Cd/Cu/Pb对磺胺嘧啶在土壤中吸附迁移的影响

通过室内批平衡实验和土柱出流实验,探讨了不同浓度镉(Cd)及相同浓度的Cd、铜(Cu)、铅(Pb)对磺胺嘧啶在土壤中吸附、迁移的影响,并分别用Freundlich、Langmuir、Linear方程及Hydrus-1D中的单点和两点吸附模型模拟其在土壤中的吸附、运移过程。结果表明:当Cd浓度为10.0mg·kg~(-1)时促进磺胺嘧啶的吸附;Cd浓度为1.0、300.0mg·kg~(-1)时抑制磺胺嘧啶吸附;Cd浓度为100.0 mg·kg~(-1)时对磺胺嘧啶的吸附无影响;300 mg·kg~(-1)的Cd、Cu、Pb存在时,磺胺嘧啶吸附量大小顺序为:CdCuPb。土柱出流实验中,当Cd浓度为10.0mg·kg~(-1)时,磺胺嘧啶在土柱中的迁移速度最慢,其他浓度对迁移影响不明显;Cd、Cu、Pb相比较而言,Cu存在时磺胺嘧啶的迁移最快,Cd存在时迁移最慢。在对静态吸附特征的拟合过程中,Linear方程拟合效果最好,决定系数R~2均在0.98以上;Hydrus-1D模拟时,两点模型可更好地拟合磺胺嘧啶的运移特征,R~20.907,均方根误差RMSE0.051,瞬时吸附f所占分数较高,说明磺胺嘧啶在迁移过程中存在较大程度的瞬时吸附。     

磺胺嘧啶在土壤及土壤组分中的吸附/解吸动力学

抗生素在土壤中的吸附/解吸及迁移过程受其理化性质的强烈影响,其中土壤中的矿物成分,如高岭石、蒙脱石及腐殖酸等是重要控制因素。本文主要研究了磺胺嘧啶在土壤、高岭石、蒙脱石和腐殖酸中的吸附/解吸动力学过程,并对反应前后的高岭石、蒙脱石和腐殖酸进行傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared, FTIR)表征,探讨其可能的吸附机理。结果表明:磺胺嘧啶的吸附(解吸)动力学过程,可以分为快速吸附(解吸)、吸附解吸动态平衡和吸附(解吸)平衡3个阶段;磺胺嘧啶在土壤及其3种组分中的吸附(解吸)均可在24 h内达到平衡,其浓度高低会导致土壤及其组分的吸附差异,不同土壤组分中的官能团含量、带电性质及氢键是造成吸附差异的主要原因;分别用伪一级动力学模型、伪二级动力学模型和Elovich模型对其吸附过程进行拟合,其动力学吸附过程更符合伪二级动力学模型,R20.99,主要受控于物理化学吸附;FTIR图谱表明磺胺嘧啶与高岭石以物理吸附为主,并有少量氢键作用,与蒙脱石之间主要以氢键作用完成吸附,而在腐殖酸中存在表面络合和π–π共轭作用。     

离子强度和pH对高岭石胶体运移影响的实验研究

离子强度和pH是控制胶体运移的两个重要化学影响因素。本文通过高岭石胶体（Kaolinite胶体）在饱和石英砂柱中的出流实验,分析了离子强度（0.0015～0.03mol L^-1）和pH值（5～9）两个因素的变化对胶体运移的影响。结果表明：随离子强度增加,Kaolinite胶体沉淀量增大,运移受阻增强。Kaolinite胶体在中性环境（pH值约为7.10）中沉淀量最小,在酸性环境（pH值约为4.98）中沉淀量最大。     

离子强度和pH对可变电荷土壤与铜离子相互作用的影响

研究了离子强度和pH对可变电荷土壤表面电荷与铜离子吸附的影响。作为对照 ,也研究了它们对恒电荷土壤黄棕壤的有关性质的影响。结果表明 ,随pH升高 ,土壤的表面负电荷增加 ,正电荷减少。对于可变电荷土壤 ,可出现电荷零点 (pH0 )。随pH升高 ,土壤对Cu2 的吸附量增大。随着离子强度增大 ,恒电荷土壤对Cu2 的吸附百分率明显降低 ,可变电荷土壤对Cu2 离子的吸附百分率也降低 ,但降低的幅度比恒电荷土壤者小得多。土壤中氧化铁的含量越高 ,降低的幅度越小。对于含 2 1 %左右游离氧化铁的铁质砖红壤 ,即使支持电解质NaNO3的浓度高达 1molL- 1,对Cu2 的吸附仍然几乎没有影响。从离子强度和pH与土壤表面电荷和铜离子吸附的关系 ,可以推测在土壤对铜离子的吸附中 ,既存在电性吸附 ,又存在专性吸附。在可变电荷土壤对铜离子的吸附中 ,专性吸附较为重要     

