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;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。     

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”。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究Ⅲ Cu2+和Zn2+的吸附特征

研究了3种典型可变电荷土壤和4种典型恒电荷土壤在不同pH和不同浓度下单纯及共存体系中Cu2 和Zn2 的吸附及其影响因素。结果表明,两类土壤对Cu2 或Zn2 的吸附量均随平衡浓度增加而增大,符合Langmuir吸附等温式;当Cu2 、Zn2 浓度一定时,pH升高使Cu2 、Zn2 吸附量增大,但当pH >5时,Cu2 、Zn2 吸附量随pH变化甚微,出现一个接近最大吸附量的“平台”。当添加Cu2 、Zn2 浓度相同,但二种离子的总浓度不同时,平衡液的Cu2 /Zn2 浓度比均小于1,说明两类土壤对Cu2 的吸附选择性大于Zn2 ,且这种趋势不因pH和离子浓度而改变。当Cu2 、Zn2 共存时,使可变电荷土壤的Zn2 吸附量减小约70 % ,是恒电荷土壤降低量的约1.5倍;可变电荷土壤吸附一个Cu2 或Zn2 时所释放H 的平均数,明显大于恒电荷土壤者,说明可变电荷土壤对Cu2 及Zn2 的吸附中专性吸附的比例较恒电荷土壤大     

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     

改性沸石对Zn2+的吸附特性研究

通过间歇震荡平衡法研究了天然沸石及3种改性沸石对Zn2+的吸附特性。研究结果表明,沸石、改性沸石对Zn2+的等温吸附曲线符合Langmuir方程、Freundlich方程、Temkin方程,其中Freundlich方程的拟合性最好,相关系数在0.988～0.999之间。沸石及改性沸石对Zn2+吸附量大小顺序依次为铵改性沸石>钾改性沸石>镁改性沸石>天然沸石。该规律与改性阳离子价数、离子水合半径密切相关。     

基于非损伤微测技术监测贮期鸡蛋氧呼吸规律

鸡蛋作为一个生命体,呼吸作用是其产后重要的生理活动,也是影响鸡蛋贮运效果的重要因素,研究鸡蛋氧呼吸规律对其贮藏保鲜意义重大。该文应用非损伤微测技术,搭建特有的微测试验平台,实时监测鸡蛋与外界微环境的O2交换速率以及交换强度。通过预试验选定探针与鸡蛋表面的最佳距离为50μm,选定鸡蛋最佳测试位置为钝端。试验选取一天中的4个时间点(6:00,12:00,18:00,24:00)来测试鸡蛋O2呼吸,借以研究鸡蛋在一天不同时间点的氧呼吸强弱;另外在每天同一时间点测试鸡蛋O2流速,连续测一个月,来研究鸡蛋贮藏期间的氧呼吸变化规律。试验发现:一天中鸡蛋的氧呼吸存在凌晨高下午低的规律性,无论是受精蛋还是非受精蛋,在每天的不同时间点呼吸强度有差异,受精蛋比非受精蛋的生命活动及新陈代谢变化更强烈,昼夜呼吸差异显著;一个月中,鸡蛋在贮期会产生2次呼吸峰值,分别出现在质变的转折点,并且第2次的峰值明显高于第1次的峰值。试验结果表明鸡蛋存在自身特有呼吸规律,生命代谢活动强时其对应氧呼吸活动也强,反之则弱;刚产下的鸡蛋的呼吸较为活跃。该研究可为如何优化贮藏条件以及提高种蛋的孵化率提供参考。     

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。     

不同状态绿豆根边缘细胞对Cd2+的响应

以绿豆(Phaseolus radiatus)为材料,采用琼脂悬空培养法和培养皿滤纸培养法,以不同浓度的Cd2+处理洗脱根边缘细胞和未洗脱根边缘细胞的绿豆根尖,研究了离体状态和活体状态绿豆根边缘细胞对镉毒的响应.结果表明:在Cd2+的诱导下,离体状态的绿豆根边缘细胞凋亡和分泌黏液,同时随着Cd2+浓度的升高,其存活率逐渐递减;Cd2+具有诱导根尖产生根边缘细胞的作用,根尖释放的根边缘细胞数量随着Cd2+浓度的增加先增多后减少,其中,50 μmol L-1 Cd2+处理在洗脱组和未洗脱组均呈现最大诱导效应;Cd2+对根边缘细胞的活性具有影响,随着Cd2+浓度的增加,根边缘细胞的存活率在未洗脱组逐渐降低,而洗脱组则先升高后降低.与对照相比,25 μmol L-1,200 μmol L-1,400 μmol L-1 Cd2+在各处理时间段具有显著性差异(p＜0.05);根冠果胶甲基酯酶活性(PME)随着Cd2+浓度的增加呈现上升趋势,处理24 h高浓度Cd2+均会引起根冠PME活性的显著性升高(p＜0.05).以上结果表明,受到Cd2+胁迫时,绿豆根尖可释放更多根边缘细胞,并通过离体根边缘细胞形成黏液层、凋亡等来抵御Cd2+对根尖的毒害作用.     

