不同处理褐煤腐殖酸对磷吸附特性的研究

采用吸附等温线的试验方法,研究了平衡溶液中磷浓度、反应时间及介质pH对不同处理的2种褐煤腐殖酸吸附磷的影响及其规律性。结果表明:在试验pH范围内,pH的升高减缓了吸附反应进行的速度,对于未经硝酸处理的样品S1,在pH为4.7时,吸附量和分配系数有一最大值,而样品S2,随着pH的升高,吸附量和分配系数一直减小;经硝酸处理后,样品对磷的吸附能力降低,一定条件下其单位吸附量仅为处理前的5.33%。适宜的固液比例可提高2个不同处理供试样品对磷的单位吸附量,其等温吸附规律可用Langmuir方程来加以描述;其吸附动力学用Elovich方程描述最佳。     

硝酸处理对褐煤中可提取性腐殖酸含量及其吸附特性的影响

采用硝酸氧化及一次平衡法,研究了硝酸处理对褐煤中的可提取性腐殖酸含量、CEC（阳离子交换量）、E₄/E₆及其对各种养分离子吸附规律变化的影响。结果表明:一定强度的HNO₃能使褐煤中可提取性腐殖酸含量增加45.8%以上,使其阳离子交换能力提高;随硝酸处理时间的不断延长,褐煤中可提取性腐殖酸含量和CEC均呈先增加后减小的趋势,但CEC达到最大值所需时间相对较长;硝酸处理后的褐煤腐殖酸光学性质也发生了很大的变化。经硝酸处理褐煤腐殖酸样品对铵、钾吸附能力分别可提高58.73%和41.53%,其等温吸附式分别符合Freundlich和Langmuir方程。而对磷的吸附能力降低,一定条件下其吸附量仅为处理前的5.33%,其等温吸附式用Langmuir方程描述最佳。上述结果表明,经硝酸处理后,褐煤腐殖酸更适宜作为缓效肥料基质使用。     

褐煤腐植酸对钾的吸附特性研究

为给褐煤的有效利用和腐植酸缓效肥的研制提供理论依据,本试验采用吸附等温线的试验方法,探讨了K⁺平衡溶液浓度、平衡时间、pH值及固液比对褐煤腐植酸钾吸附的影响。结果表明：介质pH值升高有利于腐植酸样品对钾的吸附,且能加快吸附反应的速度;当pH<4.4时,K_d1>K_d2,此时以物理吸附为主。当7.12K_d1<K_d2,化学交换占主导地位。其等温吸附曲线符合Langmuir吸附形式,动力学吸附用Elovich方程描速最佳。经硝酸处理后的褐煤腐植酸样品对钾的吸附能力有了一定程度的提高。适宜的固液比能提高2种样品对钾的单位吸附量,分别在固液比为0.06和0.04时达最大,其单位吸附量分别为0.079 g/g和0.094 g/g。     

无机酸处理对褐煤腐殖酸含量及特性的影响

研究了不同浓度的各种无机酸对褐煤中腐殖酸含量、CEC及其光学性质变化规律的影响。试验结果表明:H_3PO_4和HCl处理能在一定程度上提高阳离子交换能力,但对腐殖酸含量及光学性质基本无影响。一定强度的HNO_3能使腐殖酸含量增加25％以上,阳离子交换能力有了很大程度提高,且随硝酸强度的变化过程要明显滞后于腐殖酸含量的变化过程,光学性质发生了很大变化。不同褐煤达到最佳处理效果的条件也不尽相同。     

