有机酸对铝氧化物吸附磷的影响

以存在不同配位阴离子 (硫酸根、磷酸根、草酸根、柠檬酸根 )时合成的铝氧化物为对象 ,用平衡吸附法研究了草酸、柠檬酸等的浓度和 pH对铝氧化物吸附磷的影响 ,并讨论有机酸影响磷吸附的机制。结果表明 :六种合成铝氧化物的最大吸磷量 (Xm)介于 0.189～ 0.838mmol/g ,以Al(OH)x的吸磷量最高 ,铝 柠檬酸复合物 (Al-CA)的吸磷量最低 ;有机酸浓度升高时 ,铝氧化物的吸磷量降低 ,且柠檬酸的影响程度高于草酸 ;先加 pH为 2的草酸或酒石酸 ,Al(OH)x对磷的次级吸附量最低 ,而有机酸pH为 3时 ,Al(OH)x对磷的次级吸附量达最高 ,有机酸溶液 pH由 4增至 9,铝氧化物吸磷量变化不大或逐渐降低。有机酸与磷混合加入同单加磷相比 ,pH 3时差异较小 ,pH 4～ 6时差异最显著 ,pH 7～ 8时又减小 ;有机酸降低铝氧化物吸磷量的机理包括酸性溶解和络合竞争两方面 ,在 pH 2时以前者为主 ,pH 3～ 9时以后者为主 ,且铝氧化物表面的吸附点位对供试配位阴离子都是亲合的     

有机酸根与铝氧化物表面吸附磷的解吸

研究了有机酸根离子与合成铝氧化物表面吸附磷解吸的相互关系。结果表明:（1）有有机酸时比无有机酸时吸附的磷具有更高的解吸率,无草酸且加磷pH为4时,0.01molL-1KCI对磷的解吸率最低,草酸与磷共存且pH为6时磷的解吸率最高;（2）高浓度有机酸可解吸低浓度有机酸难解吸的磷,草酸难解吸的磷可为等浓度的柠檬酸极解吸;（3）不同浓度草酸和柠檬酸对铝-草酸复合物吸附磷的解吸率比对Al（OH)x的低,而对铝-柠檬酸复合物吸附磷的解吸率则比对Al（OH）x的高;（4）柠檬酸对铝-磷复合物中磷的解吸量随柠檬酸浓度升高而增大。这些结果证明,有机酸对铝氧化物吸附磷的解吸机理包括配位交换和溶解,有机酸可促进磷的解吸,提高磷的有效性。     

有机酸对几种土壤胶体吸附解吸镉离子的影响

用平衡法研究了有机酸对土壤胶体吸附 解吸Cd2 的影响。结果表明 ,黄棕壤、红壤、砖红壤胶体Cd2 最大吸附容量 (Qm)分别为 4 3 7、16 8、1 5 8mmolkg-1。在加入Cd2 浓度相同的条件下 ,土壤胶体Cd2 吸附量随有机酸浓度的升高呈峰形曲线变化。当有机酸与Cd2 共存时 (竞争吸附 ) ,低浓度的草酸 (小于0 5～ 2mmolL-1)或柠檬酸 (小于 0 0 2 5～ 0 2mmolL-1)提高Cd2 吸附量 ,高浓度的草酸或柠檬酸能降低Cd2 吸附量。吸附有机酸后的土壤胶体 (次级吸附 )对Cd2 次级吸附量的影响与竞争吸附一致 ,但两者的Cd2 吸附量变化幅度不一样。这是由于两种吸附体系液相中有机酸残留浓度不同所致。土壤胶体吸附态Cd2 的解吸结果表明 ,草酸浓度不仅影响Cd2 的总解吸量、总解吸率 ,还影响土壤胶体表面KNO3 解吸态与DTPA解吸态Cd2 的分配比例     

