黄土性土壤对Cr(Ⅲ)的吸附特性及转化率研究

采用室内试验方法研究了黄土性土壤不同土层对Cr(Ⅲ)的吸附特性及Cr(Ⅲ)转化为Cr(Ⅵ)的趋势。结果表明,黄土性土壤对Cr(Ⅲ)的吸附平衡时间为30min,其对Cr(Ⅲ)的吸附能力很强,在研究浓度范围1.0～500.0mg·L-1内,不同土层的吸附率都在89.7%以上;黄土性土壤不同土层对Cr(Ⅲ)的吸附能力略有不同,其中粘化层的吸附量最高,其次为钙积层;从黄土性土壤各土层等温吸附规律看,经统计拟合结果符合Freundlich模型;黄土对Cr(Ⅲ)净化的主要作用为沉淀作用,吸附作用次之。黄土性土壤中Cr(Ⅲ)被吸附或发生沉淀的pH范围为5.68-8.73;随着黄土性土壤中Cr(Ⅲ)浓度的增加,pH的下降,土壤平衡液中Cr(Ⅵ)的浓度有增加的趋势,但其转化率很低,一般小于1.9%。     

赤铁矿对Cr(Ⅲ)的吸附动力学研究

采用吸附动力学方法,探讨了赤铁矿(a-Fe_2O_3)对重金属Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征.研究结果表明,赤铁矿对Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征可以采用松弛动力学方程很好地加以描述,吸附反应表现为初始快反应和随后的慢反应两个阶段,控速步骤是Cr(Ⅲ)在赤铁矿表面水膜和毛细孔的扩散作用.

Abstract：

Characteristics of the adsorption dynamics of Cr(Ⅲ) ion on hematite (a-Fe_2O_3) surface were stud-ied by the adsorption dynamics method.The results showed that the adsorption dynamics of Cr(Ⅲ) adsorp-tion on the hematite surface could well be described by a relaxation dynamic equation.The adsorption reac-tion could be divided into two processes, a fast reaction stage and a slow reaction stage, and the process of Cr(Ⅲ) diffusion on hematite surface water velum and capillary was shown to be the control step.     

化肥对土壤中Cr(Ⅲ)吸附行为的影响

通过等温吸附实验,研究了Ca（NO3）2、NH4Cl、NH4NO3、CO（NH2）2、KH2PO4和KCl6种化肥对土壤中Cr（Ⅲ）吸附行为的影响。结果表明．6种化肥对土壤中Cr（Ⅲ）的吸附都有不同程度的抑制作用。在Cr（Ⅲ）的初始浓度相同时．添加化肥使土壤中Cr（Ⅲ）的吸附率、分配系数都有所下降。其中,KCl的影响最为明显,当初始浓度为1850mg·L^-1时,吸附率和分配系数分别下降17．3％和35．2％。由Langmuir方程得出的饱和吸附量b可以认为,6种化肥对土壤吸附Cr（Ⅲ）的抑制作用为：KCl〉KH2PO4〉NH4Cl〉CO（NH2）2〉NH4NO3〉Ca（NO3）2;由DeBoer-Zwikker方程推算出土壤中Cr（Ⅲ）的吸附势岛为：KCl〉KH2PO4〉NH4Cl〉CO（NH2）2〉NH4NO3〉Ca（NO3）2〉对照（CK）。由于不同化肥对土壤中Cr（Ⅲ）吸附行为的影响不同,因此在含铬较高的土壤上种植时应合理选择施用化肥,以避免土壤中铬的迁移转化,降低其生物有效性。     

Cr(Ⅲ)在耕层土壤的氧化作用

对北京及全国部分省区的共40个耕层土壤氧化 Cr(Ⅲ)的能力进行了快速试验。结果表明:被试验的耕层土壤均能将投加的 Cr(Ⅲ)部分地氧化为 Cr(Ⅳ)。各娄土壤氧化 Cr(Ⅲ)的能力与其易还原性氧化锰的含量呈显著的正相关。氧化反应与持续一月之久氧进一步对易还原性氧化锰含量低(～50ppm)的北京潮土所作试验表明:如果进入耕层土壤的 Cr(Ⅲ)达50ppm 时,一个月后所生成的Cr(Ⅳ)就可达到抑制作物生长的含量标准。     

