离子强度和磷酸盐对铁铝矿物及土壤吸附As（V）的影响

选用针铁矿、赤铁矿、水铁矿、水铝矿4种铁铝矿物以及性质差异较大的黑土、紫色土和红壤3种土壤,研究离子强度和磷酸盐对其吸附As(V)的影响。结果表明,在0.01、0.1、1mol.L-13种离子强度下,矿物和土壤对As(V)的吸附量无明显差异或随离子强度增大而增大,其对砷的吸附以专性吸附为主。磷酸盐对矿物和土壤吸附砷的影响与其添加顺序及摩尔浓度比有关。水铝矿和水铁矿在这3种添加顺序下的砷吸附量无明显差异,仅在P/As摩尔比较大时表现出下降趋势;而在针铁矿和赤铁矿两种矿物上,先添加砷时的砷吸附量高于先添加磷时或两者同时添加时,且砷吸附量随P/As摩尔比的增加而逐渐下降。在黑土、紫色土和红壤上,先添加砷比先添加磷或两者同时添加时的砷吸附量均要高,尤其是在紫色土上。随P/As摩尔比升高,土壤对砷的吸附量表现出下降趋势。     

我国主要农田土壤对外源As(Ⅴ)吸附的差异及其与理化性质的关系

【目的】研究不同农田土壤对砷的吸附能力,以明确砷在土壤中的迁移转化及其有效性。【方法】 集全国18种典型农田土壤,分析其主要理化性质,采用吸附试验,测定不同土壤对外源砷（As(Ⅴ)）的吸附量及吸附率,并分析土壤吸附能力与土壤理化性质间的关系。【结果】不同农田土壤的理化性质存在明显差异。酸性土壤对外源砷的吸附能力大于碱性土壤,其中以赤红壤对外源砷的吸附能力最强,吸附量为1.64 mg/g,吸附率为6.83%,酸性土壤对外源砷的吸附量为0.19～1.64 mg/g,吸附率为0.64%～6.83%。碱性土壤中,以山东潮土对外源砷的吸附能力最强,吸附量为0.19 mg/g,吸附率达0.89%,山西褐土对外源砷吸附能力最差,吸附量仅为0.15 mg/g。土壤对外源砷吸附量与土壤黏粒和有机质含量呈正相关,与pH、阳离子交换量（CEC）、全磷、速效磷、CaCO₃含量呈负相关。【结论】不同农田土壤对外源砷的吸附能力存在明显差异,其中pH对土壤吸附砷能力的影响最明显。     

施用原始及铁改性生物质炭对土壤吸附砷(Ⅴ)的影响

  目的  考察生物质炭及铁改性生物质炭对土壤吸附砷[As(Ⅴ)]的影响。  方法  以法国梧桐Platanus orientalis修剪枝为原料在650 ℃限氧条件下热解制备生物质炭,并通过氯化铁(FeCl₃)溶液浸渍、热解,将其进一步制备成铁改性生物质炭,对比考察改性后生物质炭理化性质和表面官能团的变化;并通过批量吸附试验探究不同As (Ⅴ)初始质量浓度、吸附时间对施炭土壤吸附As (Ⅴ)效果和规律的影响,通过分析吸附等温线特征和吸附动力学特征,探明吸附机制。  结果  铁改性生物质炭较原始生物质炭pH、比表面积及官能团数量降低,但灰分质量分数和电导率有所增加;Langmuir模型能较好拟合施炭土壤对As(Ⅴ)的吸附过程,表明吸附以单分子层为主。当As (Ⅴ)溶液初始质量浓度大于25 mg·L?1后,铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的吸附量大于原始生物质炭,且最大吸附量为0.36 mg·g?1。原始生物质炭和铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的动力学吸附符合准二级动力学方程,吸附过程在4 h前后分别为快速吸附和慢速吸附2个阶段,在24 h左右趋于平衡,且铁改性生物质炭处理下土壤的饱和吸附量比原始生物质炭处理高11%。  结论  施用2种生物质炭均能提高土壤对As (Ⅴ)的吸附效果,且铁改性生物质炭的吸附效果优于原始生物质炭。因此,施用铁改性生物质炭可以加强土壤对As (Ⅴ)的吸附作用从而降低As生物有效性。图6表3参39     

