煤基腐殖酸对土壤砷赋存形态和小白菜生长及砷吸收分布的影响

为探讨部分煤基腐殖酸性质与土壤砷有效性的关系及其在砷污染土壤修复改良中的潜在利用性和应用方向,通过小白菜盆栽试验研究了4种煤基腐殖酸对土壤砷形态和含量及小白菜生长和砷吸收分布的影响。结果表明:6号和10号煤基腐殖酸显著降低了土壤可交换态和碳酸盐结合态砷含量,从而显著降低土壤有效砷含量,抑制砷向小白菜地上部转移和积累;特别是添加10号煤基腐殖酸土壤可交换态砷含量、有效砷含量和小白菜地上部砷总量分别比As处理降低了49.18%,42.22%和15.17%。而9号和11号煤基腐殖酸增加了土壤可交换态和碳酸盐结合态砷含量,显著增加土壤有效砷含量,对小白菜吸收砷并向地上部转移也有一定促进作用,二者土壤可交换态砷含量、有效砷含量和小白菜地上部砷总量分别比As处理增加了10.58%和5.95%,31.11%和22.22%,20.81%和17.21%。4种煤基腐殖酸对小白菜生长均有一定的促进作用,总体表现为10号6号11号9号。因此,E4/E6值小、分子量大、总酸性基含量较低的6号和10号煤基腐殖酸对土壤砷具有明显的钝化作用,可用于轻度砷污染土壤治理中抑制作物对砷的吸收和向地上部转移,实现作物安全生产;而E4/E6值大、分子量小、总酸性基含量较高的9号和11号煤基腐殖酸对土壤砷具有一定的活化作用,在中度和重度砷污染土壤的植物修复中可作为活化剂强化修复速度和效果。     

吉林西部土壤砷的形态分布及其与土壤性质的关系研究

按照生态地球化学土壤样品元素形态分析方法,将土壤无机砷分成水溶态、离子交换态、碳酸盐态、腐植酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态和残渣态。通过对吉林西部36个表层土壤样品的测试,分析了土壤不同形态砷的分布和不同形态砷与土壤性质的关系。研究表明,洮南市不同形态砷的分布为：残渣态（65．30％）〉腐植酸结合态（17．39％）〉铁锰氧化物结合态（10．70％）〉碳酸盐态（2．23％）〉水溶态（2．17％）〉强有机结合态（1．17％）〉离子交换态（1．04％）。通榆县不同形态砷的分布为：残渣态（56．66％）〉腐植酸结合态（23．82％）〉铁锰氧化物结合态（11．08％）〉碳酸盐态（2．81％）〉水溶态（2．18％）〉离子交换态（1．98％）〉强有机结合态（1．46％）。残渣态砷是吉林西部土壤砷的主要形态。土壤水溶态砷和铁锰氧化物结合态砷与土壤pH值皆呈极显著正相关;残渣态砷与土壤有机质皆呈极显著负相关,而与土壤阳离子交换量呈极显著正相关。离子交换态砷、碳酸盐态砷、铁锰氧化物结合态砷和强有机结合态砷与土壤矿质元素的关系不大,而水溶态砷、腐植酸结合态砷和残渣态砷与土壤矿质元素的关系密切。     

土壤有机和无机组分对多环芳烃环境行为影响的研究进展

土壤中多环芳烃(PAHs)的环境行为取决于它们与土壤不同组分之间的相互作用。本文综述了土壤有机质、黏土矿物以及有机矿质复合体对PAHs土壤环境行为影响的研究进展,期望从土壤基本组成和性质上对PAHs的土壤环境行为有一个本质的了解。     