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。     

草酸/草酸盐对森林暗棕壤的磷释放效应

模拟森林凋落物淋洗液中的草酸/草酸盐浓度范围,设计了不同浓度草酸/草酸盐溶液一次性浸提和多次连续浸提系列实验,其中的草酸(阴离子)载荷量为0~200 mmol kg-1。结果表明,草酸能显著促进暗棕壤A1层(腐殖质层)磷的释放,土壤磷溶出量随草酸溶液浓度升高而线性增加;但对B层土壤磷的释放效应相对较弱,草酸浓度低于5mmol L-1时B层磷的释放不明显。pH 5.16草酸钠溶液比相同浓度的草酸溶液具有更高的解磷效率,在设置二者浓度为0.5~20.0 mmol L-1时,前者的解磷量是后者的1.51~2.98倍,推断草酸盐溶液或凋落物淋洗液中草酸(盐)类物质促进暗棕壤磷释放的主要机理在于草酸阴离子(C2O42-)配位反应。草酸盐对暗棕壤磷的释放效应具有一定累加性,土壤磷释放量主要由草酸阴离子累积载荷量决定,而与其加入方式(多次或一次性)关系不大;当以pH5.16草酸钠溶液加入时,土壤磷释放量Y(mgkg-1)与草酸阴离子累积载荷量X(mmol kg-1)间的回归方程为Y=-0.000 4X2 0.176 6X 0.425 3,R2=0.990 2。仅以凋落物层溶出的草酸(阴离子)量进行估计,由此增加的A1层土壤磷释放量达2.40 kg hm-2a-1,大约相当于中龄林年吸收磷量的1/3~1/5,因此其实际作用是不可忽视的。     

几种有机酸对恒电荷和可变电荷土壤吸附Cu2+的影响

以恒电荷土壤(黄褐土和黄棕壤)和可变电荷土壤(红壤和砖红壤)为供试材料,研究了乙酸、草酸、酒石酸和柠檬酸对土壤吸附重金属铜离子(Cu2 )的影响。结果表明,在相同酒石酸浓度下,土壤对酒石酸的吸附量依次为黄棕壤(2 1 8mmolkg-1) >红壤(15 4mmolkg-1) >砖红壤(9 5mmolkg-1) ,土壤吸附有机酸后负电荷量增加,相同条件下增幅为砖红壤>红壤>黄棕壤;无有机酸配体时,供试土壤对Cu2 的吸附量为黄褐土>黄棕壤>砖红壤>红壤;加入有机酸时,随有机酸浓度增高,土壤对Cu2 的吸附一般表现为“峰”形曲线,峰所对应的有机酸浓度因有机酸类型而异,且随土壤可变电荷性质增强而增高;土壤吸附有机酸后对Cu2 的次级吸附不同于有机酸与铜共存时的竞争吸附,且因土壤性质表现迥异。这些结果意味着在存在有机酸配体的根际环境中,恒电荷土壤与可变电荷土壤对Cu2 的吸附明显不同,并将影响重金属离子在根际的转化与有效性     

低分子量有机酸对红壤无机磷活化的作用

采用室内模拟试验研究了低分子量有机酸,如草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸在红壤无机磷活化中的作用。结果表明,相同浓度下,有机酸活化土壤磷的能力为柠檬酸酒石酸苹果酸。低浓度(0.5mmolL-1)时,草酸活化能力最小;高浓度(≥5mmolL-1)时,其活化能力最大。对同一种有机酸而言,土壤各无机磷形态活化量均随pH的升高而降低;且在同一酸度下,其活化量以铝磷(Al-P)为最多,铁磷(Fe-P)和钙磷(Ca-P)次之,闭蓄态磷(O-P)则最少。有机酸活化土壤无机磷酸盐应该是质子酸效应和有机酸阴离子络合效应共同作用的结果,且与磷酸盐的溶度积常数密切相关。研究结果对根系土壤无机磷素循环研究有着重要的意义。     

不同有机酸对石灰性土壤磷的活化效应及机理

【目的】添加低分子量有机酸是活化土壤难溶性磷有效途径。比较研究几种低分子量有机酸及其组合对土壤磷的活化性能,为土壤磷的高效利用提供依据。【方法】低磷和高磷石灰性土壤选自新疆石河子,设置5个低分子有机酸添加处理：草酸、柠檬酸、黄腐酸、柠檬酸+草酸、草酸+柠檬酸+黄腐酸处理,和一个0.01mmol/L KCl对照。采用吸附平衡实验法测定土壤磷的吸附量;采用土壤吸附动力学实验法测定土壤磷的解吸动力学。采用常规和灭菌土壤培养方法,通过连续浸提法研究低分子有机酸及其组合对磷组分动态转化的影响和pH对磷的活化效应。【结果】Langmuir与Elovich模型均可较好地拟合土壤对磷的吸附热力学(R²=0.852～0.994)与吸附动力学过程(R²=0.882～0.975)。低磷土壤的最大吸附量(Q_max)、最大缓冲容量(MBC)、吸附力常数(K_L)和吸附速率(b)均高于高磷土壤,表明低磷土壤对磷的吸附更强。低分子量有机酸添加均降低了Q_max、MBC和b。草酸对Q_max和...     