溶液化学环境对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)在农田土壤中吸附和垂向迁移的影响

选择工业固体废物附近的农田土壤,研究共存金属离子、无机盐、有机质、pH值及温度对土壤吸附Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的影响.结果表明,在众多影响因素中,pH值和KH2PO4是对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)吸附影响最明显的两个因素,pH值的升高(2.0～8.0)和KH2PO4(0.01～1.0 mol·L-1)的存在不利于Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的吸附.利用土柱淋溶实验考察pH值和KH2PO4对Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)在土壤中迁移、转化的影响发现,较高的pH值(7.0)和KH2PO4(0.1 mol·L-1)的存在有利于Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的迁移.低pH(4.0)下的淋溶增加了土壤中交换态Cr和As的相对和绝对含量,提高了重金属的生物可利用性.高pH(7.0)及KH2>PO4>存在时的淋溶减小了交换态Cr和As的含量,降低了重金属的生物可利用性.淋溶实验后,土壤中分别平均有95%的Cr(Ⅵ)和11%As(Ⅵ)发生了还原反应生成了Cr(Ⅲ)和As(Ⅲ).从而在一定程度上降低了Cr(Ⅵ)和As(Ⅴ)的迁移性.     

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。     

不同粒级土壤团聚体对砷(Ⅴ)的吸附与解吸影响研究

本文以辽宁省朝阳市日光温室耕层土壤作为研究对象,探讨不同粒径团聚体对土壤中砷(As(Ⅴ))吸附解吸的影响.结果表明,不同粒级团聚体对As(Ⅴ)的吸附和解吸能力均符合Freundlich拟合方程,R2介于0.9528 ～0.9972之间,其中＜53μm粒径团聚体对As(Ⅴ)的吸附、解吸能力最强,并随着粒径的增大,吸附、解吸能力均降低,且不同粒径对As的吸附与解吸能力呈显著正相关关系.随着溶液中As(Ⅴ)的浓度的提高,各粒径团聚体对As(Ⅴ)的吸附、解吸能力均提高,K值介于17.75 ～50.51之间.不同粒级团聚体对As(Ⅴ)的吸附量与土壤有机质含量、游离氧化铁含量及CEC含量之间均呈正相关关系,说明团聚体对As(Ⅴ)的吸附受到土壤团粒胶结剂的影响.     

巯基功能化蛋壳膜对水溶液中As(Ⅴ)的吸附去除研究

研究了巯基功能化蛋壳膜(TESM)对水溶液中As(Ⅴ)的吸附去除性能.考察了溶液pH值、离子强度、腐殖酸(HA)等的影响,并用Freundlich和Langmuir等温模型对实验数据进行拟合.结果表明,当pH值为8.0时,TESM对As(Ⅴ)的吸附效果最好;NaCl的加入显著降低了TESM对As(Ⅴ)的吸附量;HA的存在降低TESM对As(Ⅴ)的吸附能力,但进一步增大腐植酸质量浓度对TESM吸附As(Ⅴ)无显著影响;TESM对As(Ⅴ)的吸附符合Langmuir吸附模型和准二级动力学模型,最大吸附量为21.51mg/g,为未功能化蛋壳膜吸附量的9倍.     