磺胺嘧啶对土壤氮矿化及相关微生物参数的影响

兽用抗生素进入土壤,已经带来了新的土壤污染生态学问题,并已引起广泛关注。本文研究了不同浓度磺胺嘧啶残留对土壤氮矿化量及相关微生物参数的影响。结果表明,磺胺嘧啶对土壤氮矿化产生抑制作用,且抑制作用在低浓度比高浓度更为敏感。通过主成分分析和多元回归分析可知,在各相关微生物参数中,土壤微生物群落功能多样性可作为预测磺胺嘧啶残留时土壤氮矿化强度变化的指标。     

胶体存在时不同质地土壤对锌镉的吸附试验研究

以重金属离子Zn和Cd及胶体为对象,通过等温静态批量平衡吸附试验,分析了3种不同质地土壤对Zn、Cd单一吸附和等量竞争吸附特征,胶体对土壤吸附Zn、Cd的影响,并用Langmuir和Freundlich方程对试验结果进行了拟合。结果表明,随着平衡液中Zn2+、Cd2+浓度的增加,土壤对Zn、Cd的吸附量逐渐增大;3种质地土壤对Zn、Cd吸附量顺序为砂壤>粉壤>壤砂土;Zn2+、Cd2+共存时,土壤对这两种离子的吸附量比单一离子存在的情况下明显下降;胶体存在时抑制了土壤对Zn的吸附,促进了土壤对Cd的吸附;就本试验来说,Freundlich方程拟合效果优于Langmuir方程。     

草萘胺在五种土壤及其胶体上的吸附行为

土壤胶体是土壤中颗粒最细小的部分,由于具有巨大的比表面积和较高的吸附容量,是环境中污染物的重要吸附剂,直接影响到污染物的归趋和生物有效性.本文采用批次吸附试验的方法,研究了农药草萘胺在黄棕壤等5种土壤及土壤胶体上的吸附行为.结果表明,草萘胺在供试土壤及胶体上的吸附均能很好地符合Freundlich方程;与本体土壤相比,...     

不同喷淋强度对核素Sr-90在土壤中迁移的影响

基于室内土柱法,建立120 ml d~(-1)、60 ml d~(-1)、30 ml d~(-1)三种不同喷淋强度下放射性核素Sr-90在砂土介质中的动态土柱迁移试验,试验时间分别为51 d、102 d、204 d,研究不同喷淋强度对Sr-90迁移规律的影响。结果表明,三种不同喷淋强度下Sr-90的浓度峰在土柱体中的迁移距离分别为42.3 cm、46.2 cm、44.4 cm,迁移距离基本一致,与喷淋强度和时间成正比。此外,Sr-90在土柱体剖面的浓度分布曲线均存在明显的不对称性和拖尾,即Sr-90从源层上洗脱下来后,受到砂土介质的吸附作用,待浓度峰值通过后,更多的Sr-90从之前的砂土介质中解吸出来,使得很长时间段内土柱体中保持相对较高的浓度。应用Hydrus-1d软件建立平衡吸附、非平衡吸附两种模式下的核素迁移数值模型,发现在非平衡吸附模式中考虑一级速率系数β能更好地描述浓度分布曲线的拖尾,通过与实测浓度值拟合得到Sr-90的分配系数为0.73 ml g~(-1)、0.70 ml g~(-1)、0.72 ml g~(-1),喷淋强度对分配系数影响不大。     

土壤离子吸附：I.离子吸附的类型及研究方法

阐述了土壤离子专性吸附和非专性吸附的特点，介绍了离子吸附的热力学，仪器学和等瘟线研究方法以及常见等温线的模型及其应用。     

土壤离子吸附：3.离子吸附的动力学

介绍了土壤离子吸附研究的一次平衡法，混合置换技术和压跳法，论述了主要动力学方程的适用条件及其在离子吸附方面的应用。     

土壤胶体对砂质土柱中草萘胺迁移的影响

采用室内砂柱模拟试验方法研究了红壤和黑土两种土壤胶体对草萘胺在砂质土柱中迁移的影响。结果表明,整个淋滤过程中红壤和黑土胶体的回收率比较高,分别达到66．76％和74．75％;胶体促进了草萘胺在砂质土柱中的迁移,与对照相比（无胶体）,加入红壤和黑土胶体后草萘胺的回收率分别提高了9．82％和10．63％。但是吸附在胶体上迁移的草萘胺数量比较少,只占到迁移总量的1．15％（红壤）和1．68％（黑土）,物理非平衡机制可能在迁移过程中起支配作用。     

磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径组分中的吸附行为研究

采用批平衡吸附试验法,研究了磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为。结果表明,磺胺嘧啶的吸附不同程度地偏离线性模型,但均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好地线性拟合。黑土（〈0.2mm）及其不同粒径（粘粒：〈0.002mm、粉粒：0.002~0.02mm、砂粒：0.02~0.2mm）的Freundlich容量因子Kf值分别为29.6、53.1、32.9L.kg-1和21.6L.kg-1,说明磺胺嘧啶在黑土及其不同粒径中的吸附行为存在差异。将吸附参数Kf进行碳标化处理后,Koc值除粉粒外,其他基本一致。随着溶液pH的持续增加（1.0~10.0）,黑土及其不同粒径中的磺胺嘧啶的吸附参数lgKf呈现先急剧降低然后稍微回升的趋势,由此推测,阳离子交换作用可能是磺胺嘧啶土壤吸附的重要机制。过氧化氢处理去除土壤有机质后,黑土的Kd值从1.92L.kg-1降为1.22L.kg-1,磺胺嘧啶的吸附量由16.5mg.kg-1降低到11.2mg.kg-1,说明有机质含量也是影响磺胺嘧啶吸附行为的重要因素。     

土壤胶体在不同饱和度土壤介质中的释放与淋溶行为研究

采用饱和与非饱和填充土柱纵向淋溶研究方法,结合对流弥散模型方程（CDE）对穿透曲线的拟合计算,全面考察了土壤介质水饱和度、土壤水pH/离子强度、土壤孔隙水流速和土壤胶体颗粒大小对天然土壤胶体在实际土壤介质中释放、沉积迁移行为的影响。分别获取胶体扩散系数和阻滞因子值,定量说明实验中水化学、水动力学等条件的作用影响力。结果显示,介质不饱和条件不利于胶体的释放和淋溶;高pH和低离子强度条件对土壤胶体释放与迁移有利;淋溶过程的间断干扰,可以促使土壤胶体的增量淋溶释放;淋溶强度及胶体颗粒粒径大小,能够影响胶体穿透时间和穿透浓度峰值大小。     

土壤性质对1-丁基-3-甲基咪唑类离子液体吸附/脱附行为的影响

研究了2种咪唑类离子液体(ILs)——氯化1-丁基-3-甲基咪唑([Bmim][Cl])和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐([Bmim][(CF_3SO_2)_2])在16种土壤上的吸附/脱附规律,探讨了土壤理化性质对于吸附/脱附行为的影响。研究发现,[Bmim][Cl]和[Bmim][(CF_3SO_2)_2N]的土壤吸附系数与土壤阳离子交换量(CEC)呈正相关性,相关系数(R~2)分别为0.842 9和0.835 3(P0.05),表明土壤主要通过静电作用来吸附ILs,而与土壤总有机碳含量(TOC%)的R~2值仅分别为0.003 5和0.073 0(P0.01),说明ILs与土壤有机质的疏水结合作用为相对次要。ILs阴离子基团对吸附行为有一定的影响,但并不明显。ILs吸附/脱附的迟滞系数(HI)均小于1,可能与(ILs)在土壤粘土/有机质上的不可逆结合有关。其中,CEC和[Bmim][Cl]和[Bmim][(CF_3SO_2)_2]的HI之间存在较大的相关性(R~2分别为0.772 9,0.781 5,P0.01),说明CEC对迟滞行为有着不可忽视的影响。     

Effects of Addition Sequence and pH of Oxalate on the Adsorption and Activity of Acid Phosphatase on Soil Colloids and Minerals

The adsorption and specific activities of acid phosphatase on soil colloids and minerals in oxalate systems with different pH values were studied using the batch method. Results indicated that the amount of phosphatase adsorption decreased in the following order: goethite ? yellow-brown soil (YBS) > kaolinite > latosol, and the specific activities of immobilized phosphatase were goethite > latosol > kaolinite > YBS. The profiles of enzymatic adsorption and specific activity on soil minerals were bell shaped, and their change tendencies were out of sync. The optimal pH for phosphatase adsorption was located between the isoelectric point of phosphatase and the zero point of charge of the studied soil minerals, and the optimal pH for the specific activity of the immobilized enzyme either did not change or shifted toward alkalinity. Enzymatic adsorption amounts and specific activities were greater when the enzyme was added before oxalate than when enzyme was added after oxalate.     