土壤矿物质吸附砷的研究进展

砷是一种有毒的重金属元素,由于自然和人为的原因,世界上的许多国家存在砷污染问题,因此有关砷污染的研究与控制日益受到人们的关注。本文介绍了土壤砷污染的产生原因及污染状况,重点集中在探讨土壤中的各种矿物质对砷吸附行为的作用机理。这些矿物质包括铁铝氧化物和氢氧化物、锰氧化物、黏土矿物和碳酸盐类。关于砷在各类矿物质上的吸附机理,普遍接受的观点认为:砷氧阴离子与矿物质的表面发生了配位体交换过程并通过共价键的作用,形成了表面配位体。表面配位体以内层双齿双核鳌合形式为主,受矿物质的种类、pH值和氧化还原电位等因素的影响,外层吸附和其他鳌合状态可能存在。砷在土壤矿物质上的吸附效果强烈依赖于体系的pH值,这与吸附的理论模型和数学计算结果相一致。矿物质的种类、组成、结晶状态和表面积等影响了砷的吸附过程和吸附效果。土壤中存在的各种阴阳离子通过与砷阴离子竞争吸附位而影响砷在矿物质上的吸附。     

丁吡吗啉在土壤中的吸附及淋溶特性

化学农药在土壤中的吸附和淋溶特性是评价其环境行为的重要指标,也是新农药登记必须提供的环境影响资料。本文分别采用振荡平衡法、土壤薄层层析法和土柱淋溶法研究了丁吡吗啉在不同土壤中的吸附和淋溶特性。结果表明,丁吡吗啉在3种供试土壤上的吸附规律可以较好地用FreundLich方程描述,吸附常数Kd在10.42~37.72mL.g-1之间,在砂土中较难被吸附,在壤土和粘土中属中等吸附。丁吡吗啉在3种供试土壤中不易移动或不移动,3种土柱淋溶试验的结论均为难淋溶。根据综合试验结果,对相关影响因素进行了讨论,认为影响丁吡吗啉在土壤中吸附性的主要因素为土壤有机质含量和土壤粘粒含量,影响淋溶特性的主要因素为土壤吸附和丁吡吗啉在水中的溶解度。     

有机肥施用对土壤铜形态的影响研究

选取以猪粪为原料的商品有机肥,通过室内培养试验,采用BCR连续萃取法,研究了不同用量、含不同Cu浓度、不同Zn浓度有机肥的施用对土壤Cu形态变化的影响。选取15,30,45 Mg/hm2 的施肥量进行对比,发现增施有机肥使土壤Cu的氧化物结合态显著减少,有机结合态显著增加,土壤中Cu的活性态含量总体减少。Cu浓度较高的有机肥施入土壤后,使土壤Cu的酸提取态和有机结合态明显增加,增强了土壤Cu的活性。土壤中Cu、Zn的交互作用体现了两种元素对土壤不同组分吸附的竞争优势,相对来说Cu与土壤有机物的亲和力更强,Zn浓度升高能置换出土壤中氧化物结合态Cu。     

土壤中有机碘的转化、挥发及其影响因素研究进展

土壤中有机碘的形成、转化及挥发对自然界中碘的迁移转化、生态安全、人体健康具有重要意义。本文基于前人对土壤中碘的相关研究,介绍了土壤中碘的形态和含量,重点对碘与有机质结合生成有机碘的反应机理、土壤中碘有机化的影响因素和土壤中有机碘的挥发进行了阐述。土壤中IO₃^–、I^–发生氧化还原反应,形成中间体物质HIO、I₂,中间体通过化学转化和生物转化两种途径生成有机碘。土壤pH、氧化还原电位、有机质含量、酶活性、Fe/Mn氧化物及其氢氧化物浓度影响有机碘的形成和转化。有机碘的挥发在微生物和高等植物中主要通过在体内生成挥发性甲基碘的过程实现。     

不同改良剂施用对污染土壤养分转化及砷和铅生物有效性的影响

为比较不同小龙虾壳基土壤改良剂对砷、铅复合污染土壤的修复效果,通过盆栽试验,探究施用1％(w/w)小龙虾壳粉(CSP)、甲壳素(CT)、小龙虾壳炭(CSB)及甲壳素-小龙虾壳炭配施(CT-CSB,CT∶CSB为1∶1)对土壤养分、酶活性、重金属生物有效性及青菜生长的影响.结果 表明,不同改良剂施用均可显著提高土壤pH和...     

