mmol/L初始浓度范围内却随着离子强度的增加而增加。红壤对草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附量均随着溶剂介电常数的减小而增加。当溶剂中含6% 的乙醇时,草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附量分别是对照（不含乙醇）的1.05、1.05、1.11和1.31倍。     

非水相流体在多孔介质中迁移的研究进展

从非水相流体（NAPLs）在多孔介质中的持留特性、渗透特征、迁移的数学模型以及试验方法和技术等方面综述了非水相流体在多孔介质中迁移理论的研究进展。在分析国内外研究现状的基础上，指出了今后非水相流体在多孔介质中迁移理论研究的方向和发展趋势，提出了需要进一步研究的关键性问题。     

EFFECTS OF HUMIC ACID ON TRANSPORT AND TRANSFORMATION OF MERCURY IN SOIL-PLANT SYSTEMS

The influence of humic acid (HA) on the transport and transformation of mercury (Hg) in soil was studied. No available Hg could be detected (<2.5 μg kg^-1) in alluvial soil when the content of HA-carbon (HA-C) was higher than 0.2 g kg^-1 although a large amount of Hg (8 μg kg^-1) was applied to the soil. The available Hg decreased with the increase of HA in purple soil (r=0.735). There are significant correlations between HA concentration and organic Hg in the tested soils (r=0.974 for the purple soil and r=0.979 for the alluvial soil). The increase of HA results in decrease of Hg absorbed by plant from the soil. A loss of Hg from soil caused by microbes was observed.     

农药草甘膦在砂质潮土上的迁移行为及其影响因素

化学物质在土壤中的移动性是人们精确评价其潜在淋溶能力(即对地下水的污染风险)的必要信息。通过一次平衡法和饱和土柱稳定流混合置换实验,来阐明环境pH变化和磷酸盐施用对草甘膦在砂质潮土中的吸附和迁移行为的影响。结果表明,草甘膦在砂质潮土上的吸附量随着pH的增大而降低,在pH4~6的范围内吸附量变化最明显;其穿透曲线(BTCs)均呈现不同程度的不对称性,加入的草甘膦浓度越低这种不对称性越明显;在本实验条件下,施用磷酸盐有抑制草甘膦迁移的趋势,但其抑制趋势并非随磷酸盐施用量的增加而持续增加。如加入草甘膦浓度为500 mg L-1,不加磷酸盐P0时,流出液中草甘膦峰值为459.8mg L-1,而加入磷酸盐P1和P2时,其峰值分别为147.3 mg L-1和373.6 mg L-1。推测其原因可能与磷酸盐施用导致环境pH降低及磷酸盐在加草甘膦前已经占据过多的吸附位点有关。     

几种低分子量有机酸淋溶对土壤pH和交换性铝的影响

采用原状土柱进行模拟淋溶实验,比较研究了模拟酸雨和几种低分子量有机酸对红壤pH和交换性Al的影响。结果表明,与去离子水CK相比,pH3.5和pH4.5模拟酸雨淋洗后0~10cm土层pH分别降低了0.27、0.44和0.08、0.18个单位,土壤交换性Al含量分别增加了4.43%和2.38%;而10~50cm土层pH没有显著变化。柠檬酸、苹果酸和草酸淋洗后0~10cm土层pH比模拟酸雨淋洗后高0~0.3个单位,土壤交换性Al含量则要低0.08~0.75cmol/kg。与模拟酸雨相比,100μmol/L柠檬酸、苹果酸和草酸淋洗后10~50cm土层pH降低幅度基本上<0.1个单位,交换性Al含量增加了6.99%~12.82%;而10mmol/L柠檬酸、苹果酸和草酸淋洗后10~50cm土层pH降低幅度达0.02~0.83个单位,交换性Al含量增加了22.45%~34.66%。这意味着低分子量有机酸或许比酸雨在加速土壤酸化方面有更大的威胁。     

石灰性土壤施磷、铁对柠条生长及根际土壤环境的影响

采用随机区组和裂区设计,通过盆栽和根箱模拟试验研究了石灰性土壤,在水分充足的条件下施磷及磷、铁对柠条生长发育及根际土壤养分有效性的影响。盆栽试验结果表明,柠条的生物产量随着施磷水平的增加而增加;在低磷或磷胁迫条件下,柠条的地上部生长受到抑制,根冠比增大,土壤pH值迅速降低。根箱模拟试验发现,不同的铁、磷施肥配比对柠条生物产量的影响不同,当磷和铁的施用量分别为P2O50.15 g kg-1 和FeSO4·7H2O0.03g kg-1时能明显提高柠条的生物量。不同铁、磷配比对柠条根际土壤有效磷含量影响的根际范围是0-6 mm之间,在此范围内供试土壤有效磷含量随距离快速下降,并与根际土壤pH值呈反比。柠条对根际土壤pH的调控主要受磷水平的影响,而施铁水平对根际和根外土壤pH值的影响比较小。     