有机酸和磷对两种污染土壤铅的释放作用研究

用土壤培养和化学浸提法研究了不同低分子量有机酸和磷对污染土壤中铅释放的影响。结果表明,随有机酸浓度增加,铅污染红壤、棕壤中可溶出铅量均增加。当供试有机酸浓度≥1mmol·L-1时,相同浓度有机酸溶出铅量为柠檬酸〉乙酸〉草酸;当有机酸浓度≤0.5mmol·L-1时,溶出铅量为草酸〉柠檬酸〉乙酸。将2g·kg-1磷及50mmol·kg-1有机酸与铅污染红壤以不同方式混合后,柠檬酸处理的溶出铅比率（在污染土壤中加入P、有机酸后溶出铅含量与单加有机酸溶出铅含量之比）为66%（先加有机酸再加磷）、58%（有机酸与磷同时加入）、70%（先加磷再加有机酸）,草酸处理（方式同上）的溶出铅比率为90%、89%、94%,乙酸处理（方式同上）的为10%、8%、10%。铅污染棕壤上,以上处理的溶出铅比率分别为106.46%、104.43%、105.19%（柠檬酸）;43%、48%、58%（草酸）;38%、42%、55%（乙酸）。供试条件下,红壤最低溶出铅比率低于棕壤。     

低分子量有机酸对砖红壤表面电荷的影响

本文研究了4种低分子量有机酸对砖红壤表面电荷性质的影响,结果表明存在于体系中的有机酸增加了表面负电荷量,同时减少表面正电荷的量。在低有机酸加入量下,有机酸对正电荷的影响程度比其对负电荷的影响程度大得多。4种酸对土壤表面电荷影响的大小顺序为:柠檬酸>苹果酸>草酸>醋酸。有机酸对表面电荷的影响随体系pH而变化,它们对正电荷的影响程序随pH的增加而减小,而对负电荷的的影响呈相反的变化趋势。有机酸主要通过其阴离子在土壤表面的吸附来影响土壤的表面电荷性质。     

有机阴离子对磷酸根吸附的影响

在中性条件下,低浓度的柠檬酸、草酸、酒石酸和胡敏酸阴离子都能显著降低针铁矿、非晶氧化铝、高岭石和红壤对磷酸根的吸附,尤其在低磷吸附饱和度下效果更好。有机阴离子抑制磷酸根吸附的能力因有机酸的种类和性质、以及固相的表面特性而异。有机阴离子存在下吸附的磷酸根具有较高的同位素³²P交换活性和解吸率。测定了吸附平衡溶液中铁和铝的浓度。结果表明,在实验条件下(pH 7.0),即使较高浓度的有机酸根(10^-2mol)也只能溶解极少量的铁和铝。有机阴离子络溶作用不足以说明固相吸附磷能力的显著下降。可见,有机阴离子降低磷酸根吸附的机制主要是竞争专性吸附。有机阴离子占据了一部分高亲和力的吸附位,从而降低了土壤固相吸附磷的量,增加了吸附态磷的活性。     

Influence of low-molecular-weight organic acids on the solubilization of phosphates

