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。     

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。     

连续解吸中离子强度对可变电荷土壤和高岭石体系pH的影响

研究了两种可变电荷土壤中在去离子水中和0.1 mol L-1 Na NO3溶液中吸附铜离子和钙离子后依次被浓度从低到高的Na NO3溶液连续解吸时,离子强度变化对每次解吸前后体系p H变化(Δp H)的影响,为了进一步了解其相关机理,作为对照,也研究了各种条件下,离子强度变化对高岭石Δp H的影响。结果表明,无论是否有吸附性二价阳离子的存在,或者吸附性阳离子属性(专性吸附型离子或电性吸附型离子)如何,当样品依次被去离子水、0.01 mol L-1 Na NO3、0.1 mol L-1 Na NO3以及1 mol L-1 Na NO3解吸时,在去离子水中和Na NO3溶液中的解吸过程对Δp H的影响截然不同。总体而言,如果解吸时体系离子强度趋于降低,Δp H将为正值,反之则为负值,且Δp H变幅开始增大时的起始点所对应的p H吸附基本相同,该起始点应该与高岭石ZPC(电荷零点)紧密相关。对上述结果的分析表明,解吸过程中,引起上述Δp H变化规律的根本原因之一是连续解吸过程中的离子强度变化导致的可变电荷表面的表面电位变化。     

不同pH/离子强度时Cu/Cd复合污染土壤解吸和迁移特征

重金属污染土壤在用固化/稳定化技术修复后,若外部环境发生变化,失去活性的重金属会否再次释放出来并在土壤中迁移,造成污染风险,是一个值得探讨的重要科学问题。为揭示不同化学因素对污染土壤中重金属活化及迁移过程的影响,通过室内土柱实验,研究了不同离子强度、pH及阳离子类型（Ca2+、Na+）下Cu2+、Cd2+在土壤中的解吸及迁移行为。结果表明：总体而言,离子强度增大,Cu2+、Cd2+淋出浓度峰值也随之增大;此外,在CaCl2淋溶阶段,0.005、0.01、0.05、0.1 mol·L-1 CaCl2时,Cu2+、Cd2+解吸量依次增加,且Cd2+的解吸量高于Cu2+,而0.5 mol·L-1 CaCl2时抑制了Cd2+的解吸,且Cu2+的解吸量高于Cd2+。pH减小时,Cu2+、Cd2+解吸量增大,即偏酸性的环境有利于Cu2+、Cd2+的解吸;但从Cu2+、Cd2+浓度峰值来看,pH为3时的Cu2+、Cd2+浓度峰值反而小于pH为4、5时。Ca2+较Na+更有利于Cu2+、Cd2+的解吸,但在0.005 mol·L-1时,NaCl溶液更有利于Cu2+的解吸,并且去离子水淋溶阶段Cu2+浓度要高于CaCl2淋溶阶段;此外,离子强度为0.005、0.05和0.5 mol·L-1 NaCl的三种情况下均出现了土壤颗粒的出流,且0.05和0.5 mol·L-1 NaCl时,存在流速下降的现象。     

不同盐基离子对黑土胶体zeta电位及凝聚过程的影响

以黑土胶体为研究对象,比较黑土胶体在不同浓度的四种盐基离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+体系中的zeta电位、颗粒凝聚动力学过程和平均凝聚速率,明确不同离子界面行为对黑土胶体zeta电位和凝聚过程的影响。研究发现土壤胶体较高的颗粒密度(0.61 g L-1)更有利于获得稳定的zeta电位值;二价阳离子与一价离子相比,因其有更强的压缩双电层能力而引起zeta电位的降低和较强的土壤胶体凝聚过程;同价离子对zeta电位和土壤胶体聚沉影响的差异表现为离子浓度同为200 mmol L-1时,黑土胶体在K+体系中的凝聚速率是Na+体系中的7.65倍,离子浓度同为4 mmol L-1时,黑土胶体在Ca2+体系中的凝聚速率是Mg2+体系中的2.79倍。除了其自身体积的差异还与离子在表面强电场中的极化作用有关。不同盐离子受土壤表面附近电场的强烈影响,在土壤胶体表面固-液界面上被诱导极化,从而易引起胶体zeta电位的不同。该研究为表征土壤胶体表面性质及胶体凝聚过程和团聚体形成理论研究提供基础。     