白浆土对腐殖酸的吸附等温线和动力学研究

白浆土是吉林省和黑龙江省东部地区的主要农田土壤之一,研究白浆土对腐殖酸的吸附作用,可为探究白浆土的固碳潜力提供理论依据。采用批量平衡法,分析不同有机碳含量的白浆土及其组分(包括去有机质土壤、粉粒、黏粒)对腐殖酸的吸附动力学和等温吸附特性。结果表明:随吸附时间的延长,白浆土及其各组分对腐殖酸的吸附量逐渐增加;整个吸附动力学过程可划分为快速(0～30 min)和慢速(30～480 min)反应阶段,伪二级动力学方程的拟合效果优于Elovich、双常数和伪一级动力学方程。白浆土及其各组分对腐殖酸的吸附量随腐殖酸初始浓度的增加逐渐增大,Langmuir方程的拟合效果通常优于Freundlich方程和Temkin方程。随白浆土有机碳含量的增加,其对腐殖酸的最大吸附量分别为26.9,24.1,15.6 mg/g。而白浆土不同组分相比,最大吸附量的顺序依次为黏粒>去有机质土壤>粉粒,黏粒对腐殖酸的吸附量分别是原土的2.15～3.88倍,去有机质土壤的1.61～2.21倍,粉粒土壤的7.90～8.65倍。有机碳含量低的白浆土对腐殖酸具有更强的吸附能力,黏粒含量高的白浆土对腐殖酸的吸附潜力更大。     

不同来源腐殖酸对铜吸附量和吸附机制的研究

本研究从三种供试材料:草炭、褐煤和风化煤中提取腐殖酸,采用NH4OAc和EDTA两种解吸剂,研究三种来源腐殖酸对Cu2+的吸附能力和吸附机制。研究结果表明:三种来源腐殖酸对Cu2+的吸附在吸附量上没有明显差异,但吸附机制却并不完全相同。三种来源腐殖酸对Cu2+的吸附均主要通过离子交换和络合(或螯合)作用,其中,草炭和褐煤提取的腐殖酸的离子交换作用显著大于风化煤提取的腐殖酸,而风化煤提取的腐殖酸的络合(或螯合)作用则明显大于草炭和褐煤提取的腐殖酸。     

腐殖酸对蒙脱石吸附镉离子的影响机理研究

实验研究了腐殖酸存在下重金属元素镉(Cd2 )在蒙脱石表面的吸附过程,对比研究了两种不同腐殖酸对吸附机理的影响。结果表明,重金属离子在蒙脱石表面的吸附作用受介质pH的影响。加入腐殖酸后吸附产生滞后现象,蒙脱石先吸附腐殖酸,之后转变为腐殖酸和蒙脱石共同吸附Cd2 作用,吸附量较单独吸附过程更大。吸附机理与腐殖酸的投加量和投加方式有关。     

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。     

铵饱和沸石对几种重金属离子的吸附解吸特性影响研究

通过室内分析的方法比较了天然沸石及铵饱和沸石对重金属离子Cd2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+的吸附及解吸特性。研究结果表明:铵饱和沸石对4种重金属离子的吸附量大小顺序依次为Pb>Cu>Zn>Cd,而解吸量和解吸率的大小顺序为Cd>Zn>Cu>Pb,这主要与四种金属离子的水合离子半径和水合能密切相关。与天然沸石相比,铵饱和沸石一方面增加了对4种重金属离子的吸附,同时又降低了其解吸率。原因是铵饱和沸石的阳离子交换量和比表面积有所增加,同时铵饱和沸石的孔穴和通道也较天然沸石更加均一和畅通。因此,铵饱和沸石在农业生产实践中,特别是土壤污染治理方面具有广阔的应用前景。     