A range of low-molecular-weight organic acids were identified in rhizosphere soil, leaf litter, and poultry manure compost. Laboratory and greenhouse experiments were carried out to examine the effects of seven low-molecular-weight organic acids on phosphate adsorption by soils, and the solubilization and plant uptake of P from soil pre-incubated with monocalcium phosphate and North Carolina phosphate rock. Acetic, formic, lactic (monocarboxylic), malic, tartaric, oxalic (dicarboxylic), and citric (tricarboxylic) acids were used in the study. The addition of organic acids decreased the adsorption of P by soils in the order tricarboxylic acid>dicarboxylic acid>monocarboxylic acid. The decreases in P adsorption with organic acid addition increased with an increase in the stability constant of the organic acid for Al (logK _Al). Organic acids extracted greater amounts of P from soils meubated with both monocalcium phosphate and phosphate rock than water did. Although more phosphate was extracted by the organic acids from monocalcium phosphate — than from phosphate rock — treated soils in absolute terms, when the results were expressed as a percentage of dissolved phosphate there was little difference between the two fertilizers. The amount of P extracted by the organic acids from both fertilizers increased with an increase in logK _Al values. The addition of oxalic and citric acids increased the dry matter yield of ryegrass and the uptake of P in soils treated with both fertilizers. The agronomic effectiveness of both fertilizers increased in the presence of organic acids and the increase was greater with the phosphate rock than with the monocalcium phosphate. The results indicated that organic acids increase the availability of P in soils mainly through both decreased adsorption of P and increased solubilization of P compounds.     

外源低分子量有机酸对碳酸钙预处理的酸性土壤中活性铝钙镁影响的研究

通过在所研究的第四纪红黏土发育的红壤中混入CaCO3,研究在pH缓冲体系中外加低分子量有机酸对土壤中Al、Ca和Mg的影响。结果表明:无论加CaCO3与否,在pH 4.5的条件下外源草酸、柠檬酸、苹果酸的加入均使土壤可溶性Al显著提高,交换性Al显著下降和交换性Ca显著升高;加入CaCO3的情况下,3种有机酸处理的交换性Mg均显著提高。3种有机酸促进Al溶解能力的大小顺序为:柠檬酸>草酸>苹果酸,这一结果与有机酸和Al形成络合物的稳定常数大小一致。另一方面,3种有机酸处理下,CaCO3预处理均引起可溶性Al的显著升高和交换性Al的下降。双因素方差分析表明,有机酸通过络合作用或沉淀作用对可溶性和交换性Al、Ca和Mg均具有绝对的影响优势,CaCO3仅对可溶性和交换性Al、交换性Ca有显著影响,由于实验中pH缓冲体系的控制,这种影响主要通过Al与Ca、Mg的竞争交换作用实现。总体来说,外源低分子量有机酸的加入使土壤活性Al显著升高,活性Ca、Mg略有升高,有机酸在酸性土壤中的作用需从有机酸溶解阳离子的角度进一步评价。     

红壤主要土壤组分对低分子量有机酸吸附的研究

通过一次平衡法研究了双氧水去除有机质、添加1%腐殖酸和DCB法(连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠)去除游离氧化铁、铝对红黏土发育的红壤吸附草酸、柠檬酸、酒石酸和苹果酸的影响。结果表明,去除有机质后,由于受溶液pH、表面吸附点位变化、土壤结构变化、表面基团活性变化、草酸根生成等多种因素的影响,红壤对低分子量有机酸的吸附量虽略有增加,但增加并不明显。添加腐殖酸培养一个月后,由于受土壤表面电荷变化、吸附点位覆盖、氧化铁活性改变、基团质子化等因素的影响,红壤对低分子量有机酸的吸附量虽有轻微的减少,但减少也不明显。去除占土壤总量3.79%的游离氧化铁、铝后,土壤表面正电荷将会显著减少,而导致红壤对低分子量有机酸的吸附量显著减少,其减少程度因有机酸种类而异,与原土对有机酸的最大吸附量(Sm)大小顺序相反。     

低分子量有机酸对高岭石中铝释放的影响

选择了几种土壤中可能存在的低分子量脂肪羧酸 ,研究了它们对高岭石中铝释放的影响。结果表明 ,有机酸可以通过络合作用促进高岭石中铝的释放。几种有机酸对体系中可溶性铝影响的大小顺序为 :草酸 >柠檬酸 >丙二酸 >苹果酸 >乳酸。草酸、柠檬酸和乳酸对可溶性铝释放的促进作用随体系pH的升高而减小 ,其中草酸体系中可溶性铝随pH的变化幅度最大。在苹果酸体系中 ,可溶性铝随pH的升高而稍有增加。体系中的可溶性铝随有机酸浓度的增加而增加 ,而交换性铝随柠檬酸浓度的增加而减少 ,先随苹果酸浓度增加而增加 ,然后又逐渐减少。与对照相比 ,柠檬酸和草酸使交换性铝的量减小 ,苹果酸和乳酸在低pH下使交换性铝明显增加 ,而苹果酸在较高pH下使交换性铝减少。有机酸影响释放出的铝在固液相间的分配比 ,苹果酸在低pH下使体系中释放出的大部分铝以交换性形态存在 ,而在较高pH下 ,大部分铝以可溶形态存在。在草酸体系中 ,释放出铝的大部分都以可溶形态存在。不同有机酸的不同表现与体系中铝的溶解平衡、铝的吸附 -解吸平衡、有机酸的吸附 -解吸平衡、有机酸的离解平衡和铝与有机酸的络合 -离解平衡有关。     

