Effect of Coal Combustion By-products on Phosphorus Runoff from a Coastal Plain Soil

Coal combustion by-products can lower soil phosphorus (P) solubility, but few studies have assessed their effect on runoff P. A soil with elevated P content was amended with fluidized bed combustion ash, flue gas desulfurization gypsum, and anthracite refuse ash at rates of 0–40 g kg^?1 soil, and runoff from small plots was monitored over 3 years. In the first year, by-products lowered dissolved P in runoff by up to 47% below the untreated control; however, effects did not persist into the remaining years of the study. Total P losses were not significantly affected by coal combustion by-products, likely because of elevated particulate P losses. Water-extractable P was up to 40% less in treated soils than in untreated soils across the 3 years. Results demonstrate that although coal combustion by-products readily lower P solubility in soils, their impact on P losses in runoff can be undermined by erosional processes.     

水稻秸秆生物质炭对土壤磷吸附影响的研究

本文以水稻秸秆为原料,分析了不同热解温度下生物炭的性质,并利用批处理实验,分析了生物炭添加量和热解温度对土壤磷吸附特性的影响。结果表明：随着热解温度的升高,生物炭的碳化程度、比表面积和磷含量增加。生物炭添加显著减少了土壤对磷的吸附量,而且随着生物炭热解温度的增加,土壤对磷的吸附量显著增加。Langmuir方程和Freundlich方程都能够较好地拟合生物炭对土壤磷的等温吸附。准一级动力学方程和准二级动力学方程可较好地描述生物炭对土壤磷吸附动力学的行为。通过以上研究结果可知,水稻秸秆生物炭可以减少土壤对磷的吸附并增加土壤有效磷的含量,因此在土壤改良方面具有一定的应用潜力。     

有机酸对红壤磷素吸附特性的影响

以不同供磷水平的旱地红壤为材料,探讨了柠檬酸、酒石酸和草酸对红壤磷素吸附特性的影响。试验结果表明,经有机酸培育后的红壤磷的吸附曲线与Langmuir方程吻合性很好,相关系数可达0.949~0.999。有机酸可使磷的吸附曲线类型发生转变,柠檬酸可使土壤磷的吸附等温线由第Ⅱ类型转化为第Ⅲ类型,酒石酸可改变CK与NPK处理的吸附类型,而草酸没有影响。柠檬酸可使土壤的Xm降低30%~75.3%,以PM处理中的降低程度最大。酒石酸和草酸却在不同程度上使土壤的Xm增大,二者可使Xm分别增加0.8~2.3倍和0.1~0.3倍。三种有机酸均可减小平衡常数K值,提高土壤磷素的吸附饱和度,对磷素吸附特征值的影响程度大小顺序为:柠檬酸>酒石酸>草酸。在磷素利用率低的红壤中,增施有机肥或配施有机肥是提高土壤磷素生物有效性的最佳途径。     

聚丙烯酰胺对磷素在土壤中吸附-解吸的影响

聚丙烯酰胺（PAM）在农业上作为扰侵蚀剂、保水剂被广泛应用，但施用后对土壤养分保持和释放的影响研究较少。本文采用向土壤（塿土）中添加不同比例（0．1％，0．2％，0．4％占土壤的比例）的PAM溶液，通过磷素等温吸附解吸试验，探讨了PAM对磷素在土壤中吸附和解吸的影响。结果表明。和原土样相比．土壤经PAM处理后抑制了土壤对磷的物理吸附，导致吸附量减小．最大吸附量（Xm）降低，而对磷素在土壤中的化学吸附影响较小．被吸附磷尤其是物理吸附磷的解吸率升高。     

Reducing Soluble Phosphorus in Dairy Effluents through Application of Mine Drainage Residuals

Three different dairy manure wastewater effluent samples were amended with mine drainage residuals (MDR) to evaluate the suitability of MDR for sequestration of phosphorus (P). Geochemical modeling of the manure wastewater compositions indicated that partially soluble P-bearing minerals including hydroxyapatite, octacalcium phosphate, and vivianite were all oversaturated in each of the manure wastewater samples. Initial MDR amendment test results indicated that these partially soluble P minerals suspended in the wastewater replenished P in the water phase as it was sorbed by the MDR samples. Further investigations revealed that the MDR samples were effective in decreasing soluble P when the amended manure was tested using the water-extractable P procedure. Under these conditions, up to 90 percent of the soluble P in the manure was converted to a sorbed, water-insoluble state. Water contamination and large-scale validation tests of the process were also conducted.     

