几种土壤及黏土矿物对多氯联苯吸附特性的研究

采用批量平衡试验,研究了不同土壤及长黏土矿物对多氯联苯吸附特性。结果表明:多氯联苯浓度范围为0.25~5.0mg L-1时,不同土壤及黏土矿物对多氯联苯的吸附均能用Freundlich方程很好地拟合,随着溶液中多氯联苯浓度的增加,土壤及黏土矿物对多氯联苯的吸附量增加;几种土壤对多氯联苯吸附量大小顺序为:红壤>黄褐土>砂姜黑土,土壤有机质、粘粒等对多氯联苯吸附起主要作用,土壤更易吸附高氯代PCB77;黏土矿物对多氯联苯吸附量大小顺序为:纳米蒙脱石>纳米SiO2>凹凸棒石,黏土矿物吸附多氯联苯能力的大小与黏土矿物的比表面积、粒径、层状结构等有关;多氯联苯本身分子的大小影响其在黏土矿物上的吸附;土壤中添加黏土矿物可以提高对多氯联苯的吸附。     

有机修饰塿土表面特性的研究Ⅰ.CEC和比表面

污染物在土壤中的行为与土壤的表面化学特性密切相关,研究土壤的表面化学特性对于从微观领域了解污染物行为及其变化规律,采取有效措施减轻并消除土壤中污染物的危害,保护土壤环境和人体健康具有重要意义。为了增强土壤对有机污染物的吸附固定,国内外开始研究应用阳离子型表面活性剂对黏土矿物或土壤进行修饰,使土壤的表面性质由亲水性转变为疏水性,增大对土壤中有机污染物的吸附能力[1,2],研究表明,利用阳离子型表面活性剂修饰黏土矿物或土壤,可以显著增强土壤对水中有机污染物的吸附固定能力[3~7],但对于重金属离子却具有不同的作用[8~11]。土壤胶体的比表面、离子交换能力是与土壤对污染物吸持直接相关的土壤表面性质     

有机修饰塿土总酸度和电荷性质的初步研究

土壤表面电荷特性是土壤十分重要的表面特性参数,其不但与土壤溶液中阴阳离子的吸附与解吸具有直接的关系,同时土壤中的离子扩散、土壤有机-无机复合体的形成以及土壤的水分性状在不同程度上也均受到土壤胶体表面电荷性质的影响。近年来国内外开始研究应用阳离子型表面活性剂对黏土矿物或土壤进行修饰,以增大对土壤中有机污染物的吸附能力[1,2],由于采用表面活性剂能够使得土壤的表面疏水性增加而亲水性减弱,其表面电荷性质也必然发生相应的变化,而这种变化对土壤中有机、重金属污染物的吸附固定将会产生本质的影响[3~7]。因此,研究土壤表面修饰后土壤电荷特性的变化,对于深入了解土壤表面修饰的机理,从理论上探讨修饰土样对于     

支持电解质对水钠锰矿表面Cu2 吸附-解吸的影响

氧化锰矿物是土壤和沉积物中的重要组分,在土壤中的含量一般不超过10g kg-1。但其颗粒细小,常以膜状赋存于土壤颗粒表面,并在土壤界面的化学反应中起着重要作用;其电荷零点(PZC)低、比表面积大、负电荷量多,对某些重金属元素有吸附固定作用,影响并决定着它们在土壤和沉积物中的浓度、形态、化学行为及生物毒性[1~10]。氧化锰矿物对重金属离子的吸附特性一直是许多土壤与环境科学工作者研究的重点,其吸附顺序一般为:Pb>Cu>Mn>Co>Zn>Ni>Ca>Mg,并普遍认为是专性吸附[3~5]。其专性吸附机理常有配位、内层交换、水解—吸附、表面络合和同晶替代等理论[3]。在土壤pH通常范围内,表面带正电     

溶解性有机质在土壤固碳中的意义

随着全球变暖的加剧,土壤圈作为全球碳循环中的重要碳库受到日益关注。土壤有机碳固定对大气温室效应和气候变暖有重要影响。溶解性有机质(DOM)是土壤中最活跃的有机碳库,其含量与土壤CO2、CH4、N2O的排放显著正相关,DOM的矿化成为土壤有机碳损失的重要途径。DOM可通过与Fe、Al共沉淀、吸附于土壤矿物表面而改变其生物降解性,从而在土壤中稳定和保留下来,对土壤有机碳积累中具有重要贡献。DOM的化学组成和结构特征影响其生物降解性,同时也影响其沉淀吸附效应。其稳定机制不同,对土壤有机碳积累的贡献也存在差异。目前估算DOM对土壤有机碳的贡献尚无普遍认可的方法,具体数值因估算方法不同而存在较大差异,有效的估算方法仍有待于进一步研究。     

