含Ni六方水钠锰矿的表征及其对Pb 2+ (Zn2+)环境行为的影响

六方水钠锰矿是土壤中普遍存在、活性最强的氧化锰矿物。它常常富集各种过渡金属如Ni等,对其地球化学行为具有重要影响。在六方水钠锰矿形成过程中加入Ni²⁺,Ni以+2价存在于矿物中。进入水钠锰矿结构中的Ni大部分以[NiO₆ ]八面体形式存在于层内;仅有小部分Ni存在于八面体空位上下方。含Ni水钠锰矿沿c轴方向堆叠锰氧八面体层数逐渐减小,而a-b板面晶体大小没有明显变化,即层片状晶体逐渐变薄,比表面积显著增大。随着Ni含量的增加,水钠锰矿结构中锰氧八面体空位数减少,而层边面吸附位点数基本保持不变,其对重金属离子(Pb²⁺/Zn²⁺)吸附去除能力逐渐降低。本文为明确过渡金属离子(Ni)对土壤中氧化锰矿物的形貌、结构及其性质的影响提供了参考。     

水钠锰矿(Birnessite)对Mn2+持留机理的研究

本试验研究了一种合成水钠锰矿对Mn²⁺的持留机理和Mn²⁺被吸附后的去向,并进一步探讨了三种锰盐溶液(MnSO₄,MN(NO₃)₂和MnCl₂)对水钠锰矿晶体结构变化的影响。.试验结果表明,水钠锰矿对MN²⁺离子的吸附包括专性吸附和非专性吸附。随着吸附后的老化过程,吸附在矿物表面的锰逐渐扩散到晶格内,其置换性随之降低。.在MnSO₄,Mn(NO₃)₂和MnCl₂溶液中,水钠锰矿最终转化成六方锰矿(Nsutite),一种比水钠锰矿更稳定,结晶更好的晶体。MnSO₄溶液在加入水钠锰矿后pH值比其它两种溶液高,除生成六方锰矿外还形成大量拉锰矿(Ramsdellite)。随着生成新矿物的老化,最初被吸附的Mn被固定在晶格内而失去其置换性和生物有效性。     

Pb2+在不同锰氧化度水钠锰矿表面配位形态的EXAFS研究

采用X-射线吸收精细结构光谱(XAFS)研究了Pb2+在不同锰氧化度的水钠锰矿表面的吸附形态,通过比较其吸附形态的差异,进一步探讨Pb2+在水钠锰矿表面的吸附机理。结果表明,锰氧化度高的水钠锰矿对Pb2+的吸附容量较大。Pb2+邻近存在一个Pb-O配位壳层和两个Pb-Mn配位壳层,对于相同锰氧化度的水钠锰矿,当Pb2+吸附量低时(600 mmol kg-1),Pb-O配位壳层中的氧原子与Pb2+的配位数为3.1,与Pb2+的距离为0.227 nm,两个Pb-Mn配位壳层的锰原子与Pb2+的配位数分别为2.8、6.1,与Pb2+的距离分别为0.357、0.377 nm;当Pb2+的吸附量增大时(2 344 mmol kg-1),其配位环境发生畸变,拟合得到的Pb-O配位壳层中的氧原子与Pb2+的配位数减少为1.2,与Pb2+的距离为0.226 nm;两个Pb-Mn配位壳层的锰原子与Pb2+的配位数分别减少为1.0、2.8,与Pb2+的间距分别为0.356、0.375 nm。Pb2+在不同锰氧化度水钠锰矿表面的吸附形态基本相同,皆存在三种吸附形态,一是与八面体空位形成三齿共角配合物,二是与水钠锰矿层结构u轴方向层边面形成单齿共角配合物,三是与结构a或b轴方向层边面形成双齿共角配合物。     

弯囊苔草对Pb2+胁迫的响应及其Pb富集能力

通过水培实验研究不同Pb2+浓度(0,250,500,1 000,1 500,2 000μmol/L)下和不同时间(1,5,9,13,17d)Pb2+对弯囊苔草生长、生理指标及富集能力的影响。结果表明:(1)株高、最长根长、新增根数、新分蘖数、鲜重和地上与地下部分的干重比均随着Pb2+浓度增大明显下降。(2)3种抗氧化酶活性均随着胁迫时间延长呈现先上升后下降的趋势。随着Pb2+胁迫浓度增加,CAT和POD活性显著升高,SOD活性呈现先上升后下降的趋势。(3)MDA含量、Pro含量和质膜透性均随着Pb2+处理浓度的增加和胁迫时间延长而显著增加。(4)叶绿素含量在胁迫初期时明显增加,胁迫时间长时含量显著下降。(5)弯囊苔草体内Pb含量随Pb2+浓度增大而增加,根系对Pb的富集能力明显高于地上部分。根系对Pb的平均滞留率为84.62%,弯囊苔草对Pb的转移系数小于1。因此,研究表明弯囊苔草对Pb胁迫有一定的耐受性和适应性。     