不同来源生物炭对土壤磷吸附解吸的影响

主要研究了水稻秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、花生壳四种来源的生物炭对土壤磷吸附解吸的影响。研究结果表明:生物炭对土壤磷吸附的影响取决于土壤溶液中磷的浓度,与对照相比,在中低磷浓度(0~90 mg L-1)时,四种生物炭对土壤磷的吸附影响较小,而在较高磷浓度时,小麦秸秆生物炭和花生壳生物炭均抑制了土壤磷的吸附,而水稻秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭均能促进土壤磷的吸附。吸附动力学试验表明,在反应开始的4小时内,土壤对磷的吸附较快,吸附量基本达到平衡吸附量的50%;到达吸附平衡时,添加生物炭能够降低土壤对磷的吸附量,四种生物炭对土壤磷的吸附量依次为:小麦秸秆玉米秸秆花生壳水稻秸秆。此外四种生物炭都能促进土壤中磷的解吸,其中玉米秸秆的促进效果最为显著,解吸量比对照高1.76倍。Langmuir方程和Freundlich方程都能很好地拟合生物炭存在下土壤磷的吸附等温线(P0.01),Freundlich拟合程度要比Langmuir方程的高。准一级动力学方程和准二级动力学方程都能很好地描述生物炭存在下土壤磷的吸附动力学(P0.01)。     

不同硫酸铝用量对苏打盐碱土磷素形态及吸附特性的影响

通过室内模拟盆栽改良试验,研究了硫酸铝的改良效果及施用后对土壤中磷素营养状况的影响。硫酸铝配施磷肥和氮肥对小麦的出苗和生长起着明显促进作用。无机磷分级及相关分析结果表明,施加不同用量的硫酸铝后,各级无机磷平均含量的大小顺序为Ca2-P>Ca8-P>Al-P>O-P>Fe-P>Ca10-P,其中,Ca8-P和O-P是Ca2-P的有效补充。磷的吸附实验表明,各处理土壤磷的等温吸附曲线与Langmuir方程的吻合程度最好,其相关程度达极显著水平。根据简单Langmuir方程,将C/x/m对C作图,得到的是具有一个折点的直线,表明随着磷平衡浓度的不同,土壤对磷的吸附存在着两个不同能量水平的吸附点位。磷的解吸结果表明,在磷平衡浓度较低的条件下,土壤与磷的结合能力较强,大多以固定态磷的形式被吸附,并且,解吸也较困难;随着磷平衡浓度的增加,可交换磷所占的比例增加,有较多的磷可被解吸下来。     

不同质地棉田土壤对磷吸附与解吸研究

研究了不同质地棉田土壤对磷吸附与解吸的影响。结果表明:不同质地磷素等温吸附曲线与Langmuir、Temkin和Freundlich方程拟合度都达极显著水平,尤以Langmuir方程拟合度最高,相关系数均在0.94以上;磷吸持指数(PSI)、土壤最大缓冲容量(MBC)和吸附量均随粘粒含量的增加而增大,即粘土壤土砂壤土,而易解吸磷(RDP)、解吸量、解吸率和标准需磷量(SPR)呈下降趋势,即砂壤土壤土粘土。以Langmuir方程估算棉田土壤的需磷量,砂壤质棉田需磷量为12.87mgkg-1,壤质棉田需磷量为12.66mgkg-1,粘质棉田需磷量为10.00mgkg-1。     

不同生物质炭对棕壤中磷素吸附解吸的影响

为了减少土壤磷素流失,提高磷肥利用效率,探究不同生物炭对棕壤中磷素吸附解吸行为的影响规律,以水稻秸秆、玉米秸秆和花生壳为原材料,利用限氧升温炭化法制备生物炭,通过批量吸附实验研究了生物炭种类和生物炭添加量对棕壤磷吸附解吸的影响。结果表明：水稻秸秆生物炭在添加量为0.4%时显著提高棕壤对磷的吸附量,花生壳生物炭和玉米秸秆生物炭则显著降低棕壤对磷的吸附量；等温吸附曲线表明,不同生物炭均未改变等温吸附曲线的变化趋势,均可用Langmuir方程和 Freundlich 方程进行描述(R²>0.93),其中 Langmuir 方程拟合效果更好,不同处理对磷的理论吸附量大小顺序为：水稻秸秆生物炭+棕壤>棕壤>花生壳生物炭+棕壤>玉米秸秆生物炭+棕壤；吸附动力学实验表明,不同生物炭均未改变磷吸附动力学曲线的变化趋势,在所有动力学模型中,准二级动力学模型最适合描述土壤对磷的吸附行为(R²>0.99),其次为准一级动力模型(R²>0.99)和Elovich动力学模型(R²>0.88)；三种生物炭均显著促进棕壤对磷的解吸,当生物炭添加量为≥0.2%时,水稻秸秆生物炭、玉米秸秆生物炭和花生壳生物炭,分别可提高棕壤对磷的解析率50%、70%和90%以上。由此可见,不同生物炭可提高棕壤对磷素的供应和利用,水稻秸秆生物炭在减少棕壤磷素流失、保护生态环境方面具有更大的应用价值。     