痕量铁(Ⅲ)的催化比色测定

在硫酸介质中,抗坏血酸存在下,铁（Ⅲ）催化溴酸钾氧化结晶紫褪色,据此,建立了一种测定痕量铁（Ⅲ）的简单、灵敏的分析方法─催化比色法。该法线性范围是８～８０ｎｇ／２５ｍＬ,灵敏度为３２×１０－１０ｇ／ｍＬ。用于水及人发中痕量铁的测定,结果满意。     

污灌区土壤对Cr(Ⅵ)的吸附和还原作用研究

通过静态吸附实验和土柱淋溶实验,研究了污灌区土壤对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附和还原作用。结果表明,土壤对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温方程。进入土壤后,Ｃｒ（Ⅵ）被土壤固相组分吸附和还原为Ｃｒ（Ⅲ）,从而降低了Ｃｒ（Ⅵ）对农作物的危害性     

几种土壤及其铁锰结核中粘粒矿物组合的研究

以我国几种常见土壤及相应土壤铁锰结核为试验材料,应用Ｘ－射线衍射,研究了土壤和铁锰结核中层状硅酸盐和氧化铁的类型组合。结果表明：１）从南到北,从供试红壤到砂姜黑土,其层状硅酸盐矿物组合变化表现为由１：１型高岭为主变为以２：１型水云母为主,１．４ｎｍ矿物中由１．４ｎｍ过渡矿物转变为蛭石;从不含蒙脱石到含有一定量的蒙脱石。供试铁锰结核与相应土壤中的层状硅酸盐矿物组合及含量消长趋势在总体上基本一致。２）     

氧化锰(γ-MnO2)氧化Cr(Ⅲ)的影响因素研究

[目的]研究土壤氧化锰对Cr(Ⅲ)的氧化反应。[方法]以γ-MnO_2为研究对象,研究了pH、陪伴离子等溶液因素及陪伴矿物对Cr(Ⅲ)氧化的影响。[结果]在0.1~1.0 mmol/L Cr(Ⅲ)溶液中,Cr(Ⅵ)生成量随Cr(Ⅲ)浓度的升高而增大,未达到γ-MnO_2最大氧化容量。Cr(Ⅲ)氧化过程分为快、慢2个阶段,初期较为迅速,而后期则较为缓慢。提高pH抑制了Cr(Ⅲ)氧化,其主要原因是羟基态Cr(Ⅲ)的活性较游离态低;Cu(II)存在同样不利于Cr(Ⅲ)氧化,这时因为前者亦可被γ-MnO_2吸附,从而占据表面氧化位点;同时,Cr(Ⅲ)与EDTA和柠檬酸形成络合物后,也较难被氧化。当氧化铝与γ-MnO_2共存时,由于二者存在竞争吸附Cr(Ⅲ),因而也不利于Cr(Ⅲ)向Cr(Ⅵ)转化。[结论]该研究可为全面了解Cr(Ⅵ)污染风险提供科学依据。     

纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的研究进展

随着铬盐生产、金属加工、电镀、皮革等工业活动以及污水灌溉和施用污泥等农业活动的进行,六价铬(Cr(Ⅵ))不断进入土壤中,严重污染土壤环境。纳米零价铁由于其比表面积大、反应活性高及还原能力强等优点,已日渐用于Cr(Ⅵ)污染土壤的修复中。本文概述了纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的最新研究进展,总结了主要修复机理及影响因素,最后指出了纳米零价铁修复Cr(Ⅵ)污染土壤的发展前景及研究方向。     

土壤Fe(Ⅲ)异化还原的环境效益

异化Fe(Ⅲ)还原微生物是厌氧环境中广泛存在的一类主要微生物类群,它们的共同特征是可以利用Fe(Ⅲ)作为末端电子受体而获得能量。鉴于土壤Fe(Ⅲ)异化还原是厌氧环境中影响碳、氮、磷及金属元素生物地球化学循环的重要因素,对Fe(Ⅲ)异化还原在环境中的作用进行评述,系统介绍了国内外有关Fe(Ⅲ)还原环境效益的研究现状及其发展趋势。     