羟基磷灰石对铅锌矿区土壤吸附Zn2+、Cd2+的影响

为探究羟基磷灰石(HAP)对矿区土壤重金属的固化效果,采用吸附试验,研究施加HAP的铅锌矿区土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的动力学吸附和等温吸附效果。结果表明:土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随Cd~(2+)、Zn~(2+)初始浓度的增加而增加;在酸性条件下,其吸附量随pH上升而上升;准二级动力学方程能很好地描述两者的吸附过程,土壤吸附能力随HAP的添加量增大而增强;在Zn—Cd共存体系中,当初始浓度为20mg/L时,土壤对Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附无明显差异,2种金属离子竞争力度小,随着初始浓度上升,竞争明显,对Zn~(2+)的最大吸附量能达到单一体系中的79%～87%,而Cd~(2+)的最大吸附量只有单一体系中的57%～72%,Zn~(2+)的竞争力优于Cd~(2+),Zn~(2+)对Cd~(2+)吸附产生严重的抑制。综上可知,HAP能提高矿区土壤的吸附性能,在Zn、Cd污染土壤中,更能提升土壤对Zn~(2+)的吸附固持能力。     

非损伤微测Zn2+选择性微电极的研发及应用

非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)是一种通过微电极实时测定进出活体材料离子和小分子流速的技术,已广泛应用于植物的生长发育和逆境胁迫等研究领域中。目前该技术专用的重金属微电极种类非常少,因此其在重金属胁迫研究中的应用也受到了限制。本文在前期工作的基础上开发了一种基于非损伤微测技术的Zn²⁺选择性微电极,首次实现了活体条件下植物根际Zn²⁺离子流的实时、动态检测。研发的微电极在去离子水中对Zn²⁺的线性响应范围为10–6～10^–1 mol/L,能斯特斜率为30.2mV/decade(浓度每增加或减少10倍电位值的变化),响应时间t_95%≤1s,正常工作pH范围为3.5～7.0;在简易模拟土壤溶液(0.1mmol/L Ca(NO₃)₂、0.1 mmol/L KNO₃、0.1 mmol/L Mg(NO₃)₂和1 mm...     

Zn2+活度对不同耐低锌水稻基因型生长及锌吸收的影响

试验研究Zn2 活度对不同耐低Zn水稻基因型生长及Zn吸收的影响结果表明,Zn2 活度较低时水稻生长发育受抑,其株高、叶片数、干物质积累量均随Zn2 活度的降低而下降,而根冠比、地上部和地下部Zn浓度之比则升高,且低Zn条件下耐低Zn水稻基因型“IR8192”的Zn转运能力、维持根系生长能力均高于Zn敏感水稻基因型“IR26”。     

陪伴离子对土壤胶体吸附Cu2+和Pb2+的影响

采用表面络合模式研究了不同陪伴离子对陕西 4种典型土壤胶体吸附Cu2 、Pb2 的影响。结果表明 :在各阴离子体系 ,同一土壤胶体对Cu2 、Pb2 吸附百分数达到 5 0 %时对应的pH(pH50 )值呈现 :Cl->SO2 - 4>草酸根 >柠檬酸根 >NO- 3的趋势 ,表面络合常数logKintM 的大小次序与此相反 ;专性吸附特征值 (n值 )反映了吸附过程专性吸附与电性吸附比例的大小 ,其值大小表现为 :NO- 3>Cl- >SO2 - 4>草酸根 >柠檬酸根的趋势     

水钠锰矿(Birnessite)对Mn2+持留机理的研究

本试验研究了一种合成水钠锰矿对Mn2+的持留机理和Mn2+被吸附后的去向,并进一步探讨了三种锰盐溶液(MnSO4,MN(NO3)2和MnCl2)对水钠锰矿晶体结构变化的影响。.试验结果表明,水钠锰矿对MN2+离子的吸附包括专性吸附和非专性吸附。随着吸附后的老化过程,吸附在矿物表面的锰逐渐扩散到晶格内,其置换性随之降低。.在MnSO4,Mn(NO3)2和MnCl2溶液中,水钠锰矿最终转化成六方锰矿(Nsutite),一种比水钠锰矿更稳定,结晶更好的晶体。MnSO4溶液在加入水钠锰矿后pH值比其它两种溶液高,除生成六方锰矿外还形成大量拉锰矿(Ramsdellite)。随着生成新矿物的老化,最初被吸附的Mn被固定在晶格内而失去其置换性和生物有效性。     

