氨氮在底泥中的吸附-解吸行为研究进展

水体底泥污染是世界范围内的一个重要环境问题。通过以底泥作为研究对象,对氨氮在底泥中的吸附-解吸行为的研究进展进行较系统的阐述,包括主要营养元素的环境意义和底泥对氨氮的吸附-解吸作用、基本概念及原理,以为农业面源污染方面的研究提供基础资料,也为治理水体富营养化提供理论依据。     

广东省典型城市湖泊沉积物氨氮吸附特性初步研究

研究了广州及其周边典型城市湖泊沉积物对氨氮的吸附等温线及热力学参数,结果表明：该类沉积物对氨氮的吸附等温线同时满足Langmuir模型、Freundlich模型、Linear模型,其拟合的程度都达到了极其显著的效果。根据Langmuir模型计算,流花湖、逸仙湖和荔弯湖三湖泊沉积物对氨氮的吸附容量分别为500 mg/kg、416.66 mg/kg、357.14 mg/kg。以流花湖沉积物为代表研究其吸附热力学参数,结果发现氨氮的吸附过程是一个微型的放热过程。该湖泊沉积物吸附热为-5.05 kJ/mol,其吸附自由能的改变量为-967.467 J/mol。从其热力学的角度对其吸附机理做了初步的探讨。     

长江中下游浅水湖泊表层沉积物对氨氮的吸附特征

在室内模拟条件下,研究了长江中下游浅水湖泊13个表层沉积物对氨氮的吸附动力学和热力学特征,并分析了沉积物理化性质对氨氮吸附特性的影响。结果表明:①沉积物对氨氮的吸附主要在前2h内完成,之后逐渐达到吸附平衡;用多个模型对实验结果进行模拟,除一级反应动力学模型外,其他模型拟合的效果都较好;②用Henry方程能很好地模拟低浓度条件下沉积物对氨氮的吸附,沉积物对氨氮的吸附-解吸平衡浓度变化较大,为0.60￣2.77mg·L-1;③用Langmuir模型对吸附热力学的实验结果进行拟合,达到显著水平,沉积物对氨氮的最大吸附量为294.11～1466.67mg·kg-1;④沉积物对氨氮的最大吸附量Q_(max)取决于沉积物对氨氮的总最大吸附量Qd Qmax,而沉积物对氨氮的吸附-解吸平衡浓度X0则取决于沉积物对氨氮的本底吸附量Qd;⑤Qmax和Qd Qmax与沉积物的OM和CEC呈正相关关系,与总氮、总磷和小于0.01mm的粒度分布均呈较差的负相关关系;X0和Qd与沉积物OM、CEC、总氮、总磷和小于0.01mm的粒度分布均呈正相关关系。     

四溴双酚A在巢湖沉积物中的吸附解吸特征研究

[目的]探明四溴双酚A（TBBPA）在固液表面的吸附解吸特征。[方法]采集巢湖表层012 cm沉积物,去掉碎石和植物残渣后分别制备表层沉积物、添加腐植酸沉积物和矿物组沉积物样品,研究不同样品对0.1、0.5、1.0、2.0、5.0、10.0 mg/LTBBPA的吸附与解吸情况。[结果]TBBPA的吸附等温线可用Freundlich和Lanngmuir模型进行很好的拟合。表层沉积物对TBBPA的吸附能力最强,其次为有机质含量10%的腐植酸组。TBBPA在各组样品中均以单分子平躺于沉积物上,而不能嵌入矿物的晶格中。在0.1-1.0 mg/L范围内,3组样品TBBPA物理萃取吸附与表观吸附量的比值分别为：表层沉积物0.85,腐植酸沉积物1.61,矿物组沉积物1.06;而在2.0-10.0 mg/L范围内,该比值分别为0.40、0.47、0.34。[结论]低浓度时巢湖沉积物对TBBPA的吸附以化学吸附为主,而高浓度时以物理吸附为主。     

紫色土泥沙沉积物对磷的吸附-解吸动力学特征

在紫色土集中分布的四川盆地丘陵区,选择不同土地利用方式(林地、水田、旱坡地、村镇)产生的沟渠泥沙为实验材料,采用平衡法研究了紫色土泥沙沉积物埘磷的吸附-解吸动力学特征.结果表明,泥沙对磷的吸附和解吸过程按速率均分为快、慢、动态平衡3个阶段,0～0.75 h内泥沙对磷的吸附速率与活性铁铝氧化物含量和粘粒含量之间呈显著正相...     