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     

pH、离子强度和介电常数对低分子量有机酸在红壤中吸附行为的影响

通过一次平衡法考察了pH、离子强度和溶剂介电常数对红壤吸附低分子量有机酸的影响。研究结果表明,随着溶液pH值的升高有机酸的吸附量降低,其中草酸和酒石酸的吸附量在pH 3.5 ~ 5.0范围内随着pH值的升高而急剧下降,之后缓慢下降（pH 5.0 ~ 7.0）。柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附量在1 ~ 2 mmol/L初始浓度范围内随着离子强度的增加没有明显变化,但在2 ~ 20 mmol/L初始浓度范围内却随着离子强度的增加而增加。红壤对草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附量均随着溶剂介电常数的减小而增加。当溶剂中含6% 的乙醇时,草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的吸附量分别是对照（不含乙醇）的1.05、1.05、1.11和1.31倍。     

不同离子强度下SiO_2胶体对磺胺嘧啶土壤吸附迁移行为的影响

通过室内批实验和土柱出流实验,以二氧化硅胶体作为外源胶体,定量分析了改变离子强度时胶体对磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SDZ)在土壤中吸附、迁移行为的影响。批实验结果表明,离子强度为0.001、0.003 mol L-1时胶体的加入能够抑制SDZ的吸附,而0.005、0.010 mol L-1时胶体的加入对SDZ吸附的影响与SDZ初始浓度有关。Freundlich模型能较好地拟合SDZ在土壤中的吸附情况,R2在0.958~0.997范围内。土柱实验结果表明,不加胶体时,高离子强度会促进SDZ在土壤中的迁移,SDZ在土柱中出流早,相对浓度峰值高且持续时间长;加胶体时,高离子强度下胶体出流量小,抑制SDZ在土壤中的迁移,SDZ的相对浓度峰值降低且更难洗脱,而低离子强度时胶体全部或部分出流,促进SDZ的迁移,SDZ出流早且相对浓度峰值高。总之,吸附迁移实验表明,低离子强度时,胶体的加入促进了SDZ的迁移抑制SDZ的吸附,高离子强度时则相反。该结果有助于全面理解土壤中磺胺类抗生素的运移,指导磺胺类抗生素的风险评估及防治。     

施用废渣后土壤硅素释放特性及其影响因子的研究Ⅱ土壤硅素释放特性及其与pH的关系

选取5种工矿废渣进行室内模拟试验,研究不同种类工矿废渣作为硅肥施用对土壤硅素释放特性及pH的影响。结果表明:y=kxm方程可以很好地描述土壤硅素释放的动力学特征;施用废渣可显著提高水田土壤硅素释放速率,增加土壤硅素释放量,提高土壤溶液的pH值,土壤溶液pH与培养127天硅素累积释放量间呈极显著直线正相关关系;三种高炉渣(A、B、F)的施用效果明显好于粉煤灰(H)和金刚石矿渣(J),即三种高炉渣更适于作为生产硅肥的原料。     

pH和磷的交互作用对稳定化土壤砷释放的影响

以3种含Fe材料稳定化土壤(FeSO_4、FeS和Fe~0稳定化土壤)为研究对象,研究了不同pH和P的交互作用对As释放量的影响及其作用机理。结果表明,在pH=3条件下,随着时间的延长能够促进释放的As重新趋于稳定化,而pH=11时3种稳定化土壤中As的释放量显著增加,144 h后分别约为pH=3时的10.5、16和10倍。添加P时,在3种pH条件下都促进了稳定化土壤中As的释放,尤其在酸性条件下,相对于无P体系As的释放量增加最为明显。FeSO_4稳定化土壤中As的释放特征能用Elovich方程较好地描述,而双常数方程拟合FeS和Fe~0稳定化土壤效果更优。在pH=3条件下,3种稳定化土壤中As的释放量与Ca、Mg、Mn的溶出量呈(极)显著相关,而pH=11时FeSO_4和FeS稳定化土壤中As的释放量与SO_4~(2–)的溶出量呈(极)显著相关,表明在酸性条件下,稳定化土壤As的释放主要受Ca、Mg、Mn氧化物结合态As溶解的影响,而碱性条件下,FeSO_4和FeS稳定化土壤中As的释放可能与硫化物的溶解有关。     

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.     

离子强度、Cd2+和pH对生物碳吸附西玛津的影响

本研究考察了离子强度、重金属(Cd₂ )和pH对200 °C和400 °C下制备的玉米秸秆生物碳(分别记作CS200和CS400)吸附西玛津的影响。结果表明,炭化程度较高的CS400对西玛津的吸附能力(log K_oc)高于炭化程度较低的CS200,因为CS400具有较强的疏水性、较多的芳香碳且较大的比表面积。尽管H-键作用可能会发生,但是CS400的主导吸附机制为疏水作用、电荷转移(π-π*)作用和孔填充作用,而CS200的主导吸附机制为分配作用。两种生物碳对西玛津的吸附几乎未因离子强度增大和Cd₂ 的存在而受到影响,表明西玛津和生物碳之间未发生离子交换和Cd₂ 并没有起到键桥离子的作用。低的pH有利于两种生物碳对西玛津的吸附。负载西玛津后,CS400的zeta电位显著降低证实了电荷转移(π-π*)的重要作用,而CS200的zeta电位降低不明显说明分配作用为主导。Cd₂ 的存在几乎未改变两种生物碳吸附西玛津的zeta电位表明特定位点的表面吸附并不是生物碳吸附Cd₂ 的主导机制。离子交换可能是生物碳吸附Cd₂ 的主导机制,这也很好解释了CS200比CS400吸附更多的Cd₂ 和Cd₂ 的存在对两种生物碳吸附西玛津几乎未产生影响的原因。     