离子强度及pH对不同类型土壤中胶体释放的影响

采用实验室土柱纵向淋溶法,研究了离子强度及pH变化对常熟乌栅土原状、扰动土柱以及东北黑土、江西红壤扰动土柱土壤胶体释放的影响。结果表明离子强度变化对我国不同类型土壤胶体释放影响不同：淋洗液电解质为NaCl时,对于常熟乌栅土以及东北黑土,离子强度减小促进胶体的释放,反之抑制胶体的释放;对于江西红壤,离子强度变化对土壤胶体释放则不产生影响。淋洗液电解质为CaCl2条件下,土壤胶体的释放量低于淋洗液为NaCl,且离子强度变化对三种土壤胶体的释放均不产生明显影响。相同条件下,常熟乌栅土及东北黑土胶体释放量远远大于江西红壤,pH变化则对上述类型土壤胶体释放的影响不明显。研究结果有助于进一步阐明水化学条件的变化对我国不同类型土壤胶体释放的影响规律。     

Effect of pH,Temperature, and the Role of Ionic Strength on the Adsorption of Mercury(II) by Typical Chinese Soils

A series of batch experiments were conducted to assess the effects of pH, temperature, and ionic strength on mercury adsorption by black and red soils. The results showed that the mercury adsorption increased when the temperature increased from 5 to 15 °C for red soil, whereas for black soil, the amount of adsorption was greater at 25 °C than at other temperatures. At the same temperature, the adsorption capacity of the black soil was greater than that of the red soil. The adsorption capacity of mercury by soils was not influenced by initial pH, sodium nitrate (NaNO₃),or sulfate ion (SO₄ ^2–). However, the change of chloride ion (Cl^?) concentrations had a great effect on mercury adsorption. When the concentration was increased from 10^?3to 10^?1mol L^?1, the adsorption capacity of mercury on both soils (especially for the red soil) decreased sharply.     

降雨对土壤胶体释放与迁移的影响研究

降雨作为影响水土流失的主要因子,对表层土壤垂直侵蚀的影响没有得到应有的重视,选取长春地区具有代表性的阶地农田的粘壤土、河漫滩的细砂土和黄土台地的粉壤土为研究对象,用实验室土柱淋滤模拟实验定量研究了降雨对表层土壤中胶体释放与迁移的影响能力,并首次从土壤胶体的释放与迁移的角度解释了土壤的垂直侵蚀作用,从而为长春市水土流失和水土污染防治提供了参考依据.结果表明,土壤环境中降雨对土壤胶体的释放与迁移的影响即对表层土壤垂直侵蚀的影响是不容忽视的,其释放与迁移随降雨周期均具有"脉冲"的规律,在淋滤初期胶体具有比较明显的释放,后来胶体就降到一个较低恒定的水平.降雨通过引起土壤水动力条件和土壤溶液化学两方面变化影响土壤胶体的释放和迁移,初始降雨对土壤表面的侵蚀作用比持续的降雨具有更明显的作用.由于土壤矿物和机械组成不同,降雨对3种土壤的垂直侵蚀程度不同,释放量(垂直侵蚀损失量)为农土土柱>河土土柱>黄土土柱,且介于30-120mg/m~3之间.     

病原菌在红壤胶体上的吸附机制研究

研究了pH和KCl离子强度对猪链球菌和大肠杆菌在红壤胶体表面吸附的影响,结合表面物化性质和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论分析互作机制。结果表明,细菌在红壤胶体表面的吸附等温线能较好拟合Freundlich方程(R20.97),猪链球菌在红壤胶体表面吸附的分配系数(Kf)是大肠杆菌的4.5倍～6.1倍,细菌在去有机质胶体表面吸附的Kf值为含有机质胶体的2.4倍～3.2倍。比表面积越大或zeta电位绝对值越小,细菌吸附能力越强,吸附态细菌位于距红壤胶体表面90～100 nm处的次级小能位置。随着体系pH降低(9.0～4.0)或离子强度增大(1～10 mmol L-1),细菌与红壤胶体互作能障降低,细菌吸附量增大,吸附机制符合DLVO理论;而在高离子强度下(50～100 mmol L-1),猪链球菌吸附量降低了3.4%～5.6%,表明除DLVO作用力外,非DLVO作用力如空间位阻排斥和疏水作用对吸附也有贡献。