不同磷酸盐下红壤对镉离子的吸附-解吸特征

采用等温吸附法研究了红壤对镉离子的吸附特性,分析加入不同形态的磷酸二氢盐(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钙)对镉离子吸附-解吸特征的影响.结果表明,在加入镉浓度O～20 mg·L-1范围内,红壤对镉离子的吸附量随平衡液中镉离子浓度的升高而增加,吸附等温线符合Freundlich方程.土壤吸附镉离子后,在磷添加浓度为0-160 mg·L-1下,土壤对镉离子的等温吸附仍然符合Freundlich方程(R20.94),但磷酸盐对镉离子吸附具有明显影响;磷酸二氢钙使镉离子的最大吸附量降低了2.5%～7.9%,使镉离子的吸附率降低10%～20%,而磷酸二氢铵和磷酸二氢钾对镉离子的吸附特征无明显影响.随加入磷量的增加,3种磷酸盐下镉离子解吸量和解吸率均显著降低,解吸量降幅为15.8%～27.8%,解吸率降低了3.7%～9.5%;但在低镉时磷酸二氢钙对红壤镉离子的解吸率显著高于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.由于Ca2+与Cd2+之间存在较强的竞争吸附,使得磷酸二氢钙对红壤镉离子吸附-解吸的影响大于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.     

柳江河沉积物和沿岸土壤对磷的吸附及解吸动力学

本文研究了柳江河沿岸土壤和沉积物对磷的吸附及解吸动力学。在实验条件下．柳江河沿岸土壤对磷吸附速度较快，吸附规律符合交换平衡动力学方程：t／Xd(t)=t／Xd(eq) B。在相同实验条件下，柳江河沉积物则出现了释磷现象。     

扑草净在不同类型土壤中的吸附-解吸特征研究

[目的]针对土壤中农药的吸附-解吸过程会影响农药在土壤中的迁移、转化和生物利用这一现象,分析了扑草净在我国南方不同类型土壤中的吸附-解吸特征及吸附机理.[方法]吸附试验采用批量平衡法和气相色谱质谱法,研究南方水稻土,红壤和黄壤对扑草净的吸附动力学特性,等温吸附-解吸特征.[结论](1)扑草净在3种供试土壤中的吸附动力学...     

2，4-二氯苯酚在太湖沉积物中的吸附/解吸行为研究

采用吸附、解吸动力学实验方法,研究了太湖沉积物对2,4-二氯苯酚(2,4-Dieldorophenol)的吸附、解吸规律,同时探讨了环境因子如温度、pH值以及离子强度等对其吸附行为的影响.结果表明,2,4-DCP在太湖沉积物中的吸附/解吸在4 h内快速达到平衡;线性等温式和Freundlich等温式都可以较好地描述太湖沉积物对2,4-DCP的吸附行为,即存在分配作用和表面吸附作用两种吸附机制;温度和离子强度的增加有利于沉积物对2,4-DCP的吸附,pH值对2,4-DCP吸附等温线的影响则不明显;2,4-DCP在贡湖沉积物中的吸附/解吸存在着明显的不可逆吸附,即吸附/解吸迟滞行为.     

沟渠沉积物对农田排水中氨氮的截留效应研究

采用沟渠沉积物吸附效应实验和沟渠沉积物硝化效应实验方法,研究了沟渠沉积物对氨氮的吸附和硝化能力并对比了两者的截留效应,探讨了pH值、温度、进水氨氮浓度和DO对沟渠沉积物截留氨氮的影响。结果表明,沟渠沉积物对氨氮具有很强的吸附和硝化能力,最大饱和吸附量和硝化量分别约为1.3和0.15mg·g^-1;对比沟渠沉积物吸附量和硝化量,沟渠沉积物吸附作用在沟渠沉积物截留效应中占主导作用。沟渠沉积物吸附最佳pH为7.0～9.0;在20℃到40℃温度范围内,随温度的升高,吸附容量逐渐增大;DO通过影响微生物种群来间接影响沟渠沉积物截留氨氮的截留效应。     

生物质改性吸附材料的制备工艺优化及对氨氮的吸附特性

为探究农业生物质再利用方法,以香蕉皮为原料,通过化学改性制备改性吸附剂,去除水中的氨氮。通过对比实验选择Na OH作为改性剂对香蕉皮粉末进行改性,单因素实验探讨了改性剂浓度、改性时间、原材料粒径及固液比对制备过程的影响及最佳制备工艺参数,结果表明:香蕉皮粉末粒径为100~120目,以0.2 mol·L~(-1)的Na OH水溶液作为改性剂,以10 g·L~(-1)的固液比,对香蕉皮粉末改性20 min为最佳的制备条件,在此条件下制得的改性吸附剂产率为64.83%。扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、BET法测定比表面积及孔径分析结果显示,材料经改性后,表面孔道结构和官能团的变化有利于吸附氨氮。利用制得的材料吸附不同浓度的氨氮废水,并对实验结果进行等温拟合分析,Langmuir拟合结果表明改性香蕉皮吸附剂对水中的氨氮具有较高的吸附容量(qm=16.051 mg·g-1),优于沸石和活性炭,Freundlich拟合结果表明材料吸附氨氮属于较易发生的吸附(1/n=0.681)。研究表明,改性香蕉皮对氨氮具有较高的吸附容量,优于沸石和活性炭,对氨氮的吸附较易发生。     