土壤中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)生态毒性的差异性研究

土壤铬(Cr)的毒性与其价态密切相关,为了比较不同价态Cr对多种生物指标和生态系统的毒性差异,并为Cr污染土壤的生态风险评价提供依据。本文通过文献搜集的基于中国土壤的Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)生态毒理学数据,分别建立了Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)对各生物指标的半数有效浓度(EC_(50))和10%有效浓度(EC_(10))与土壤性质关系的预测模型,在模型种间外推和归一化处理后,利用BurrⅢ构建了中性土壤情景下Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的物种敏感性分布(SSD)曲线,并根据潜在影响比例(PAF)的公式反推出在不同PAF下Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)在生态系统水平上的毒性差异。结果表明:小白菜根伸长和土壤脱氢酶活性分别是对土壤Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)污染最敏感的生物指标;在物种水平上,两种价态Cr的毒性差异因生物指标的变化而不同;在生态系统水平上,两种价态Cr的毒性差异随PAF而发生变化,在较大的PAF范围内(基于EC_(50)和EC_(10)数据的PAF分别在84.4%和87.3%以下)和通常的保护水平(PAF为5%)下,Cr(Ⅵ)的生态毒性显著高于Cr(Ⅲ)。本研究表明Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的生态毒性存在着显著差异,根据Cr的价态组成从生态系统毒性水平上进行研究,能够综合反映土壤Cr污染的生态风险并为土壤修复管理等提供参考。     

锰氧化物对As(Ⅲ)的吸附和氧化研究

以土壤中常见的锰氧化物(水钠锰矿,δ-MnO2)为材料,通过批试验研究了其对溶液中As(Ⅲ)的吸附和氧化机制。研究结果表明:大部分加入的As(Ⅲ)(1.0mg/L)在反应的数分钟内就可被锰氧化物氧化,氧化产物As(Ⅴ)的释放速度相当快,但还原产物Mn(Ⅱ)的释放速度则相对较慢;在反应的90min内,当初始质量浓度为0.5、1.0、5.0、10.0和15.0mg/L时,As(Ⅲ)去除率可分别达到93.59%、92.56%、92.31%、89.15%和87.17%。pH对锰氧化物氧化As(Ⅲ)的影响较为显著,升高pH有利于锰氧化物对还原产物Mn(Ⅱ)的吸附,但不利于As(Ⅲ)的氧化和对氧化产物As(Ⅴ)的吸附。     

紫外光照和Fe(Ⅲ)存在下苯酚氧化与Cr(Ⅵ)还原的协同作用

研究了紫外光照下Fe(Ⅲ)为光催化剂促进苯酚(C6H5OH)与Cr(Ⅵ)氧化还原反应作用机制及其影响因素。结果表明:200μmol·L-1Fe(Ⅲ)存在下初始浓度为200μmol·L-1苯酚的氧化速率和初始浓度为200μmol·L-1Cr(Ⅵ)的还原速率均得到明显提高,平均速率分别为3.4和4.0μmol·L-1·min-1,均比无Fe(Ⅲ)时的速率提高了1倍;降低溶液pH值有利于反应速率的增加,但温度的变化对反应速率影响不显著。增加初始Fe(Ⅲ)和苯酚浓度,同样能有效提高Cr(Ⅵ)的还原速率。Cr(Ⅵ)还原和苯酚的氧化均符合一级反应动力学规律。     

土壤、矿物对Cr(Ⅵ)吸附机制的研究

本文研究了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制,结果表明:土壤中铝对Cr(Ⅵ)的吸附起着主要作用,土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制和磷酸根相似,以专性吸附为主,吸附过程中伴随着羟基的释放,溶液中磷酸根、氟离子和硫酸根等阴离子的存在,强烈抑制了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附,而C1~-和NO_3~-的影响较小。     

微生物作用下铁(Ⅲ)对有机污染物的氧化

一些铁还原菌能够以Fe(Ⅲ)为唯一的电子受体,将有机污染物氧化成二氧化碳.利用铁还原菌的这一性能,可以开发厌氧生物修复技术,原位净化被有机物污染的环境.本文对铁还原菌及其作用机理、以及与铁还原相藕联的有机物降解及其在生物修复中的潜在作用作了综述.     

