镉在红壤中的吸附特征

作研究了４种红壤中镉的吸附特征,结果表明：镉离子（Ｃｄ＾２＋）扩散系数Ｄｉ在５．６×１０＾－８～９．３×１０＾－７ｃｍ＾２／ｓ比较单,双表面Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的参数,发现４种土壤的高能位的吸附常数远远大于低能位的吸附常数,高能位的最大吸附量ｂ１明显小于低能位的最大吸附量,ｂ２,即Ｃｄ＾２＋被土壤吸附是以低能位为主,这导致在土水体系中的高度迁移性。     

镉在红壤中的吸附特征

作者研究了４种红壤中镉的吸附特征．结果表明：镉离子（Ｃｄ２＋）扩散系数Ｄｉ在５．６×１０－８～９．３×１０－７ｃｍ２／ｓ;比较单、双表面Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的参数,发现４种土壤的高能位的吸附常数远远大于低能位的吸附常数,高能位的最大吸附量ｂ１明显小于低能位的最大吸附量ｂ２,即Ｃｄ２＋被土壤吸附是以低能位为主,这导致在土水体系中的高度迁移性．     

有机酸对镉在土壤矿物上吸附特征的影响

研究了有机酸对镉在土壤矿物上吸附特征的影响,结果表明:有机酸对镉在矿物上吸附的影响基本上是一致的:随着胡敏酸浓度的增加,镉的吸附量迅速增大;对低分子量有机酸(草酸、乙酸、柠檬酸等)而言,在浓度较低时,镉的吸附量随着有机酸浓度的增加而有所增大,但随着浓度的增加,镉的吸附量逐渐降低.存在胡敏酸时,高岭石、针铁矿和三羟基铝石对镉的吸附率随着pH的升高而迅速增大,而且吸附率一直高于其它条件下的吸附率,pH>5.0时,吸附率接近100%.在存在低分子量有机酸(草酸、乙酸、柠檬酸等)的情况下,在pH<5.5时,高岭石、针铁矿和三羟基铝石对镉的吸附率随着pH的升高有较大的差异,与矿物种类及有机酸类型有着密切的关系,之后随pH的升高而迅速增大.     

有机酸对土壤磷吸附的影响

以棕红壤为对象,采用等温平衡吸附法,研究了不同有机酸种类和浓度对土壤磷吸附的影响。结果表明：不同种类的有机酸、其功能基（－ＣＯＯＨ,－ＯＨ）数目多的对降低土壤吸磷量的影响大,供试五种有机酸的影响大小顺序为：柠檬酸＞草酸＞酒石酸＞苯甲酸＞乙酸;在同一ｐＨ下,随加入有机酸浓度的升高,土壤吸磷量减少;有机酸与磷的不同加入方式对磷吸附量的影响也不同,先吸附磷后再加入有机酸的吸磷量最大,吸附有机酸后离心弃去有机酸液再加入磷的吸磷量次之,吸附有机酸后再加入磷的吸磷量最小。     

玉米秸秆炭对红壤镉吸附及养分含量、赋存形态的影响

为明确玉米秸秆炭添加对土壤重金属镉(Cd)的吸附固持及主要养分元素N、P形态转化的影响,以土壤质量0%、2%、4%和8%的比例向红壤中加入玉米秸秆生物质炭材料,混合后培养35 d,通过等温吸附实验探究玉米秸秆炭施加对红壤中Cd~(2+)吸附的影响及其作用机制,并结合逐级化学提取法对红壤养分元素N、P和K的生物可利用性及其赋存形态变化进行研究。结果表明,玉米秸秆炭的施加能增加红壤p H值和有机碳总量,并显著提高红壤上Cd~(2+)的吸附量,Freundlich和Langmuir方程均能够较好拟合该等温吸附过程(R20.90);SEM-EDAX分析表明生物质炭吸附了部分土壤中的Cd~(2+),在p H 4~8范围内,土壤p H值的增大促进了红壤对Cd~(2+)的吸附;土壤悬液Zeta电位结果表明玉米秸秆炭的施加增加了土壤表面的负电荷量,使得红壤通过静电吸附作用结合更多的Cd~(2+)。此外,生物质炭的施加提高了土壤中离子交换态磷(KCl-P)、离子交换态氮(IEF-N)和速效钾含量,土壤中不同形态磷(Ca-P、Fe-P)含量随着生物质炭的增加均呈现上升趋势,而土壤中总可转化态氮(TTN)的含量则变化不明显。以上结果表明,玉米秸秆炭的施用能有效降低重金属污染土壤的环境风险,提高土壤质量。     