蚯蚓处理农业废弃物技术研究进展 及其在热区的应用

论述了近年来国内外蚯蚓分解处理农业废弃物的研究进展。从蚓种选择、蚯蚓分解处理不同农业废弃 物效果比较和蚯蚓分解处理技术关键参数分析等不同角度,分析了蚯蚓分解处理技术在处理农业废弃物的可行性 及处理效果与存在问题,并展望了其研究发展趋势及其在热区的应用。     

不同生物炭对氮的吸附性能

为探究不同类型生物炭对氮的吸附性能,寻求最佳的氮素吸附材料,本文选择稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭作为吸附剂,开展不同pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量条件下的吸附实验,研究生物炭对硝酸铵溶液中氮的最佳吸附条件,并对结果进行等温吸附拟合与吸附动力学研究。结果表明:3种生物炭对硝酸铵溶液中的氮均有一定的吸附效果,且pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量均影响生物炭对氮的吸附量。生物炭添加量为0.05 g时,在pH环境为9、吸附时间为3 h、初始浓度为100 mg·L-1的条件下,平衡吸附量达到最大,稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭在此条件下的最大吸附量分别为23.79、13.00 mg·g~(-1)和17.60 mg·g~(-1),表明稻壳炭对氮的吸附效果最佳;Langmuir方程能更好地拟合3种生物炭对氮的等温吸附过程,表明生物炭对氮的吸附主要是单分子层吸附;准二级动力学模型能更好地描述3种生物炭吸附氮的动力学过程,表明生物炭对氮的吸附为化学吸附。综上说明,稻壳炭在最佳吸附条件下可吸附较多氮素,有望作为一种良好的吸附剂应用于土壤和水体氮素污染治理。     

干挖法清淤对南汉垸内沟渠沉积物中氮形态和氨氮扩散通量的影响

为研究干挖法清淤对沉积物中氮形态与氨氮扩散通量的影响规律,以洞庭湖区南汉垸为研究对象,通过对农田灌溉区、生活排污口、养鸭场、水产养殖区和养猪场等典型区域的沟渠沉积物及上覆水进行采样分析,利用Fick定律估算沉积物-水界面氨氮扩散通量,采用连续分级法测定沉积物中各形态氮含量。结果表明:南汉垸内沟渠采用干挖法清淤后沟渠内源污染减小,上覆水质改善。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量为~(-1)1.43～16.19 mg·m~(-2)·d~(-1),沉积物中总氮含量为403.66～1 120.23 mg·kg~(-1),沉积物总氮与游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)和残渣态氮(RN)含量均随清淤完成时间延长呈增加趋势。清淤36个月后,不同功能区沉积物总氮含量由高到低依次为养鸭场养猪场水产养殖区生活排污口农田灌溉区。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量与沉积物中FN显著相关(P0.05)。与农田灌溉区相比,养猪场、养鸭场、水产养殖区及生活排污口对沟渠氮素的贡献量大。南汉垸内畜禽和水产养殖及生活排污的外源输入是沟渠沉积物及其上覆水中氮含量增加的主要原因。采用干挖法清淤后沉积物-水界面氮的释放短期内明显降低,使得南汉垸内沟渠的地表水环境质量得到明显改善;因沟渠清淤具有时效性,需加强对垸内沟渠实时监控并定期清淤,保障沟渠连通性和维持良好上覆水质。     

白果壳遗态HAP/C复合材料对水中氨氮的吸附

为综合利用农林废弃物,以白果壳为植物模板、羟基磷灰石（HAP）为改性材料,制备了白果壳遗态HAP/C复合材料（PBGC-HAP/C-G）,并通过X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和扫描电镜（SEM）等对其进行了表征,同时研究了溶液pH、初始浓度、吸附剂投加量等对其去除水中氨氮的影响。结果表明,PBGC-HAP/C-G是一种大孔材料,孔径主要介于35~200 μm之间。在溶液pH=5时,吸附效果最佳;吸附剂投加量的增加有利于氨氮的去除;粒径大小不是影响吸附效果的主要因素。准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型能很好地描述该吸附过程,吸附过程以化学吸附为主。在氨氮初始浓度为20、50、100 mg·L^-1时,拟合计算得到的理论平衡吸附量分别为0.45、1.10、2.15 mg·g^-1,与实验测定值0.46、1.15、2.18 mg·g^-1相近,可见PBGC-HAP/C-G可用作去除氨氮的吸附剂。     