Effects of Organic Acids,o-Phenylenediamine and Pyrocatechol on Cadmium Adsorption and Desorption in Soil

This article studied the interaction of cadmium (Cd) and lowmolecular weight organics in Indicotic black (IB) soil.Cadmium adsorption isotherm in this soil was satisfactorilysimulated using Freundlich equation as Q = 905.6C^0.49 with high correlation (r² = 0.984), and its adsorption quantity increased with increasing pH. The presence of citricacid and EDTA significantly reduced Cd adsorption in soil,which was due to the formation of soluble Cd-organic complex. Concentration of cadmium ions in equilibrium solution was determined and percentages of [CdH₂Cit⁺]/[Cd-complex_Total],[CdHCit]/[Cd-complex_Total] and [CdCit^-]/[Cd-complex_Total] vs. pH were successfully calculated. Desorption percentage ofCd, adsorbed in the presence of citric acid and EDTA decreased, compared with that adsorbed in NaNO₃ media. It suggeststhat free sites for Cd adsorption in soil increased in thepresence of organic acid. When o-phenylenediamine, pyrocatechol and aminoethonic acid appeared in Cd equilibrium media, Cd adsorption quantity increased by increasing cation exchange ofpositively charged cadmium complex with soil at low pH. Compared with that performed in the absence of these organics, the exchangeable Cd, desorbed by 0.1 mol L^-1 NaNO₃, reduced obviously, which suggests that Cd-complex was moredifficult to be desorbed than Cd²⁺. Moreover, % Cd desorbedwas linearly correlated with the reverse of the total Cd adsorptionunder unsaturated adsorption.     

低分子有机酸对土壤中Pb形态的影响

为探讨螯合诱导修复技术的作用机制,研究2种低分子有机酸即柠檬酸和苹果酸对土壤中重金属Pb各形态的影响。结果表明,对于人工模拟不同污染程度的PbⅠ～PbⅣ土壤,随着柠檬酸和苹果酸添加浓度的升高,土壤中最具活性的可交换态Pb百分含量均有不同程度的提高,从而达到了活化重金属Pb的目的;Pb活化效果随柠檬酸浓度升高而升高,随苹果酸浓度升高呈先上升后基本不变趋势,当有机酸浓度为10,20 mmol/kg时,苹果酸和柠檬酸活化Pb效果分别达到最优;二者相比,柠檬酸活化Pb效果优于苹果酸的活化效果。     

不同种植年限蔬菜大棚土壤砷含量及形态变化研究

为研究不同种植年限下蔬菜大棚土壤中As的总量和赋存形态的变化,在山东省聊城市市郊某百棚村种植年限为2~14a间的大棚内采集0—20cm和20—40cm土层的土壤,并在大棚外的露天农田设置对照点,分别采用王水消解法和欧盟BCR提取法对土壤中As的总量和赋存形态进行了分析,同时测定土壤pH、粒径、SOM、NO3-、NH4+和有效磷含量等指标。结果表明,大棚内土壤As含量范围为11.3~21.4mg/kg,显著高于山东省土壤环境背景值和农田土壤中As的含量(P0.05),但除种植年限为14a的大棚外,均可达到国家土壤环境质量标准要求,达标率为93.7%;各种植年限大棚土壤中As的潜在生态危害系数均40,具有轻微的生态危害。大棚土壤中As的平均含量随耕种年限先上升后降低,至7a后再次持续上升;在深度变化上,种植年限在5a内和10a以上的大棚0—20cm土层中As含量均高于20—40cm土层,而6~9a间大棚则正好相反。大棚土壤中各形态As所占比例表现为残渣态(87.9%)可还原态(8.0%)可氧化态(2.9%)酸提取态(1.2%);酸提取态As含量随种植年限增加呈持续增加的趋势,且0—20cm土层含量明显高于20—40cm土层。相关分析表明,3种提取态As与土壤理化性质均存在不同程度的相关性,由此说明大棚土壤中非残渣态的活性As可能来源于耕种过程中施用的畜禽粪便、化肥等肥料。     