红壤性水稻土对镉吸附研究初报

本文探讨了红壤性水稻土及其用石灰和有机物处理样本对镉的吸附。结果表明:样本对镉吸附在25±1℃恒温下搅拌2小时吸附基本平衡。吸附等温式可用Langmuir和 Freundlich方程式来描述。施用石灰和有机物处理,均可增加镉的吸附量和固定量。土壤pH增加,镉的吸附量亦随之增加。各处理量与土壤镉吸附量呈极显著正相关。     

两性修饰剂修饰红壤对镉离子吸附的影响

采用不同比例的八烷基氨基酸表面修饰剂修饰红壤，研究了在单一Cd^2＋和苯酚混合条件下供试土样对Cd^2＋的吸附和热力学特征．目的在于探讨两性修饰剂修饰可变电荷土壤以增强对重金属离子吸附的效果。结果表明，除20℃混合条件下100％A A-8处理外．同一温度下不同修饰比例的供试土样对Cd^2＋的吸附量顺序均为CK〉50％A A-8〉100％A A-8，但差异并不显著。Cd^2＋的吸附具有化学吸附的升温正效应特征。苯酚的共存对Cd^2＋的吸附具有减弱作用。Langmuir模型是描述Cd^2＋吸附等温线的最佳模型。热力学研究结果表明供试土样对Cd^2＋的吸附为熵增控制的自发性反应，表面修饰剂羧基上的负电荷点位和土壤表面上的正电荷点位的结合可能是主要的修饰机理，八烷基碳链的疏水性则是Cd^2＋在供试土样表面上吸附阻力的主要形式。八烷基氨基酸不是一种较好的增强红壤吸附重金属能力的有机修饰剂。     

不同磷酸盐下红壤对镉离子的吸附-解吸特征

采用等温吸附法研究了红壤对镉离子的吸附特性,分析加入不同形态的磷酸二氢盐(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钙)对镉离子吸附-解吸特征的影响.结果表明,在加入镉浓度O～20 mg·L-1范围内,红壤对镉离子的吸附量随平衡液中镉离子浓度的升高而增加,吸附等温线符合Freundlich方程.土壤吸附镉离子后,在磷添加浓度为0-160 mg·L-1下,土壤对镉离子的等温吸附仍然符合Freundlich方程(R20.94),但磷酸盐对镉离子吸附具有明显影响;磷酸二氢钙使镉离子的最大吸附量降低了2.5%～7.9%,使镉离子的吸附率降低10%～20%,而磷酸二氢铵和磷酸二氢钾对镉离子的吸附特征无明显影响.随加入磷量的增加,3种磷酸盐下镉离子解吸量和解吸率均显著降低,解吸量降幅为15.8%～27.8%,解吸率降低了3.7%～9.5%;但在低镉时磷酸二氢钙对红壤镉离子的解吸率显著高于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.由于Ca2+与Cd2+之间存在较强的竞争吸附,使得磷酸二氢钙对红壤镉离子吸附-解吸的影响大于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.     