pH对酸性土壤中铝的溶出和铝离子形态分布的影响

ＰＨ对酸性土壤中铝的溶出和土壤溶液中铝离子形态分布的影响的研究结果表明,土壤中铝的溶出量随ＰＨ降低而增加,ＰＨ对不同土壤中铝的溶出的影响不同,三种土壤中铝的溶出量受ＰＨ影响的大小顺序是：红壤〉赤红壤〉砖红壤,说明不同类型土壤中铝的溶出对外来酸的敏感和程度不同。     

PHOSPHORUS DEFICIENCY IN PELARGONIUM: EFFECTS ON NITRATE AND AMMONIUM UPTAKE AND ACIDITY GENERATION

A sudden pH decline (SPD) of the substrate is an increasing problem in geranium growth systems, and the cause is unknown. In this study, we investigate whether a phosphorus (P) deficiency can cause SPD, and whether the effect is related to inhibition of ammonium (NH₄ ⁺) and nitrate (NO₃ ^?) uptake and a corresponding shift in the cation to anion uptake balance. Geraniums (Pelargonium x hortorum Bailey ‘Designer Dark Red’) were grown in hydroponic solutions with or without P, and the hydroponics systems were located in a growth chamber programmed for light/dark temperatures of 22/18 or 26/22°C. Acidification potential was measured by the amount of base required to maintain pH at 5.8. The results indicated that much greater amounts of base were required to maintain a stable pH with P-limited plants. Using periodic exposures to ¹⁵NH₄ ⁺ or ¹⁵NO₃ ^?, it was found that NO₃ ^? uptake was strongly inhibited as plants became P stressed. Tissue nutrient profiles showed that the NO₃ ^? uptake inhibition was accompanied by an increase in the cation to anion uptake ratio. Rhizosphere acidification was greater at higher temperature even though the cation and anion responses were unchanged in control plants, suggesting the involvement of carbon dioxide (CO₂) generated by root respiration. The results indicate that changes in cation and anion uptake and the associated increase in net H+ extrusion that occur under P-stress conditions can contribute to SPD in geranium culture systems.     

氮素形态及pH值交互作用对甜菜产量和含糖率的影响

采用3因素5水平二次旋转回归设计,以Hoagland营养液为基础,以pH、硝态氮(NO3--N)和铵态氮(NH4+-N)为处理因子进行水培试验,建立了多因子复合处理对甜菜(Beta vulgaris L.)品种甜研7号块根产量和含糖率影响的回归模型,并分析了各因子的主效应和互作效应。结果表明:在本试验条件下,影响甜菜块根产量和含糖率的单因子主效应大小均为NO3--N>pH>NH4+-N;pH在6.2～7.0范围内,对产量和含糖率的影响表现为正效应,在7.0～7.8之间,表现为负效应;NO3--N(0～16mmol.L-1)对产量表现正效应,而对含糖率则为负效应;在0～8.0mmol.L-1范围内,NH4+-N对产量影响为正效应,在8.0～16.0mmol.L-1之间为负效应,0～16mmol.L-1对含糖率影响为负效应。NO3--N与NH4+-N的互作对产量、pH与NO3--N的互作对含糖率的影响均达显著水平。模拟寻优结果表明,介质环境pH在6.5～7.5范围内,适当调节NO3--N和NH4+-N比例,可获得较高的甜菜块根产糖量,总N为16.0mmol.L-1、NO3--N:NH4+-N为16∶0时及N为19.2mmol.L-1、NO3--N∶NH4+-N为5∶1时产糖量最佳。     

pH对Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)在可变电荷土壤表面竞争吸附的影响

在实际的重金属污染体系中往往有多种重金属元素同时存在，当这一污染体系与土壤作用时不同重金属离子对土壤表面存在竞争吸附。Cu（Ⅱ）和Pb（Ⅱ）是土壤中常见的2种重金属离子，土壤和矿物表面对2种离子的竞争吸附或2种离子吸附亲和力的比较已有一些研究报道。一般认为土壤对Pb（Ⅱ）的吸附亲和力大于对Cu（Ⅱ）的吸附亲和力，但在可变电荷土壤和矿物中情况有所不同。McKenzie的结果表明合成赤铁矿在pH3．0～6．0范围内对Pb（Ⅱ）的吸附亲和力大于Cu（Ⅱ），而针铁矿的结果相反。