Influence of Soil Chemical Properties on Adsorption and Oxidation of Phenolic Acids in Soil Suspension

Relationships between abiotic oxidation and adsorption of phenolic acids added to soils and soil chemical properties were investigated by using 32 soil samples and ferulic, vanillic, and p-hydroxybenzoic acids. Soil properties studied were as follows: (as adsorption factors) contents of acid oxalate extractable Al (Alo), Fe (Feo), dithionite-citrate-bicarbonate (DCB) extractable Fe (Fed), total carbon and clay, and (as oxidation factors) level of soil oxidative activity (Cr oxidation) determined by the amount of Cr(VI) converted from Cr(III) added to soils. Soil samples were divided into 3 types based on chemical properties: Andosols A (A horizon of Andosols), Andosols B (B horizon of Andosols and light-colored Andosols), and non-Andosols.

The recovery of all phenolic acids (RPA) was negatively correlated with the total carbon and Feo contents in Andosols A and B, respectively, which suggested adsorption onto soil organic matter in Andosols A and onto Feo in Andosols B. It was considered that almost no oxidation of phenolic acids occurred in Andosols A, because a very small amount of Cr(VI) was obtained. The recovery of ferulic acid (RFA) and vanillic acid (RVA), however, was negatively correlated with Cr oxidation in non-Andosols, suggesting that these phenolic acids were oxidized, while almost all of the p-hydroxybenzoic acid was recovered.

These results were also supported by the comparison between RFA and recovery of dissolved organic carbon (RTOC). RFA was very similar to RTOC in Andosols A and B, which indicated that adsorption occurred, whereas RFA was lower than RTOC in the non-Andosols that showed a high level of Cr oxidation, indicating that oxidation took place. Manganese dissolution which occurred when phenolic acids were added to soils was also examined.     

Competitive adsorption between phosphate and carboxylic acids: quantitative effects and molecular mechanisms

The competitive adsorption at the water‐goethite interface between phosphate and a carboxylic acid, either oxalate, citrate, 1,2,3,4‐butanetetracarboxylic acid (BTCA), mellitate or Suwannee River Standard Fulvic Acid 1S101F (FA), was investigated over a wide pH range (3–9) by means of batch experiments and attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR‐FTIR) spectroscopy. The quantitative results from the competitive adsorption measurements show that the efficiency of the organic acids in competing with phosphate was in the order oxalate < citrate < BTCA ≅ FA < mellitate. Oxalate showed no detectable effect, whereas the effect in the mellitate system was strong, and the aggregative results indicate that an increasing number of carboxylic groups favours competitive ability towards phosphate. The infrared spectroscopic results show conclusively that competition for goethite surface sites between carboxylic acids and phosphate is not a ligand‐exchange reaction between inner‐sphere surface complexes. Instead, ligands capable of multiple H‐bonding interactions are required to out‐compete and desorb surface complexes of phosphate. The fact that partially protonated organic acids are the most efficient emphasizes the importance of both H‐accepting carboxylate groups and H‐donating carboxylic acid groups for the competitive effect.     

多种有机酸共存对可变电荷土壤吸附磷的影响

研究了２种或３种有机酸在不同浓度组合时对可变电荷土壤吸附磷酸根离子的影响,结果表明:（１）有机酸的种类、各自的浓度及总浓度对土壤吸附磷有显著影响;（２）土壤组成及表面性质不同时,有机酸与磷的竞争效果也不大相同;（３）多种有机酸混存对土壤吸附磷量的影响不等于各单一有机酸贡献的简单加和。因此,根际环境中有机酸、磷在土壤表面的相互作用还有许多待探讨的问题。