红壤和褐土中磷的吸附及其对镉离子吸附-解吸的影响

采用等温吸附法研究了红壤和褐土磷的吸附特性,并分析了磷吸附后镉离子的吸附-解吸特征.结果表明,在外源磷浓度0～64mg·L-1范围内,供试土壤磷吸附量均随平衡液中磷浓度的升高而增加,吸附等温线符合Langmuir方程,红壤对磷的最大吸附量及吸附反应常数(K)均高于褐土.吸附磷后在镉添加0～5 mg·L-1范围内对镉离子吸附的影响两种土壤表现一致,即镉离子的吸附量随平衡溶液中镉的浓度的升高而增加,二者呈极显著线性相关.但磷吸附量的不同对镉离子的吸附产生一定的影响,表现为低磷抑制、高磷促进镉离子的吸附.当吸附磷的量红壤小于40 mg·kg-1褐土小于37 mg·kg-1时,镉离子的吸附量随磷吸附量的增加而降低,与不施磷处理相比吸附率平均降低了16%和10%左右;当吸附磷的量红壤大于79 mg·kg-1褐土大于70 mg·kg-1时,镉离子的吸附量随磷吸附量的增加而升高,与对照相比吸附率平均升高了11%和6%左右.吸附磷酸根后,在镉离子的吸附量小于10 mg·kg-1时,红壤镉离子的解吸率表现为低磷促进、高磷抑制解吸,而褐土磷的吸附对镉离子解吸率的影响不显著.     

有机酸对针铁矿和三羟铝石吸附镉离子的影响

应用平衡吸附法研究了不同浓度的草酸、柠檬酸对针铁矿、三羟铝石竞争吸附与次级吸附Cd^2 的影响。结果表明：草酸、柠檬酸对供试矿物Cd^2 竞争吸附量的影响均表现为峰形曲线，草酸、柠檬酸浓度分别低于1mmol/L和0.1-0.4mmol/L峰值浓度时对Cd^2 的吸附有促进作用，高于其峰值浓度时对Cd^2 的吸附有抑制作用，这种现象的产生与有机酸在固、两相间的分配有关。草酸、柠檬酸对针铁矿、三羟铝石次级吸附Cd^2 的影响效果与竞争吸附明显不一样；低于峰值浓度（0.3-1mmol/L）的有机酸能显著提高Cd^2 的次级吸附量，有机酸浓度大于峰值浓度时，Cd^2 次级吸附量则趋于恒定或略有降低，这主要与矿物吸附有机酸后，其表面净吸附点位的数量有关。     

镉在土壤中吸持等温线及模拟研究

研究了重金属镉在黄绵土、黑垆土、土娄土、黄褐土、黄棕壤、黄壤和渭河砂土上的吸附特征。结果表明 ,供试土壤镉吸持能力为石灰性土壤 >砂土 >酸性土壤 ,黄棕壤显著大于黄壤。在试验浓度范围内 ,镉在土壤中吸持的最佳模型为 Henry模型。黄壤 Cd2 +吸持过程为放热反应 ,黄棕壤的热效应不明显 ,其余土壤为吸热反应 ;p H对 Cd2 +吸持有显著影响 ,是这 3类土壤吸持 Cd2 +能力产生差异的主导因素 ;粘粒对镉吸持也有一定的影响     

有机酸对芘在土壤中的吸附影响研究

有机酸影响有机污染物在土壤中的吸附。通过等温吸附试验,研究了富里酸和柠檬酸对不同有机质含量和组分的土壤吸附芘的影响。试验结果表明,加柠檬酸后,原土土样、去除软碳的H_2O_2处理土样和不含有机质的灼烧土样的吸附Kd值分别下降了16.42%、31.29%、30.47%;加富里酸后,原土土样、H_2O_2处理土样、灼烧土样的吸附Kd值分别下降了79.09%、47.77%、46.00%;不加酸时,H_2O_2处理土样和灼烧土样的吸附Kd值相比原土土样分别下降了73.35%和88.21%。柠檬酸和富里酸对土壤吸附芘的影响不同,柠檬酸在低浓度时促进土壤对芘的吸附,在高浓度时抑制土壤对芘的吸附;富里酸在不同浓度都抑制土壤对芘的吸附,且随着浓度升高,抑制作用越强。另外,有机质含量高或含软碳组分的土壤,富里酸抑制作用强,有机质含量低或只含硬碳或矿物质的土壤,柠檬酸抑制作用强。     