褐煤基材料对Cd~(2+)的吸附机制

为筛选稳定、高效、环境友好的重金属污染修复材料,利用批吸附试验研究了不同温度下褐煤、腐植酸、活性炭对镉(Cd~(2+))的吸附特征,采用非线性χ~2检验辅助决定系数判断等温线模型拟合度,用红外光谱对材料功能团进行了识别。结果表明,Temkin模型能最好拟合3种材料对Cd~(2+)的等温吸附过程,Langmuir和Freundlich模型也能较好拟合但与温度有关。吸附热力学参数表明,3种材料对Cd~(2+)的吸附为优惠发生的物理吸附,并且是自发的吸热过程,3种材料与Cd~(2+)之间均有较强的作用力。在温度294.55~313.15 K时腐植酸、褐煤和活性炭对Cd~(2+)的最大吸附量分别为36.14~44.09、29.63~38.20 mg·g~(-1)和21.04~30.34 mg·g~(-1),吸附量随温度升高而升高,吸附自由能随着温度升高而降低,说明升温吸附更容易发生。准二级动力学拟合数据最好,表明3种材料对Cd~(2+)的吸附存在着化学过程。褐煤基活性炭和褐煤基腐植酸具有丰富的孔隙结构。红外光谱图表明腐植酸和褐煤较大的吸附量与其含氧功能团种类较多以及在波数2 360 cm~(-1)和2 342 cm~(-1)附近吸收峰有关。因此,褐煤基3种材料对Cd~(2+)的吸附是自发的吸热过程,腐植酸对Cd~(2+)的最大吸附量和吸附能力最大,用Temkin等温方程和准二级动力学曲线能最适宜描述褐煤基材料对Cd~(2+)的吸附特征。     

尿素涂层对土壤渗出液NO_3~--N和NH_4~+-N的影响

采用盆栽试验方法,研究尿素涂层后施用于水田土壤其渗出液NO3--N和NH4+-N含量的变化情况。研究结果表明:与未涂层尿素相比,施用尿素涂层可使氮素释放变得平缓,土壤渗出液中NH4+-N和NO3--N浓度明显降低,有利于水稻生长对氮素的吸收利用;在等氮量条件下,施用涂层尿素处理的土壤渗出液中的NH4+-N浓度明显低于未涂层尿素处理,且尿素用量越低这一差异越明显,而土壤渗出液中的NO3--N浓度施入土壤后前10天涂层尿素低于未涂层尿素处理,而至第18天则表现出高于未涂层尿素处理的趋势;涂层处理土壤渗出液NO3--N和NH4+-N之和大都小于未涂层处理。     

外源腐殖酸对棕壤有机磷组分的影响

采用Bowman和Cole提出的有机磷分组方法，对施人外源腐殖酸条件下，不同时期棕壤有机磷的组成变化进行测定。结果表明，施入外源腐殖酸，在培养的各个时期，有机磷各组分所占比例的基本格局没有改变，依然是中等活性有机磷〉中等稳定性有机磷〉高稳性有机磷〉活性有机磷。施入外源腐殖酸后，在培养的30d，活性有机磷均下降；在培养的60d和90d，施入高量腐殖酸的土壤，活性有机磷升高。施入外源腐殖酸，在培养的各个时期均可明显增加中等活性有机磷的含量，特别是在施入高量腐殖酸时增加的最多；同时还可降低中等稳定性有机磷的含量，在施入高量腐殖酸时降低的最多。     

白浆土NH_4~+吸附特征的影响因素

为探究白浆土对氮素的吸附规律及其影响因素,有效指导白浆土氮肥的科学施用,本研究采用平衡吸附法,研究了温度、有机质含量、振荡时间和离子强度等因素对白浆土吸附NH4+的影响,结果表明:(1)随初始NH+4浓度(0~1 000 mg/L)的增加,白浆土对其吸附量也增加,当NH+4浓度≥600 mg/L时,吸附渐趋饱和,温度升高(293~313 K)有利于该吸附反应的进行,表观热力学参数(ΔG0、ΔH0、ΔS0)的变化表明,NH+4在白浆土表面的吸附是自发、吸热且混乱度增加的过程。(2)剖面层次所引起的有机质含量递减亦会对白浆土吸附NH+4的数量有所抑制。(3)振荡时间影响白浆土吸附NH+4的动力学过程,该过程可分为起始的快速反应阶段及经过360 min后的慢速反应阶段,所选用的4个动力学方程均能较好拟合这一动态过程。应用过渡态理论所计算的活化热力学参数(ΔG≠0,ΔH≠0,ΔS≠0)表明,NH+4在白浆土上的动力学吸附过程是耗能且体系有序度增高的过程。(4)共存Na+在其不同浓度范围内对白浆土吸附NH+4的影响机制各有不同,当Na+≥0.4 mol/L时,提升其浓度有利于NH+4在白浆土上的吸附。综上所述,在较高土壤养分含量条件下,后移施用氮肥则更有利于其利用率的提升。     