水淹条件下水稻土中砷的生物化学行为研究进展

水稻土中砷的氧化还原和甲基化等生物化学过程是影响水稻砷毒性的主要作用机制;同时,水淹厌氧条件是驱动水稻土中砷的生物化学过程关键环节,且是导致水稻对砷大量吸收累积的主要原因,对以水稻为主食的人们造成健康威胁。本文综述了水稻土中砷的氧化还原和甲基化现象、砷的生物化学作用机制以及影响水稻土砷迁移转化的关键因素,并探讨了水淹厌氧条件对水稻土砷代谢微生物群落、微生物基因表达水平以及对砷归趋的影响。最后,展望了未来的研究方向,以期识别不同水管理模式下土壤微环境对水稻土中砷代谢微生物群落结构与基因表达水平的影响机制,为深入理解砷的生物化学行为和降低水稻对砷的吸收累积提供科学的理论参考。     

不同惰性有机碳物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响

通过温室盆栽试验和土壤培养试验,研究镉污染土壤和模拟镉污染土壤中加入草炭、活性碳和风化煤3种物料对土壤镉赋存形态和生物有效性的影响,探讨其作为重金属镉污染土壤修复剂的可行性。研究结果表明：3种有机碳物料均降低了土壤pH值,镉污染土壤加入不同惰性有机碳修复剂后,土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量变化不明显。在模拟Cd污染土壤上则不同,加入不同惰性有机碳修复剂后土壤中醋酸铵提取态Cd含量和DTPA提取态Cd含量均明显降低,降低幅度以风化煤最高,且随加入时间延长降低幅度增加。土壤中加入风化煤和草炭可显著增加土壤中轻组有机质含量,风化煤对土壤中镉有较强富集作用。两种土壤镉赋存形态均为酸提取态〉可还原态〉可氧化态,镉污染土壤加入有机物料后酸提取态镉含量无显著性变化,可还原态镉草炭和活性碳处理显著降低,草炭处理可氧化态镉也显著降低,模拟镉污染土壤加入有机物料后,酸提取态镉风化煤处理显著性降低,可还原态镉活性碳处理显著提高,可氧化态镉无显著性变化。在镉污染土壤上,3种有机碳物料对玉米生长没有显著影响,但增加了玉米体内镉含量;风化煤处理显著降低了白菜生物量,增加了白菜体内镉含量。模拟镉污染土壤上3种有机碳物料对白菜和玉米的生长和体内镉含量均没有显著影响。     

植物根分泌的化感物质及其在土壤中的环境行为

植物根系是化感物质进入土壤的重要通道。根系分泌物中含有大量具有化感活性的物质,其中以小分子的酚、酸最为常见,这些物质对植物自身及植物根际微生物和土壤酶具有广泛影响,一度成为化感研究的重要内容。自然状态下根系分泌化感物质的活性效应与植物根系分泌化感物质的强度和累积、化感物质本身的特性以及土壤对化感物质的吸附和降解能力有关。因此,研究化感物质在土壤中的迁移、吸附-解吸附、降解等环境行为是揭示化感物质累积机制的重要工作,应该成为化感研究的重要内容,在今后的研究中应给予充分重视。     

Effect of Soil Organic Matter on Adsorption of Nitrification Inhibitor Nitrapyrin in Black Soil

ABSTRACT

Experiments were conducted to study the adsorption kinetics and isothermal adsorption mechanism of nitrification inhibitor nitrapyrin onto the black soil of northeastern China. The nitrapyrin adsorption kinetics of the black soil were fitted with a quasi-second-order kinetics equation before and after organic matter removal (R² ≥ 0.8320, p < .05). The adsorption isotherm was obtained by the Langmuir equation (R² ≥ 0.9400, p < .05). Isothermal adsorption requires less energy and is a spontaneous endothermic reaction with an L-type isothermal curve (n > 1), dominated by surface physical adsorption. With the decrease of organic matter content in black soil, the adsorption mechanism of nitrapyin changed from distribution mechanism to surface adsorption. The black soil’s organic matter content exhibited a quadratic relation with the maximum adsorption capacity and adsorption constant (Kf) at the different temperatures, reaching significant levels (R² ≥ 0.6484, p < .05).     