猪粪源DOM对三峡消落带土壤吸附Cd的影响

由于周期性的淹水-排干交替作用导致三峡库区消落带土壤理化性质和孔隙性质产生较大空间差异进而影响重金属的吸附和迁移行为。本研究以库区非消落带(177 m)和消落带(160、151 m)不同淹水时长土壤为对象,通过吸附动力学试验和等温吸附平衡试验研究猪粪源溶解性有机质(DOM)添加对库区土壤吸附Cd的影响。结果表明,Elovich方程能较好地描述库区土壤对Cd的动态吸附(R~20.886),而Langmuir和Freundlich模型均能较好地拟合Cd的吸附等温线。库区土壤对Cd的吸附为化学吸附且表现出强烈的非线性(1/n≤0.45)。在梯度上,库区土壤对Cd的吸附强度(Q_e、Q_m及K_f):消落带160 m非消落带177 m消落带151m,土壤pH是最关键的内在影响因素。猪粪DOM的添加能有效抑制库区土壤对Cd的吸附,尤其对消落带下部(151 m)土壤Cd吸附的抑制效果最明显。库区土壤对Cd的吸附量对猪粪DOM初始添加浓度梯度的响应呈现先快速降低(DOM添加浓度30 mg C·L~(-1))再平稳缓慢增加的特点。在"后三峡"时代消落带管理过程中应特别注意消落带下部土壤中外源DOM输入对Cd动态的影响。     

有机质和粒径对中国4类典型土壤镁吸附量的影响

土壤是植物镁养分的主要来源,但我国南方地区土壤缺镁问题突出。本研究以中国4类典型土壤样品(赤红壤、砖红壤、黄棕壤和草甸土)为供试土壤,分别选用Langmuir、Temkin及Freundlich吸附等温模型拟合镁吸附试验,并进一步研究土壤有机质和粒径对镁吸附的影响。结果表明:1)Langmuir吸附等温模型有效拟合土壤镁吸附数据;2)加有机肥的土壤镁吸附量显著高于去有机质处理,1mm粒径的土壤镁吸附量显著高于2mm粒径土样;3)草甸土的镁吸附量最高,而砖红壤的镁吸附量最低;4)土壤的最大镁吸附量qmax与土壤pH、有机质、阳离子交换量、交换性镁离子具有极显著正相关(P0.01),与粉粒呈显著正相关(P0.05)。综上,土壤中施加有机肥及合理改善土壤颗粒组成结构均能显著增加土壤的镁吸附量。     

红壤和潮土添加不同生物质炭后等温吸附磷酸盐的变化

为了解不同生物质炭对土壤等温吸附磷酸盐的影响,选取桃木、花生壳和玉米秸秆,在300和500℃下通过慢速热裂解制备生物质炭,按0%、0.5%、1%、3%和5%质量比加入到红壤和潮土中,经过4次干湿交替平衡后,加入系列磷酸盐溶液,测定其等温吸附特征。结果表明:1)所有土壤磷酸盐等温吸附行为均可用Langmuir方程进行拟合,添加活性炭均降低了红壤和潮土的等温吸附参数,而添加生物质炭显著地提高了红壤磷酸盐最大吸附量(q_m),q_m值平均提高了11%;但潮土的q_m值显著降低,平均降低了30%,而K_L(Langmuir等温吸附常数)和最大缓冲容量(MBC)平均分别提高了179%和69%。这说明生物质炭对磷酸盐等温吸附的影响不仅取决于土壤属性,而且与生物质炭特性及其用量也存在一定的联系,q_m值与K_L及MBC值之间的关系就反映出这种复杂性,相关的机理还有待进一步研究。     