不同改良剂对苏打碱土磷有效性影响的研究

通过室内培养及玉米盆栽土培模拟试验,采用完全随机区组设计,研究了在山西省大同市山阴县西盐池的苏打碱土上,施用DS-1997、脱硫石膏、风化煤对土壤速效磷含量的影响。研究结果表明:(1)3种改良剂均可降低苏打碱土的pH值;(2)脱硫石膏改良苏打碱土的作用最明显地反映于土壤水溶性盐分的急剧上升,同时伴随着土壤中速效磷含量的急剧下降,因此,脱硫石膏抑制土壤中磷的有效化作用;(3)DS-1997与其他两种改良剂相比,可以更好地增强土壤解磷细菌和碱性磷酸酶活性,增强土壤中磷的释放作用。     

四种典型重金属污染对土壤吸附磷的影响

以空白土壤和人工制备的不同浓度铜、砷、镉和铅污染土壤为对象,研究了在不同pH值、温度和柠檬酸浓度条件下重金属污染对土壤吸附磷的影响,并对其进行了相关过程的等温和吸附动力学的机理分析。研究结果表明,空白土壤和As污染土壤吸附磷的等温吸附过程符合Temkin方程,Cu、Pb、Cd污染土壤吸附磷的等温吸附过程符合Freundlich方程,空白土壤和重金属污染土壤吸附磷的动力学过程均符合Elovich方程;重金属污染对土壤吸附磷有一定的抑制作用,抑制程度与污染物浓度呈现显著的正相关,且随外在环境因子的改变而不同。当重金属元素铜、铅、砷、镉的含量分别为200、80、25、0.8 mg kg^-1时:pH值为5时,重金属对土壤吸附磷抑制作用最小,土壤吸附磷量分别降低了30.18%、13.54%、30.74%、37.23%,其抑制作用程度为:Cd> As> Cu> Pb;土壤吸附磷量与温度呈现显著的正相关,温度变化为25~45℃时,土壤对磷的吸附量分别增大了17.14%~28.83%、6.72%~16.05%、8.68%~9.13%、10.30%~23.45%,同一条件下重金属对土壤吸附磷抑制作用程度为Cu> Cd> As> Pb;重金属污染土壤吸附磷量与柠檬酸浓度成负相关,柠檬酸浓度为50 mg L^-1时,土壤吸附磷量分别降低了19.87%、21.94%、23.18%、24.84%,相同柠檬酸浓度下其抑制作用程度为Cd> As> Pb> Cu。     

不同开垦年限白浆土磷素吸附特征

选取开垦0,1,10,20,30年白浆土为研究对象,采用室内培养方法,以Langmuir方程研究白浆土磷素吸附特征,并分析Langmuir方程特征参数.结果表明:在外源磷浓度为0～50 mg/L时,随平衡液浓度增加,不同开垦年限白浆土磷素吸附量显著增加;不同开垦年限白浆土间磷素吸附量存在明显差异,开垦30年明显低于其他开垦年限,开垦10年显著高于其他开垦年限土壤.长期耕作施肥可显著降低白浆土磷素吸附亲和力常数(k)、最大缓冲容量(MBC)、标准需磷量(SPR).其中又以开垦30年土壤的k、MBC、SPR值最低.施肥对最大吸附量(Xm)的影响不显著.     