不同pH下有机酸对针铁矿和膨润土吸附Cd2+、Pb2+的影响

用平衡吸附法研究了不同pH下,三种有机酸(乙酸、酒石酸和柠檬酸)对针铁矿和膨润土等温吸附Cd2 、Pb2 的影响。结果表明:在加入的Cd2 、Pb2 浓度分别小于0.2 mmol L-1和4.0 mmol L-1时,针铁矿和膨润土吸附平衡体系的pH随加入重金属浓度的增加而降低,膨润土体系的pH降低更明显。在有机酸作用下,pH对针铁矿和膨润土吸附Cd2 、Pb2 的影响差异显著。3酒石酸>乙酸,其对膨润土吸附的影响差异不明显。     

合成条件对氧气氧化合成水钠锰矿的影响

A pot experiment was conducted to determine the dynamics of soil microbial biomass in a rainfed soil under wheat cultivation at the University of Arid Agriculture, Rawalpindi, Pakistan. The treatments applied were: 1) a control (CK), 2) NPK (0.44-0.26-0.18 g pot^-1), 3) farmyard manure (FYM, 110 g pot^-1), 4)poultry manure (PM, 110 g pot^-1), 5) FYM (110 g pot^-1) NPK (0.44-0.26-0.18 g pot^-1), 6) poultry manure (PM, 110 g pot^-1) NPK (0.44-0.26-0.18 g pot^-1), 7) FYM (110 g pot^-1) NPK(S) (0.44-0.26-0.18 g pot^-1 one half of the NPK at sowing and the other half one month after sowing), and 8) PM (110 g pot^-1) NPK(S) (0.44-0.26-0.18 g pot^-1, one half of the NPK applied at sowing and the other half one month after sowing). The experiment was laid out using a completely randomized design with three replications. Microbial biomass C, N and P contents increased continuously from the beginning of the experiment up to the three-leaf stage. A slight decline was observed at the tillering stage in all treatments except with the organic manures NPK(S) treatments. After tillering there was an increase in all treatments to the recorded maximum point at the full heading stage in all treatments except with the organic manures NPK(S) treatments. In the FYM NPK(S) and PM NPK(S) treatments; however, there was a continuous increase in microbial biomass up to the heading stage. At the harvesting stage a sharp decline was noted in all treatments. The C:N ratio of microbial biomass in tested soil ranged from 7.8 to 11.3, while C:P ratio of microbial biomass in the tested soil ranged from 22.6 to 35.1 throughout all growth stages of the wheat crop.     

磷和柠檬酸共存对高岭石和针铁矿吸附铅的影响

通过平衡吸附试验及矿物电动电位(Zeta电位)的变化分析,研究了磷(P)和柠檬酸(CA)共存对针铁矿和高岭石吸附铅的影响。结果表明:(1)针铁矿和高岭石对铅的吸附量随柠檬酸浓度的升高呈现"峰形"曲线变化,铅吸附量达到峰值的柠檬酸浓度均为0.5 mmol L~(-1),不同浓度磷存在下柠檬酸对矿物吸附Pb2+量有不同程度增加。(2)随着磷添加浓度的增加,两种矿物对铅吸附量均呈增加趋势,磷添加浓度分别为1 mmol L~(-1)和0.6 mmol L~(-1)时,针铁矿和高岭石吸附铅量达到平衡;当处理中添加不同浓度柠檬酸,两种矿物均表现为对铅的吸附量增加,且随着柠檬酸浓度增加促进铅吸附的作用增强,说明在磷及试验浓度柠檬酸存在下促进了矿物对铅的吸附。(3)高岭石体系中,加入磷或(和)柠檬酸后,Zeta电位-pH曲线向负值方向位移,降低程度大小顺序为1.0 mmol L~(-1) P+0.5mmol L~(-1) CA0.5 mmol L~(-1) CA1.0 mmol L~(-1) P,说明高岭石表面增加的负电荷也部分增加了其对铅的电性吸附;添加磷和柠檬酸处理针铁矿的Zeta电位显著降低,且随着体系pH的升高其Zeta电位没有明显变化,表明磷和柠檬酸均主要是通过吸附到针铁矿表面而增加对铅的专性吸附。     

电位计滴定法对Co2+, Ni2+, Cu2+ and Zn2+与胡敏酸和富里酸形成复合物时的结合常数的确定

The formation constants of Co^2 ,Ni^2 ,Cu^2 and Zn^2 complexes with humic acid(HA) and fulvic acid(FA) in red soil wrer determined by the potentiometric titration method.The constants as a function of composition of the complexation solutions were obtained by two graphical approaches respetively,The formation constants decreased with increasing concentration of metal in the solution,The results provide unambiguous evidence for the heterogeneity of the function groups of humic substances,the formation constants of FA were much smaller than those of HA,and the formation constants of Cu^2 were much greater than those of Co^2 ,Ni^2 and Zn^2 ,The potentiometric titration methon for determining formation constants are also discussed in the article.     