厌氧水稻土中水溶性As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的测定方法研究

针对现行土壤污染物环境标准和分析方法都是用总砷表示,而对水溶性砷研究较少的现状,选择蠕动注射方法添加还原剂KBH4-NaOH溶液,通过控制样品溶液pH,对As( )和As( )进行了分步还原,用硝酸银-聚乙烯醇-乙醇溶液作吸收液来吸收还原生成的AsH3,分光光度法在400nm波长下测定吸收液的吸光度,求算As( )和As( )含量。用这种方法对模拟环境砷污染水样和厌氧水稻土中As( )和As( )的测定进行了研究。结果表明,砷质量浓度为0～0.5mg/L时,吸光度和砷质量浓度符合朗伯-比尔定律,标准溶液测定的相对误差为-3.60%～2.20%,检测限为0.6μg;环境水样测定的As回收率为97.14%～103.4%,与Ag-DDC标准方法比较无显著差异;水稻土中总砷和As( )的回收率分别为98.36%～102.8%及56.02%～65.34%;对22种无机离子的干扰试验测定表明,在容许量内无干扰。     

有机酸对As(Ⅴ)在土壤中老化的影响

为了明确不同类型有机酸对土壤中砷释放及迁移转化等行为的影响,应用模拟试验方法,研究了添加乙酸、草酸、柠檬酸和腐植酸对砷在第四纪红壤中老化的影响。研究结果表明,在温度为25℃、湿度为最大田间持水量70%条件下,有机酸类型对砷在第四纪红壤中老化过程的影响不显著,但有机酸添加量对培养期间土壤有效态和结合态砷的含量具有显著影响。当乙酸的添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)在土壤中的老化均有抑制作用;添加量达到200 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用。而草酸和柠檬酸的添加量为50 mg·kg~(-1)时,对As(Ⅴ)的老化具有促进作用;添加量为100、200 mg·kg~(-1)时均抑制As(Ⅴ)的老化。腐植酸对外源砷在土壤中的老化具有抑制作用,且其对砷老化的影响远大于其他类型有机酸。当添加量在50~200 mg·kg~(-1)时,乙酸和草酸对土壤中专性吸附态砷含量有显著影响;添加量为50、100 mg·kg~(-1)时,柠檬酸和腐植酸对弱结晶水合铁铝氧化物结合态砷均有显著影响;添加量为200 mg·kg~(-1)时,乙酸、柠檬酸和腐植酸对结晶水合铁铝氧化物态砷影响显著。综上,在本试验条件下,As(Ⅴ)在第四纪红壤上老化不受有机酸类型的影响,而受有机酸添加量的影响。     

离子强度对可变电荷土壤吸附Cu(Ⅱ)的影响

研究了离子强度对可变电荷土壤吸附Cu(Ⅱ)的影响。结果表明,提高NaNO3、CaCl2、Na2SO4浓度对红壤与砖红壤吸附Cu(Ⅱ)有抑制作用,而且随着土壤pH升高,抑制作用逐渐减弱。此外,提高离子强度对红壤吸附Cu(Ⅱ)的抑制作用要强于砖红壤。就所研究的3种支持电解质而言,CaCl2对土壤吸附Cu(Ⅱ)的抑制作用强于NaNO3、Na2SO4。     

不同pH下碱性磷酸酶对As(Ⅴ)污染的响应

【目的】分析不同pH下砷(As(Ⅴ))对碱性磷酸酶活性的影响,为砷污染监测提供理论依据。【方法】采用室内模拟方法,研究不同pH条件下不同状态(游离态、固定态、土壤)碱性磷酸酶活性与砷污染之间的关系。【结果】同一As(Ⅴ)质量浓度下,pH为7.0~10.0时,碱性磷酸酶活性逐渐增大。As(Ⅴ)明显抑制碱性磷酸酶活性,其对游离态碱性磷酸酶的抑制幅度最大,对土壤碱性磷酸酶抑制幅度最小。砷对碱性磷酸酶的毒性随pH升高而增强。砷质量浓度(C)与碱性磷酸酶活性(E)之间的关系可以用模型E=A/(1+B×C)(A,B为系数)较好表征,揭示出在供试pH范围内碱性磷酸酶在一定程度上均可作为砷污染程度评价指标,且砷对碱性磷酸酶的作用机理为完全抑制作用。与游离态碱性磷酸酶相比,固定态及土壤碱性磷酸酶对砷敏感度降低,pH 10.0条件下游离态、固定态及土壤碱性磷酸酶临界生态剂量值分别为2.60,13.48和20.40mg/kg,远低于国家《土壤环境质量标准》(1995年)中砷的三级污染临界值。【结论】碱性磷酸酶可作为砷污染的监测指标,其对砷污染程度的反应更加灵敏;砷污染条件下,酶载体土壤起到了缓冲作用和保护作用,最终改变了砷的生物毒性。     