前期灌溉养殖废水和再生水对土壤吸附镉能力的影响

为揭示前期不同非常规水源灌溉后土壤吸附镉（Cd）能力的变化及其影响因素,采用吸附动力学试验、等温吸附试验及Cd形态解吸试验,以去离子水为对照,研究了养殖废水和再生水灌溉后潮土和红壤吸附Cd能力的变化规律和影响因素。与对照相比,不论Cd初始浓度高低,再生水灌溉均显著减少了两种土壤对Cd的吸附;养殖废水灌溉在低Cd浓度时（5 mg·L^-1和10 mg·L^-1）显著降低了两种土壤对Cd的吸附,但在高Cd浓度时（25 mg·L^-1和50 mg·L^-1）增加了两种土壤对Cd的吸附。Freundlich模型能够较好地拟合所有土壤对Cd的吸附,拟合结果也表明养殖废水灌溉土壤对Cd吸附能力较强,而再生水灌溉土壤对Cd的吸附能力较弱。两种土壤吸附的Cd均以络合态为主,养殖废水和再生水灌溉主要通过影响土壤pH、黏粒含量、盐分和Cu含量而影响土壤吸附的络合态和交换态Cd含量,进而改变土壤对Cd的吸附能力。再生水灌溉后土壤对Cd的吸附能力降低,而养殖废水灌溉后土壤对Cd的吸附能力变化因Cd初始浓度而异。     

外源Cd胁迫对红壤性水稻土微生物量碳氮及酶活性的影响

研究外源Cd对红壤性水稻土微生物学指标的影响。采集湖南长沙红壤性水稻土,设置外源Cd胁迫浓度梯度为0、1、3、5、7 mg·kg~(-1)和10 mg·kg~(-1),进行室内模拟土壤Cd污染培养实验,测定土壤微生物生物量碳、氮和土壤酶活性指标。结果表明:土壤微生物生物量碳、氮含量随外源Cd胁迫浓度的增加表现为先上升后降低的趋势,当外源Cd胁迫浓度为1 mg·kg~(-1)时,土壤微生物生物碳、氮含量达到最大值;土壤脱氢酶、过氧化氢酶和脲酶的活性随着外源Cd胁迫浓度的增加而显著降低;而土壤蔗糖酶活性随外源Cd胁迫浓度的增加表现为先下降后上升再下降的趋势。由通径分析可知:外源Cd胁迫可以直接影响土壤微生物生物量,也可以通过酶活性间接影响土壤微生物生物量,Cd污染对酶活性的影响也有同样的作用机制;其中Cd胁迫对微生物生物量碳的直接抑制作用系数最大(-1.110),与脱氢酶的相关系数最大(-0.952~(**))。综上,外源Cd胁迫对土壤微生物生物量和酶活性均有不同程度的抑制作用,其中对脱氢酶活性抑制作用最为明显。     

3种有机物料对土壤镉有效性及水稻镉吸收转运的影响

种植绿肥、秸秆还田和施用有机肥是稻田土壤有机质提升的主要途径,明确其对土壤镉（Cd）有效性及水稻吸收积累Cd的影响,对于我国南方Cd污染稻田的安全利用具有重要指导意义。采用田间小区试验,设置等量（2 250 kg·hm^-2,干质量）紫云英、油菜秆和有机肥施用处理,通过测定二乙烯三胺五乙酸提取态Cd （DTPA-Cd）、根表铁膜Cd含量和水稻各部位Cd含量,结合土壤理化指标和酶活性变化,对比分析3种有机物料对Cd在土壤-水稻系统迁移转运的影响并探讨其机理。结果表明： 3种有机物料提高了土壤溶解性有机碳（DOC）、有机质含量和水稻产量,增强了土壤过氧化氢酶和纤维素酶活性,在一定程度上增加了根表铁膜量及其Cd吸附量。与CK相比,紫云英、油菜秆和有机肥处理水稻根对Cd的吸收分别增加4.22%、16.99%和38.27%（P<0.05）,Cd由水稻根向稻谷的转运系数和叶向稻谷的转运系数均明显提高,水稻稻谷Cd含量分别显著增加32.67%、39.60%和54.46%（P<0.05）。在Cd污染土壤上施用有机物料虽能提升土壤肥力,但会促进水稻根系对Cd的吸收和向稻谷的转运。因此在南方Cd污染稻田应谨慎施用有机物料,防止由此导致的稻米Cd积累风险。