用悬液Wien效应研究Na+、K+、NH4+、Ca2+、Zn2+和Cd2+阳离子与红壤黏粒间的相互作用及能量关系

采用悬液Wien效应法研究了Na+、K+、NH4+、Ca2+、Zn2+和Cd2+阳离子与红壤黏粒间的相互作用及能量关系。结果表明,在试验条件下,红壤黏粒与阳离子Na+、K+、NH4+、Ca2+、Zn2+和Cd2+的平均结合自由能分别为:4.50、7.35、7.15、9.12、9.84和9.63 kJ mol-1。含Ca2+悬液的电导率随场强增加而递增最快,含Na+和NH4+悬液的电导率随场强增加而增加最慢,而含K+、Zn2+和Cd2+的悬液电导率的增速相近、介于其间。红壤悬液中不同阳离子的解离速率顺序为Ca2+>K+>Zn2+=Cd2+>Na+=NH4+。在低场强(15～80 kV cm-1)下,不同阳离子的平均吸附自由能ΔGad没有差异。在场强100 kV cm-1以上,二价阳离子的ΔGad明显大于单价阳离子,不同阳离子间ΔGad的大小顺序为NH4+≤Na+>K+=NH4+>Ca2+>Zn2+=Cd2+,Na+离子平均解离度的递增速率(场强增加1kV cm-1所引起的解离度增量)最大,为0.000 427 cm kV-1,其次是Ca2+离子,为0.000 221 cm kV-1,其余阳离子为0.000 12～0.000 14 cm kV-1。     

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。     

Na~+、Ca~(2+)及Na~+-Ca~(2+)混合离子对胡敏酸胶体稳定性的影响

以胡敏酸为研究对象,通过光散射技术比较土壤中常见盐基离子(Na~+、Ca~(2+)和Na~+-Ca~(2+)混合三种电解质)不同浓度条件下胡敏酸胶体凝聚动力学过程,明确不同价态离子界面行为和陪补离子效应对胡敏酸分散稳定性和凝聚体结构的影响。结果发现,Na~+和Ca~(2+)对胡敏酸胶体聚沉能力的差异远远大于舒尔策-哈迪(Schulze-Hardy)规则中因其化合价不同所引起的差异;Na~+-Ca~(2+)混合体系中Ca~(2+)主导凝聚过程,且Na~+-Ca~(2+)混合与Ca~(2+)两种离子体系中凝聚现象的差异随离子浓度的降低而增大;混合离子体系中Na~+作为陪补离子,其陪补离子效应对临界聚沉浓度、颗粒间活化能和胡敏酸凝聚体结构均有一定影响,尤以对凝聚体的结构特征影响显著;Na~+-Ca~(2+)混合体系中胡敏酸凝聚体的结构紧实程度介于单纯离子体系之间,因此可通过调节溶液中的离子组成实现对凝聚体结构紧实程度的调控。上述结果表明,Ca~(2+)对胡敏酸的聚沉不仅依赖于静电作用,还有Ca~(2+)在强电场中的极化诱导其与胡敏酸表面含氧官能团之间发生的共价键和桥键的贡献;此外,陪补离子Na~+与Ca~(2+)在胡敏酸胶体表面的竞争吸附抑制了Ca~(2+)对胡敏酸的聚沉作用,从而形成紧实程度适中的结构体。研究结果为探究胶体界面反应及土壤胶体凝聚机制提供新的思路和理论。     

凹凸棒石吸附铜离子的机理

A single-factor experiment of copper ion adsorption on pure palygorskite was carried out to understand the Cu^2 sorption of palygorskite-an important clay mineral in soil and sedimentary rock. In addition, pH of the solution and the surface microstructure of palygorskite were investigated before and after adsorption. The experimental results indicated that efficiency of Cu^2 removal was related to the oscillation rate of the specimen shaker, sorption time, initial pH value and the amount of adsorbent added. Palygorskite induced Cu^2 hydrolysis and interaction between copper hydroxide colloids and palygorskite surfaces, as observed with transmission electron microscopy (TEM), were the main contributions to palygorskite removal of Cu^2 . This mechanism was different from adsorption at the mineral-water interface. It was proposed that surface hydrolysis of palygorskite raised the alkalinity of the palygorskite-water interface and suspension system. Thus, the induced pH of the solution was then high enough for Cu^2 hydrolysis on the mineral surface and in solution.     