活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的研究

为了解活性铁铝矿物对农田土壤有机碳固定的贡献,量化了重庆西部地区不同土壤类型与耕作制度下61个典型农田土壤的表层（0~30 cm）、中层（30~60 cm）、底层（60~100 cm） 3层的活性铁铝矿物所固定的有机碳量（OC_Fe-Al）。结果表明：OC_Fe-Al表现为表层（均值2.02 g·kg^-1） > 中层（均值1.37 g·kg^-1） > 底层（均值1.19 g·kg^-1）;OC_Fe-Al占土壤总有机碳的范围为12.8%~83.6%。3层土壤的活性铁铝矿物平均固碳量,在不同土壤类型中,石灰岩土最高（1.83 g·kg^-1）,紫色土最低（1.40 g·kg^-1）;在不同耕作制度中,水旱轮作用地最高（1.65 g·kg^-1）,旱作用地最低（1.50 g·kg^-1）;在不同地形中,陡坡地最低（0.97 g·kg^-1）,平地（1.53 g·kg^-1）与缓坡地（1.54 g·kg^-1）较高;OC_Fe-Al与土壤Fe、Al及TOC含量呈显著正相关（P<0.01）,与土壤pH呈显著负相关（P<0.01）。总体而言,活性铁铝矿物固碳是土壤固碳的重要机制且对底层土壤碳库的贡献率更大;而土壤类型、耕作制度、土壤pH等均会影响活性铁铝矿物对土壤有机碳的固定。     

桑树杆生物炭铁锰氧化物复合吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附机理研究

以桑树杆为原料,通过正交试验设计,利用氧化和共沉淀法制备桑树杆生物炭/铁锰氧化物复合吸附剂(MBFMA),考察p H值、离子强度、共存离子对吸附剂除As(Ⅴ)吸附性能的影响,并对MBFMA进行了表征,探讨了吸附机理。研究结果表明,制备复合吸附剂的最佳工艺为:KMn O4浓度40 g·L-1、Fe Cl2浓度40 g·L-1、浸渍时间24 h,煅烧温度400℃,煅烧时间3 h。在p H范围为2.0~7.0时,吸附剂对As(Ⅴ)的吸附效果最佳;硝酸根、硫酸根、碳酸根和磷酸根溶液对除砷效果有不同程度的影响,其中磷酸盐的影响最大,离子强度对除砷效果影响不大;与Freundlich相比,Langmuir模型能够较好地描述MBFMA对As(Ⅴ)的吸附行为,25℃下最大吸附量为4.87 mg·g-1。能谱分析表明吸附As(Ⅴ)的MBFMA含有0.34%的砷,FTIR定性分析表明羟基、羧基、内酯基是MBFMA表面的主要特征官能团,XPS分析表明铁、锰和表面含碳官能团参与了吸附反应,MBFMA对As(Ⅴ)的吸附是专性吸附。     