不同浓度Hg2+ 、Cr3+ 和Pb2+单一胁迫对绿豆膜脂过氧化物含量及抗氧化酶活性的影响

研究了不同浓度Hg2+、Cr3+ 和Pb2+胁迫条件下,绿豆花荚期叶片中膜脂过氧化物（MDA）含量及抗氧化酶,包括(超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT))活性的变化情况。结果表明,Hg2+、Cr3+和Pb2+胁迫后,随着浓度的升高,绿豆叶片中MDA含量也逐渐升高,与对照相比均呈差异显著性;在Cr3+和Pb2+胁迫下,绿豆叶片中SOD酶活性随着浓度的升高呈现升高的趋势;在低、中浓度Hg2+胁迫下,SOD酶活性低于对照,但高浓度下,SOD酶活性高于对照;Hg2+处理后,POD随着浓度的增加,表现出先升高后降低又升高的趋势;低、中浓度Cr 3+处理使绿豆叶片内POD活性降低,但在高浓度时表现出POD活性增强;随着Pb2+处理浓度的增加,POD活性逐渐降低;Hg2+ 和Cr3+处理使CAT活性升高,但Pb2+处理后,CAT活性随浓度的升高先下降,再升高,然后又下降。研究表明Pb2+对绿豆的生态毒性较大。     

锌离子活度对水稻锌积累与分配的影响

采用HEDTA螯合剂缓冲营养液培养法,选用籽粒含锌量有明显差异的2个基因型水稻(BY和Z921),设置4种锌离子活度(pZn2+9.7、10.3、11.0、11.4),研究了锌离子活度对水稻锌积累、分配的影响以及对不同时期水稻叶片中锌的化学形态的影响。结果显示:(1)2个基因型水稻各器官的锌含量都随着锌离子活度的升高而升高,但不同基因型间,同一基因型不同器官间均存在差异,供锌正常的的条件下,锌首先向代谢活性较弱的营养器官分配;缺锌的条件下,锌首先满足籽粒的需要;(2)从籽粒锌分配看,当锌离子活度(pZn2+)小于10.3时,糙米锌含量最高,当pZn2+升高到9.7时,颖壳锌含量则超过糙米,糙米和精米锌含量的比值在0.79～0.90之间,并以pZn2+为9.7时为最小;(3)任一锌离子活度下,BY籽粒锌含量均大于Z921。表明通过筛选籽粒富锌水稻品种来提高稻米锌含量是经济可行的,且通过增加环境锌离子活度来改善水稻的锌营养能显著提高水稻籽粒的锌含量;(4)营养生长前期,水稻叶片中的锌主要以活性较低的醋酸提取态(重金属磷酸盐)存在;营养生长后期,锌主要以乙醇提取态(醇溶性蛋白、氨基酸等)存在。     

水洗处理对秸秆生物质炭吸附解吸Cd2+和Pb2+的特性影响

水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd2+和Pb2+的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明,小麦和玉米秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附过程均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir方程。小麦秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量达12.82 mg g?1和9.91 mg g?1,为玉米秸秆吸附量的1.31 ~ 1.76倍和1.06 ~ 1.53倍。洗脱水溶性盐分可以降低生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附,水洗后小麦秸秆和玉米秸秆生物质炭对Cd2+的最大吸附量分别降低42.36%和60.13%,对Pb2+的最大吸附量分别降低29.47%和62.72%。水洗处理提高了两种秸秆生物质炭对Cd2+和Pb2+的解吸率,其中小麦秸秆生物质炭提高幅度较大,由原来对Cd2+的解吸率为1.84% ~ 13.05%提高到7.88% ~ 20.19%,对Pb2+的解吸率为1.57% ~ 11.82%提高到6.34% ~ 16.94%。因此,可溶性盐分在秸秆生物质炭吸附Cd2+和Pb2+的过程中具有重要作用,该研究结果将为制备高效修复重金属污染土壤的生物质材料提供技术支撑。