腐殖酸对农田土壤磷素吸附行为的影响研究

土壤有机腐殖酸类物质具有巨大的比表面积和表面活化基团,在土壤污染物和养分的吸附、利用和转化过程中起着重要作用。该研究选取5种中国典型农区土壤,采用增加和减少有机腐殖酸类物质含量的方法,设置不同含量梯度,利用振荡平衡法来定量研究不同腐殖酸含量对磷素吸附特性的影响,并对其利用Freundlich、Langumuir和Temkin方程来进行定量化拟合分析研究,试图定量探讨有机腐殖酸类物质对磷素吸附行为的影响。研究结果表明:Freundlich、Langumuir和Temkin这3种方程均可对磷素吸附特征进行拟合,但拟合相关性以Freundlich最好,对于不同土壤而言,对磷素吸附拟合方程的适应性,以Freundlich方程对黑土和红土最好,塿土和黑垆土次之,潮土最差。加入腐殖酸明显地减少土壤对磷素的吸附量和吸附速率。腐殖酸对于土壤磷素有一定的活化激发作用,无论是增加还是减少腐殖酸时,黑土和红土对磷素的最大吸附量变化比例不是很大,而塿土和黑垆土变化最大,可以减少50%～60%左右,而潮土次之。腐殖酸可作为土壤P素增效剂,改善肥料物理性状,提高其稳定性和有效性,尤其是在黄土高原石灰性土更为有效。     

我国东部河网地区土壤与河道底泥对磷的吸附特性比较研究

通过等温吸附、动力学吸附和热力学吸附模拟试验对我国东部河网地区稻田土壤与河道底泥对P的吸附特性进行了比较研究.结果表明:Langmuir方程对稻田土壤与河道底泥对P的等温吸附拟合程度最好,Freundlich方程次之,Temkin方程最差.稻田土壤和河道底泥的吸附常数K值分别为0.82和0.95,表明河道底泥吸附P的能力要强于稻田土壤.无论是稻田土壤还是河道底泥,对P的吸附都存在着快吸附和慢吸附两个过程.稻田土壤与河道底泥对水体P的吸附主要发生在0 ～ 2 h之内,2 h以后基本达到了一种慢吸附直至平衡过程.在相同的时间段内,河道底泥对P的吸附速率比稻田土壤大,Elovich方程为描述P动力吸附的最优模型.P的热力学吸附结果表明,温度对河道底泥和稻田土壤吸附P都有明显的影响,但比较而言,温度对河道底泥吸附P的影响较大,也就是说,河道底泥更容易发生对P的吸附反应.     

不同改土物料对苏打碱土磷素吸附解吸及磷素形态的影响

  目的  通过研究不同改土物料对苏打碱土中磷（P）素的吸附、解吸及P素形态的影响,为科学改良苏打碱土提供理论依据。  方法  以东北松嫩平原苏打碱土为研究对象,设置不添加改土物料（CK）和添加有机肥（M）、硫酸铝（Al）、石膏（Ca）、硫酸铝 + 有机肥（Al + M）、石膏 + 有机肥（Ca + M）六个处理,研究了不同改土物料对土壤P素的吸附解吸和P素形态的影响。  结果  有机肥处理会降低苏打碱土对P素的吸附,增加对P素的解吸,其它四个处理均会增加土壤对P素的吸附,降低对P素的解吸,其中以Al和Al + M处理差异较大。不同改土物料处理土壤无机P含量均有不同程度增加,其中M、Ca和Ca + M处理均显著提高了土壤中Ca₂-P含量（P < 0.05）,以Ca + M处理增幅最大,达到21.43%;不同改土物料处理均可增加缓效态P（Ca₈-P、Al-P和Fe-P）含量,增幅为1.00%-112.03%,其中Ca、Al、Ca + M和Al + M处理均可显著提高Al-P和Ca₈-P含量,增幅为66.37% ~ 250.1%和18.06% ~ 74.36%。与Ca处理相比,Ca + M处理显著增加了Ca₂-P含量（P < 0.05）,显著降低了Al-P和O-P含量（P < 0.05）。  结论  在苏打碱土中石膏和有机肥配施可减少土壤对P素的吸附,增加土壤有效态P含量,是提高苏打碱土P素有效性的最佳措施。     

采煤塌陷区土壤磷赋存形态及其释放规律

[目的]对采煤塌陷区土壤中磷赋存形态以及释放规律进行研究,了解土壤磷污染特征。[方法]以淮南矿区潘一矿塌陷区为研究对象,应用分级提取的方法对塌陷区土壤中磷的赋存形态进行分析测定,采用室内柱状样模拟实验对土壤中磷释放特征进行研究。[结果](1)潘一杨庄塌陷区土壤TP的含量在103.58~489.89 mg/kg之间,平均值为248.47 mg/kg;(2)活性磷(BAP)的含量在86.94~378.24mg/kg,占TP含量的43.53%~91.12%,平均为71.1%。(3)TP累计释放量大小依次为:pH=12pH=3pH=6pH=8pH=10pH=4。[结论]采煤塌陷区土壤中TP有极高的释磷潜力;不同pH值条件下,磷的释放强度大小为:碱性酸性中性。     