Characterization of humic acids extracted from sewage sludge-amended oxisols by electron paramagnetic resonance

In tropical soils, the high turnover rate and mineralization of organic matter (OM) associated with intensive agricultural use, generally leads to faster soil degradation than that observed in temperate climatic zones. The application of sewage sludge to the soils is one proposed method of maintaining soil organic matter, and is also an alternative method of disposing of this waste product. As well as containing large quantities of OM, sludge is also a significant source of supplementary nitrogen, phosphorus and other essential nutrients for plant growth. However, it is necessary to understand the qualitative and quantitative changes that take place in the OM in soil treated with sewage sludge. The approach of the present study was intended to identify possible structural changes caused by sewage sludge applications on soil humic acids (HAs). The HAs extracted from a Typic Achrortox under sewage sludge applications were characterized by electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy. The soil samples were collected from a field experiment designed to evaluate the effects of different doses of sewage sludge on corn growth and development in Brazil. The sewage sludge originated from urban waste treated at the sewage sludge treatment station in the city of Franca, state of Sao Paulo, Brazil. The following soil treatments were studied: control (non-cultivated soil under natural vegetation (NC)), control soil amended with NPK (conventional corn fertilization) and four treatments N1, N2, N4 and N8 with applications of 3.5, 7, 14 and 28 Mg ha⁻¹ of sewage sludge (dry matter), respectively. HAs were extracted from the surface layer using the methodology of the International Humic Substance Society (IHSS). Fe³⁺ and VO²⁺ ions complexed with HAs, and also semiquinone-type free radical (SFR) at concentrations of approximately 2.0 × 10¹⁸ spins g⁻¹ HA were identified in EPR spectra. The levels of SFR were lower for treatments where the applied sewage sludge doses were equivalent to four and eight times the normal doses of N mineral fertilization, reaching values of 1.7 × 10¹⁸ and 1.24 × 10¹⁸ spins g⁻¹ HA, respectively. The observed decrease in SFR content as sewage sludge dose was increased, was probably associated with the incorporation of less aromatic components into HAs originating from the sewage sludge.     

熔融造粒腐植酸尿素的缓释性能研究

运用碱处理风化煤得到水溶性腐植酸和沉淀混合物以及未处理的风化煤细粉（80目）分别与熔融尿素混合造粒,制得3种类型的腐植酸尿素产品,利用土柱淋洗方法研究不同腐植酸尿素产品的缓释性能。结果表明,除添加10%的未处理风化煤处理外,其余腐植酸尿素产品与普通尿素相比,均表现出具有氮缓释性能。其中,以添加水溶性腐植酸的产品缓释性最强;且当水溶性腐植酸与尿素比例为3∶7时,肥料的缓释效率最高。在本试验条件下,风化煤类腐植酸熔融造粒工艺下制成腐植酸复合尿素的缓释性能,与添加腐植酸的数量呈正相关;水溶性腐植酸添加比例与腐植酸复合尿素缓释性能相关性较低。3种类型的腐植酸复合尿素,以添加水溶性腐植酸的肥料质量最稳定。对风化煤进行活化后提取水溶性腐植酸,适量添加到熔融尿素中进行造粒,可生产出具有较好缓释性能的腐植酸尿素产品。     

Fe2+与胡敏酸的络合特征及其抗氧化性和生物有效性研究

在研究不同来源胡敏酸性质的基础上,研究了Fe2+与胡敏酸的络合特征以及络合态Fe2+的抗氧化性和生物有效性。结果表明,来源于土的胡敏酸属于A型,而来源于腐解秸秆、粪肥的胡敏酸属于RP型。A型胡敏酸与Fe2+络合能力大于RP型。HA-Fe2+络合物的络合稳定常数越大,络合物中Fe2+抗氧化性越强,玉米叶片中全铁含量也越高,但存在活性铁含量和全铁含量不一致现象。