陕西省几种土壤吸附H_2FO_4~(-1)的动力学研究

采用连续液流法研究了陕西省7种土壤吸附H_2PO_4~(-1)的动力学性质。结果表明:①供试土壤的吸磷过程存在快、中、慢3个反应阶段,所需时间分别为20～30、20～55及40～100 min,吸磷量分别占吸磷总量的50％～80％、8％～62％及5％～40％;②Elovich方程对H_2PO_4~(-1)吸附过程拟合最优,拟合最差的一级反应方程对吸附过程中的速率变化比较“敏感”,可用于快、中、慢反应阶段划分和吸附机理深入研究;③温度和粘粒含量、CEC等土壤性质对H_2PO_4~(-1)吸附速度和吸附量有显著影响;④H_2PO_4~(-1)吸附速度可作为土壤吸磷能力评价的动力学指标。     

秸秆还田及配施氮肥对土壤微生物群落结构及铁氧化菌丰度的影响

选用镇江含铁量较高的水稻田土壤,设置单施氮肥(T1)和秸秆还田配施不同量氮肥(T2、T3、T4、T5)的小区试验,采用16S rDNA高通量测序分析测定水稻成熟期不同处理土壤养分与细菌群落结构及铁氧化菌。结果表明：与单施氮肥相比,秸秆还田及秸秆还田配施不同比例氮肥可提高土壤细菌均匀度,但对细菌丰富度及群落组成无显著影响;在细菌门水平上,各处理土壤中优势菌群中前3位均为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)和酸杆菌门(Acidobacteria)。秸秆还田配施氮肥后变形菌门的相对丰度有所增加,而绿弯菌门则呈下降趋势。典型的铁氧化细菌Gallionellacea为变形菌门主要细菌科,其丰度随氮肥配施量的增加而增加,且与土壤三价铁呈正相关、与含水量呈负相关。综上所述,秸秆还田配施氮肥对水稻土微生物的多样性及铁氧化菌丰度具有一定的影响。     

柠檬酸和EDTA对Cr(Ⅵ)在黄棕壤和红壤上吸附行为的影响

采用室内实验方法研究了Cr(Ⅵ)在黄棕壤和红壤上的吸附等温线以及平衡溶液酸度、不同浓度柠檬酸和EDTA存在时对Cr(Ⅵ)在2种土壤上吸附过程的影响。结果发现，柠檬酸的存在均降低了Cr(Ⅵ)在2种土壤上的吸附量，表现出明显的竞争吸附；而EDTA对Cr(Ⅵ)在黄棕壤上的吸附几乎没有影响，而对其在红壤上的吸附有抑制作用。该研究结果将有助于理解Cr(Ⅵ)的土壤溶液平衡过程。     

邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)对土壤中微生物和动物的影响

在确定进入土壤系统中的邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)在土壤气、固、液三相间的分配率的基础上,主要研究了DEHP与土壤中微生物和动物的相互作用。结果表明,DEHP对土壤系统中所测试生物的生长和生理均有一定抑制作用。DEHP对微生物产生影响的最低可见效应浓度(LOEC)为0.01g·kg-1干土;在较低浓度下(<0.01g·kg-1干土),DEHP可促进细菌的生长,表明细菌可利用DEHP作为其生长的C源,而霉菌和放线菌均无此现象。DEHP对蚯蚓生长的LOEC为0.005g·kg-1干土,蚯蚓可从土壤中富集DEHP,试验进行50d,对于0.005g·kg-1干土的DEHP富集倍数为7.32。在所测试生物中,蚯蚓对DEHP的毒性反应最敏感。