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.     

铁铝氢氧化物对两种土壤和高岭石表面K+和NH4+解吸的影响

Potassium (K) and nitrogen (N) are essential nutrients for plants. Adsorption and desorption in soils affect K+ and NH + 4 availabilities to plants and can be affected by the interaction between the electrical double layers on oppositely charged particles because the interaction can decrease the surface charge density of the particles by neutralization of positive and negative charges. We studied the effect of iron (Fe)/aluminum (Al) hydroxides on desorption of K+ and NH + 4 from soils and kaolinite and proposed desorption mechanisms based on the overlapping of diffuse layers between negatively charged soils and mineral particles and the positively charged Fe/Al hydroxide particles. Our results indicated that the overlapping of diffuse layers of electrical double layers between positively charged Fe/Al hydroxides, as amorphous Al(OH) 3 or Fe(OH) 3 , and negatively charged surfaces from an Ultisol, an Alfisol, and a kaolinite standard caused the effective negative surface charge density on the soils and kaolinite to become less negative. Thus the adsorption affinity of these negatively charged surfaces for K+ and NH + 4 declined as a result of the incorporation of the Fe/Al hydroxides. Consequently, the release of exchangeable K+ and NH +4 from the surfaces of the soils and kaolinite increased with the amount of the Fe/Al hydroxides added. The greater the positive charge on the surfaces of Fe/Al hydroxides, the stronger was the interactive effect between the hydroxides and soils or kaolinite, and thus the more release of K+ and NH + 4 . A decrease in pH led to increased positive surface charge on the Fe/Al hydroxides and enhanced interactive effects between the hydroxides and soils/kaolinite. As a result, more K+ and NH + 4 were desorbed from the soils and kaolinite. This study suggests that the interaction between oppositely charged particles of variable charge soils can enhance the mobility of K+ and NH + 4 in the soils and thus increase their leaching loss.     

锰离子与胡敏酸络合反应特征研究

采用离子交换平衡法研究了在不同酸度、离子强度、温度条件下胡敏酸(HA)与Mn2+络合反应稳定性和热力学特征。结果表明,在相同离子强度、反应温度条件下,随着pH的升高,HA与Mn2+络合反应稳定常数增大;络合反应配位数在pH 3.0～5.0范围内随着pH的升高而增加,在5.0～7.0范围内随着pH的升高而降低;离子强度增加,HA与Mn2+络合反应表观稳定常数增加,离子强度从0.00升至0.10 mol L-1,HA与Mn2+络合反应配位数增加,但离子强度从0.10 mol L-1继续上升至0.15 mol L-1,配位数呈现下降的趋势;胡敏酸络合Mn2+标准自由能变ΔGmθ、焓变ΔHθm、熵变ΔSθm在298.2K、308.2K温度下均为负值,反应是自发进行的放热反应,较低的温度有利于反应的进行。     

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。     

3 种挺水植物吸收水体NH4+、NO3-、H2PO4- 的动力学特征比较

本文用动力学试验研究了具有景观价值的3 种挺水植物—— 水生美人蕉(Canna generalis)、细叶莎草(Cyperus papyrus)、紫芋(Colocasia tonoimo)对H₂PO₄^-、NH₄⁺、NO₃^- 的吸收特征及差异。试验结果表明: 3 种挺水植物吸收H₂PO₄^- 时, 美人蕉的吸收速率最快, 且在较低离子浓度条件下也可以吸收该离子, 说明其具有嗜磷特性, 能够适应广范围浓度H₂PO₄^- 环境; 吸收NO₃^- 时, 细叶莎草的速率最快, 但对低浓度NO₃^- 环境的适应能力较差, 美人蕉吸收NO₃^- 的特性与细叶莎草刚好相反; 吸收NH₄⁺ 时, 细叶莎草的吸收速率最快, 且在低浓度NH₄⁺ 环境下仍能吸收该离子, 而美人蕉的吸收速率最慢, 但能在低浓度NH₄⁺ 环境下吸收该离子。说明不同植物对养分的吸收特性存在较大差异, 各自的污染水体修复适用范围也不同。美人蕉可用于各种浓度H₂PO₄^- 污染的水体修复; 而NO₃^- 污染严重的水体最适宜用细叶莎草作先锋植物, 修复到一定程度后再种植美人蕉来维持水质; 细叶莎草在各种浓度NH₄⁺ 污染的水体中均适用, NH₄⁺ 污染较轻的水体也可用美人蕉修复。