扰动土与原状土侵蚀产沙规律研究

采用野外模拟降雨试验,对扰动土与原状土的土壤侵蚀规律进行了研究。结果表明,原状土坡面含沙量呈先下降后波动的过程,扰动土径流含沙量在坡度5°,11°时均呈上升-下降后波动的过程。在坡度相同,雨强相近的情况下,扰动土坡面径流含沙量大于原状土。前期原状土产沙量大于扰动土,后期扰动土产沙量大于原状土。扰动土产沙量大于原状土的时间点随着坡度的增加而提前。产沙速率达到稳定后,扰动土产沙速率大于原状土,差距随着坡度的增大而增大。     

设施栽培下原状土与扰动土水分特性的试验研究

以四川省双流县设施栽培土壤为研究对象,对其原状土与扰动土的土壤水分特征曲线、水分物理性质和比水容量等项目进行了研究。结果表明,扰动土水分特征曲线总体变化趋势与原状土较为一致。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土含水量高于原状土,在高吸力阶段两者差异较小。扰动土毛管孔隙度、总孔度和凋萎含水量在剖面上的总体变化趋势与原状土较为一致。扰动土不同土层田间持水量和有效水含量差异较小,原状土的田间持水量和有效水含量均随土层加深而减少。在低吸力阶段,相同吸力条件下扰动土比水容量远高于原状土,但随土壤水吸力增加,扰动土比水容量变化趋势逐渐与原状土一致。     

砂质土壤pH对中性缓释复合肥养分释放特性的影响研究

采用连续恒温培养研究了30℃条件下砂质酸性、中性土壤对2种不同剂型中性缓释复合肥养分释放特性的影响.研究结果表明,中性缓释复合肥的养分累积量、拟合动力学方程参数b值及养分平均释放相对百分率的变化趋势,受砂质土壤pH的影响基本一致.随砂质土壤pH升高,两种中性缓释复合肥氮素和磷素释放速率、累积量和相对百分率变大;砂质土壤pH降低,中性缓释复合肥钾素释放速率、累积量和相对百分率变大.两个中性缓释复合肥的养分释放速率对于砂质土壤pH变化响应一致,均表现为SRF1(有机无机型)＜SRF2(无机型).     

广东不同母质发育水稻土钾素的固定与释放

本文通过室内模拟和化学方法研究了广东几种不同母质发育的水稻土的钾素的固定与释放特性。结果表明,砂页岩、珠江三角洲沉积物、石灰岩和玄武岩发育的水稻土的固钾量均随钾加入量的增加而增大,但花岗岩发育的水稻土却相反;砂页岩、花岗岩和玄武岩发育的水稻土的固钾量在淹水时最高,而沉积物和石灰岩发育的水稻土则在恒湿时最高;沉积物发育的水稻土的非交换性钾累计释放量和平均释放速率显著高于其它母质发育的水稻土;施钾肥对非交换性钾释放的影响因土壤所含粘土矿物类型而异。     

Nitrogen Mineralization and Nitrification in Two Soils with Different pH Levels

ABSTRACT

Soil pH is one of the properties that mostly influences nitrification rates, and can be used as a tool for controlling this process, seen that depending on its extent it may lead to nitrogen (N) losses and subsequent contaminations. The aims of this study were to evaluate mineralization and nitrification of two soils at different pH levels. The experimental design was factorial with two factors and three replicates, with the first factor referring to two samples of red latosols, one eutrophic (LV1) and the other dystrophic (LV2), and the second factor was soil’s pH, at six levels: 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, and 6.5. Samples were incubated for 70 days in laboratory conditions. Both nitrate (N-NO₃) and mineral N contents were determined and adjusted to growth models. The eutrophic soil presented higher mineral N and N-NO₃, and the increase of pH levels led to increases of both inorganic N and N-NO₃contents. Increases in pH levels caused N-NO₃levels to increase in both soils, however this occurrence happened because it increased the amount of mineralized N in the soil, seen that in all pH ranges in both soils practically all mineral N was in the form of N-NO₃.