Study of Phosphorus Removal by Using Sponge Iron Adsorption

Phosphorus is one of the key elements causing lake eutrophication. This paper deals with phosphate removal by Sponge iron in batch and fixed-bed operation. Isotherm and kinetic studies are conducted. The isotherm data is described by the Freundlich and Langmuir model, while the kinetic data of adsorption is fitted by the pseudo-second-order kinetic model. The saturated adsorption capacity of Langmuir isothermal equation is about 3.25 mg/g. The concomitant anions have adverse effect on phosphate adsorption and the effects follow the order: NO₃^??>?Cl^??>?SO₄^2?. The phosphate adsorption capacities of SI were improved significantly under the acidic condition. The results of the fixed-bed operation show that, with the increase of the influent phosphate concentrations, the breakthrough curve becomes steeper while the break point time decrease. According to the Adams–Bohart model, the critical height of the column decrease from 0.135 to 0.105 m when the contact time increased from 10 to 30 min with the influent concentration of 1.0 mg/L. According to BDST model, the critical bed depth is 0.15 m when the influent concentration of phosphate is 1.0 mg/L and the contact time (h) is 20 min.     

Effect of Soil Phosphorus Levels on Phosphorus Runoff Concentrations from Turfgrass

Phosphorus (P) loss from urban areas has been identified as a major contributor to declining surface water quality. The objective of this study was to determine the relationship between extractable soil P, depth of soil sampling, and dissolved reactive P (DP) concentration in runoff from turfgrass areas. At each site, runoff was generated on turfgrass and adjoining areas where turfgrass cover was removed. Across all six locations and the wide range of nutrient management schemes, variation of extractable soil P concentration and saturation ratios of 0–2cm samples accounted for 49–59% (r ² = 0.49–0.59, n = 92) of variation of DP concentration in runoff from bare soil and soil with turfgrass cover. Despite a high degree of soil P stratification, changing sampling depth generally did not improve the relationship between soil test P and runoff DP concentrations. Across the narrower range of soil P levels common to lawns in New York (0–50mg kg^?1 Morgan extractable soil P), none of the soil tests or P saturation levels (for 0–2cm depth) could accurately predict runoff P concentrations from soil with turfgrass cover (r ² = 0.02 to 0.23, n = 72). For bare soil plots, restricting the analysis to the same range (<50mg kg^?1 Morgan extractable P) did not alter the relationship between soil test P and runoff DP concentrations observed for the entire range (0–658mg kg^?1) of soil-test P concentrations. These results suggest soil testing will not be an effective tool to predict runoff from turfgrass areas across the range of soil P levels common to New York State.     

水肥一体化结合植物篱对减缓果园土壤氮磷地表径流流失的效果

为了探究降低集约化果园氮、磷流失,减缓农业面源污染的技术措施.通过田间定位试验,比较分析了水肥一体化施肥方式结合田间植物篱对减少果园氮、磷地表径流流失影响,提升沟渠水质量的技术效果.结果表明:果园中构建植物篱提高了发生地表径流的最低日降雨量,减少了径流发生频次,地表径流水发生量比没有植物篱降低19.18％.与常规施肥相...     

煤矸充填复垦土壤可溶性镉的分布特征与运移模拟

在现场调查研究煤矸石充填复垦地上覆土壤可溶性镉含量的基础上,应用田间小区试验,模拟土壤可溶性镉的迁移特征。结果表明,土壤可溶性镉在时间和空间维度上都具有明显的分布特征：可溶性镉浓度沿剖面深度逐渐递增,即离煤矸石层越近,浓度越高;随时间推移,土壤下部接近煤矸石处,可溶性镉浓度的富集现象存在。模型模拟结果显示,由于土壤毛管力作用,接近煤矸石层的土壤可溶性镉浓度每年可增加10%左右,但表层土壤（0~40cm）增加速度缓慢或反而有所下降。尽管如此,由于植物根系活动,煤矸石中镉析出具有一定的生态环境风险。