黏土矿物胶体对氧化石墨烯和As（Ⅴ）在多孔介质中迁移的影响

为探究不移动的黏土矿物胶体对氧化石墨烯与砷在多孔介质中迁移的作用,通过一系列柱试验研究了氧化石墨烯(GO)、As(Ⅴ)和GO-As(Ⅴ)混合液在不同黏土矿物胶体(高岭石胶体和蒙脱石胶体)、pH、离子强度(IS)和流速下的迁移行为。结果表明,流速的增大会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;离子强度的增加降低了GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率;增加pH也会增加GO和As(Ⅴ)在饱和多孔介质中的迁移率。此外,相比单独迁移,GO-As(Ⅴ)协同迁移中GO和As(Ⅴ)的迁移率均有增加。不移动的蒙脱石胶体相比于高岭石胶体对GO和As(Ⅴ)的阻滞能力更强,可能是蒙脱石层间存在的阳离子提供了较高岭石更多的正电荷。     

pH和磷酸根对砷(Ⅴ)在棕壤上吸附解吸的影响

研究了pH以及As(Ⅴ)、P的加入顺序和P浓度对As(Ⅴ)和P在棕壤上吸附的影响。结果表明,As(Ⅴ)和P的加入顺序对其在棕壤上的吸附影响很大。As(Ⅴ)和P在棕壤上的吸附表现为相互抑制。在As(Ⅴ)和P共同存在的体系中,As(Ⅴ)对P吸附的抑制率要大于P对As(Ⅴ)的抑制。当P/As较低(P/As<5)时,P浓度的增加会明显降低土壤对As(Ⅴ)的吸附,As(Ⅴ)的解吸量随P浓度的提高迅速增加;而当P/As>5时,As(Ⅴ)解吸量的增加趋于缓慢。     

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。     

K^＋浓度,pH和离子强度湖北省几种土壤吸附K^＋的影响

用平衡吸附法研究了湖北省５种类型土壤对Ｋ＾＋的吸附特征,探讨了溶液Ｋ＾＋浓度,ＰＨ值及离子强度对土壤吸附Ｋ＾＋的影响。结果表明：（１）土壤对Ｋ＾＋的吸附量随溶液中Ｋ＾＋浓度升高而增加,支持电解质的阳离子可同时被吸附,对Ｋ＾＋吸附的机制有电性作用和矿物对Ｋ＾＝的选择性吸附;（２）ｐＨ值升高,Ｋ＾＋的吸附量增加,在供试ｐＨ范围内,增幅为２１．３％－４０．２％,单位ｐＨ变化对Ｋ＾＋吸附量的影响为０．５９     

铜离子吸附对可变电荷土壤与恒电荷土壤铝释放的影响

研究了两种可变电荷土壤和两种恒电荷土壤在不同铜离子浓度条件下,pH 对铝释放的影响。结果显示,随着加入铜离子浓度的增加,离子交换作用而引起的可溶性铝也随之增加,相同pH 条件下,可溶性铝的解吸量依次为砖红壤>红壤>黄棕壤>棕壤,恒电荷土壤中铜离子浓度变化对铝释放的影响较可变电荷土壤更大,当pH大于3.6（恒电荷土壤）或pH 大于4.0（可变电荷土壤）时,溶液中可溶性铝的含量几乎可以忽略不计。因此在所研究的铜离子浓度范围内,引起可溶性铝离子量变化的主导因素应该是体系pH 值的变化而非铜离子的吸附。     

铜离子吸附对可变电荷土壤与恒电荷土壤铝释放的影响

研究了两种可变电荷土壤和两种恒电荷土壤在不同铜离子浓度条件下,pH对铝释放的影响.结果显示,随着加入铜离子浓度的增加,由铜离子交换作用而引起的可溶性铝也随之增加,相同pH条件下,可溶性铝的解吸量依次为砖红壤＞红壤＞黄棕壤＞棕壤,恒电荷土壤中铜离子浓度变化对铝释放的影响较可变电荷土壤更大,当pH大于3.6(恒电荷土壤)或pH大于4.0(可变电荷土壤)时,溶液中可溶性铝的含量几乎可以忽略不计.因此在所研究的铜离子浓度范围内,引起可溶性铝离子量变化的主导因素应该是体系pH值的变化而非铜离子的吸附.