红壤中低分子量有机酸的吸附特征

应用平衡法研究了红壤对草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附行为。结果表明:红壤对有机酸的吸附量随着有机酸平衡溶液浓度的增加而增加,有机酸种类不同,吸附量也不同。有机酸在红壤中的吸附行为均可以很好地用Langmuir、Freundlich和Temkim方程描述,其中以Langmuir方程的拟合效果最好。红壤对有机酸均具有较高的吸附率,在0.5～20mmolL-1初始浓度范围内,草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附率最大分别可达89.2%、77.5%、67.4%和47.1%。红壤对柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附率均随着有机酸初始浓度的增加先急剧下降(<5mmolL-1),之后缓慢下降至趋于平稳;草酸的吸附率则随着初始浓度的增加而增加,在3mmolL-1左右时达到最大,随后降低至趋于平稳。     

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。     

Speciation of Aluminum in Solution of an Acidic Sandy Soil Amended with Organic Composts

The effects of organic amendments (10 and 50 g/kg soil of yard waste, yard + municipal waste, GreenEdge, and synthetic humic acid) on soil chemical properties related to aluminum (Al) phytotoxicity and nutrient availability were evaluated. Compost amendment increased Mehlich 3–extractable calcium (Ca), magnesium (Mg), phosphorus (P), and potassium (K) in the soil by 3.5–260 times. No significant effect of composts on total Al in solution was observed. Organic amendments increased solution pH and decreased the activities of phytotoxic Al species to less than the critical levels, as a result of the formation of aluminate and humic acid–Al complexes. Low‐molecular‐weight organic acids were not effective in forming complexes with Al. Application of composts increased the concentrations of most nutrients in soil solution, suggesting a potential for ameliorating subsoil, but care must be taken to avoid nitrogen (N) and P leaching. Amending composts to acidic soils appears a useful strategy for diminishing Al phytotoxicity potential and improving soil fertility.     

有机物料对黑土氮素转化的影响

通过室内好气培养试验,研究了短期内添加不同有机物料对黑土氮素转化的影响。结果表明,与对照处理相比,添加2%和4%猪粪显著提高了土壤的铵态氮和硝态氮含量,猪粪添加量越高,土壤无机氮含量越高,且随着培养的进行逐渐上升。而添加2%和4%秸秆显著降低了土壤的铵态氮和硝态氮含量,秸秆添加量越高,土壤无机氮含量越低,且随着培养的进行逐渐下降。添加猪粪显著增加了土壤的净氮矿化量,而添加秸秆显著降低了土壤净氮矿化量,使无机氮发生了固定。有机物料氮矿化残留率随添加量的增加而增大,培养7天后猪粪有机氮的分解残留率要远小于秸秆。由此可见,有机物料对黑土氮素转化的影响因其种类和施用量的不同而异,实际农业生产中应合理施用。     

老冲积黄壤微团聚体对As(Ⅴ)与P竞争吸附—解吸特性

土壤微团聚体是土壤的最基本结构单元,不同粒径微团聚体的理化性质的差异不同使得重金属离子在各粒径微团聚体中的吸附—解吸能力大小不同。以名山河流域老冲积黄壤为研究对象,将其划分为4个粒径(2~0.25mm,0.25~0.053mm,0.053~0.002mm,0.002mm)。采用批培养法研究原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)与P的竞争吸附—解吸特性。结果表明:原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的吸附—解吸特性相似,等温吸附均符合Langmuir和Freundlich方程,但Langmuir方程拟合效果最佳;动力学吸附均符合伪一级方程和伪二级方程,但伪二级方程拟合效果更好。原土及各粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的吸附均以专性吸附为主,非专性吸附为辅。原土及不同粒径微团聚体对As(Ⅴ)、P的最大吸附量不仅与粒径大小有关,与土壤有机质、CEC、游离氧化铁含量呈正相关。由于0.002mm粒径的土壤比表面积大,有机质、CEC、游离氧化铁含量高,故其对As(Ⅴ)、P有最大吸附能力和最高初始吸附速率。As(Ⅴ)、P在各粒径微团聚体上解吸量与其吸附量呈指数关系。当As(Ⅴ)与P共存时,明显互相抑制对方的吸附,促进对方的解吸。As(Ⅴ)与P在0.002mm粒径土壤中存在的竞争吸附—解吸能力最小。