土壤对病毒的吸附行为及其在环境净化中的作用

病毒在土壤上的吸附行为在很大程度上决定着其对饮用水的污染威胁。通过一次平衡法实验,比较研究噬菌体MS2和X174在6种不同性质土壤上的吸附行为的差别,同时阐述土壤中本身存在的微生物对土壤吸附行为的影响。总体趋势为土壤对X174的吸附能力高于对MS2的吸附能力;红黏土对病毒的吸附能力最强,而沙质潮土最弱;土壤中本身存在的微生物对土壤吸附病毒的影响依不同类型的土壤和病毒而异,除了红黏土外,灭菌土壤显著增加其对MS2的吸附;但对X174来说,灭菌后显著降低其在红黏土上的吸附,其他5种土壤的灭菌处理对X174的吸附行为没有显著影响。说明红黏土或与红黏土类似性质的材料在净化被病毒污染的水域时可能是一比较理想的病毒吸附剂;而在沙质潮土地区,病毒通过被土壤吸附而达到过滤净化的可能性则比较小。土壤中可能存在某一种或一类特殊微生物,它们可能可以控制病毒在土壤中的吸附行为,因而进一步研究其机理十分必要。     

水溶性有机质对南京城郊菜地土壤Pb吸附解吸行为的影响

通过批处理试验研究了不同来源的水溶性有机质（DOM）对南京城郊菜地土壤铅（Pb）吸附解吸行为的影响。研究结果表明,DOM抑制了土壤对Pb的吸附,随着DOM浓度的增加,土壤对Pb的吸附量减少,当DOM体积从0增加到21 mL时,土壤对Pb的吸附量分别减少5.34%（鸡粪）、24.12%（牛粪）和0.35%（有机肥）。不同来源的DOM也影响土壤对Pb的吸附程度。当添加低浓度的DOM（添加体积小于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为鸡粪DOM〈牛粪DOM≈有机肥DOM;当添加高浓度的DOM（添加体积大于6 mL）时,土壤对Pb的吸附量顺序为牛粪DOM〈鸡粪DOM〈有机肥DOM。反之亦然,DOM促进了土壤Pb的解吸,解吸量随添加DOM浓度的增大而增加。不同来源的DOM对土壤Pb解吸程度的影响也有所差异。对于低污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉牛粪DOM〉有机肥DOM;对于高污染土壤,Pb的解吸量顺序为鸡粪DOM〉有机肥DOM〉牛粪DOM。Pb吸附动力学曲线揭示,添加DOM延缓了土壤Pb吸附平衡到达的时间。本研究表明,DOM增加了土壤Pb的环境风险。     

土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展

鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。     

共沉淀引发的溶解性有机质在水铁矿/水界面的分子分馏特性

土壤矿物与溶解性有机质（DOM）的相互作用会引起DOM在矿物/水界面的结构分馏,进而影响DOM在土壤中的长期保存及其环境行为。水铁矿在环境中广泛存在,可通过两种不同方式（表面吸附或共沉淀）与DOM结合。目前,鲜有研究从分子尺度上揭示共沉淀反应诱发的DOM在水铁矿/水界面的结构分馏特性。针对此,通过共沉淀方式在C/Fe不同的溶液中制备水铁矿-DOM复合体,将传统光谱手段（如,紫外（UV）-可见光光谱、Fe K边X射线吸收光谱（XAS）等）和近年来兴起的电喷雾-傅立叶变换-离子回旋共振质谱（ESI-FT-ICR-MS）相结合,从分子水平解析共沉淀过程中DOM在水铁矿/水界面的结构分馏行为。结果显示：水铁矿-DOM复合体中Fe主要以水铁矿的形式存在,所占比例与C/Fe值有关,介于68.0%~95.9%之间。UV和ESI-FT-ICR-MS分析共同表明在共沉淀过程中,水铁矿优先固定DOM中具有高分子量的富含氧的芳香性组分（主要燃烧过程中产生的致密多环芳香类物质和维管植物来源的多酚类物质）,该分子分馏特性与前人报道的因表面吸附引发的DOM在水铁矿/水界面的分馏现象基本一致,表明无论表面吸附还是共沉淀,水铁矿均倾向于固定芳香性强的高分子量组分。此外,本研究率先发现水铁矿对DOM的结构选择性随反应时间呈一定动态变化,表现为：燃烧过程中产生的致密多环芳香类组分优先被固定在复合体中,随着反应推进,维管植物来源的多酚类组分被固定。本研究结果有助于深入理解水铁矿形成过程中,通过共沉淀作用影响DOM环境地球化学行为的分子分馏机制。     

九宫山土壤剖面中黏土矿物的组成特征

以湖北省九宫山的4种垂直地带性土壤为对象,研究其剖面层次的黏土矿物组合和铁、铝氧化物的特征,揭示山地土壤中黏土矿物的变化特点。结果表明,随海拔升高,土壤中黏土矿物类型从以高岭石为主,逐渐变为以14.0?矿物、伊利石及三水铝石为主,有从1︰1型向2︰1型矿物过渡的趋势;不同层次的土壤中黏土矿物类型和相对含量变化明显;土壤随垂直高程的升高,其中游离态铁、铝减小,非晶形和络合态铁、铝增加,各种形态铁、铝氧化物的总量也增加。