烯啶虫胺在热带土壤中吸附解吸特征研究

为了解烯啶虫胺在热带地区风化程度较高的酸性土壤中的环境行为,根据叶化学农药环境安全评价试 验准则曳中土壤吸附试验规定,采用振荡平衡法,研究了烯啶虫胺在3 种不同热带土壤上的吸附特性。结果表明,烯 啶虫胺在3 种热带土壤上的吸附过程能用Freundlich 方程和Langmuir 方程进行较好的拟合,且吸附行为存在较大 的差异,其Kf值分别为水稻土1.530 L/kg,铁质湿润雏形土3.153 L/kg,暗红湿润铁铝土2.724 L/kg。烯啶虫胺在3 种 热带土壤上的吸附属于难吸附等级,解吸较为容易,易在热带土壤中移动,在施用的过程中容易造成地下水污染。此 外,烯啶虫胺在3 种热带土壤上的吸附主要是分配作用,且吸附自由能驻G 均小于40 kJ/mol,属于物理吸附过程。     

基于氨氮低吸附的折流式沉降滤过装置去除沼液中悬浮物研究

以多级好氧折流沟串联沉降装置为基础，最大限度地保留沼液中氮素养分的同时，去除沼液废水中悬浮物。根据材料静态条件下等温吸附及解吸率结果，筛选氨氮低吸附填料，接着在动态条件下考察好氧折流沟内填料深度及运行时间对沼液中悬浮物去除效果与氨氮浓度的影响。结果显示，在人工沸石、河砂、石英砂和沙漠砂四种材料中，河砂的吸附强度、吸附指标及解吸值最低。选取河砂作为动态好氧折流沟填料，在水力负荷0.75 L/h、滞留时间24 h条件下，无填充、低填充、中填充及高填充对沼液废水中悬浮物最大去除量分别为4.8 g/L、5.1 g/L、8.1g/L和8.4g/L，最大去除率分别为38.0%、51.2%、86.1%和88.7%，而中、高两种填料深度对沼液废水中悬浮物去除量及去除率在第三、四取水口处无明显差异性(P>0.05)。介于应用中材料选取、用量及去除效果比较，河砂填料对沼液废水中氨氮浓度影响最小，建议采用河砂中填料深度的好氧折流沟处理沼液中悬浮物。     

不同添加量生物炭对酸性土壤镁吸附解吸特性的影响

为研究不同生物炭对酸性土壤镁吸附-解吸特性的影响,采集南方典型酸性缺镁土壤,开展等温吸附、动力吸附、解吸等试验进行探究.结果表明:随着平衡液浓度的增加,土壤镁的吸附量与解吸量增加.施用生物炭后,随生物炭添加量的增加,土壤镁吸附量降低;外源镁浓度不同时,生物炭对土壤镁吸附的影响不同,当外源镁浓度在60～200 mg·L-1时,少量生物炭添加促进土壤镁的吸附;施用生物炭后吸附分配系数Kd降低,与CK对照处理相比,添加生物炭的T1-0.5％、T2-1％、T3-2％、T4-4％处理土壤对镁的吸附分配系数Kd平均值分别降低0.08、0.98、2.98、6.08 kg·L-1;对试验结果进行拟合,发现Langmuir和Freundlich方程均能较好的拟合不同生物炭添加量后土壤镁吸附热力过程,且各处理拟合方程回归系数R2均为0.99.采用的土壤对镁吸附速率较快,在10 min左右便基本达到平衡;对试验结果进行准一级动力方程、准二级动力方程以及颗粒内扩散方程拟合,发现3种动力方程的拟合效果均不理想.当平衡液浓度大于20 mg·L-1后,相较于对照处理,添加生物炭促进了土壤镁的解吸;随着生物炭施用量的增加,土壤镁解吸量减少,一定量的生物炭添加能够提高镁的解吸率,解吸率大小总体表现为:T4＞T1＞T2＞T3＞CK;T4处理镁的平均解吸率最高为14.70％,其次为T1处理11.02％,CK对照处理的平均解吸率最低为10.52％.施用生物炭后,土壤镁的吸附能力受到一定的抑制,解吸能力提高,镁释放量增加,镁的吸附能力与释放能力都随生物炭添加量的增加而下降.     

原位生物技术对城市重污染河道底泥的治理效果

以扬州市典型城市内河河道为例研究了人工曝气、生态砖覆盖、生物填料覆盖、低位植物浮床(简称低位浮床)等原位生态处理技术对河道底泥污染释放及其对上覆水污染负荷贡献的治理效果.研究结果表明:经不同原位生态处理后,1)底泥中氨氮的释放速率下降50.3％-89.64％,平均为59.27％;底泥污染释放对上覆水氨氮负荷贡献量的去除率为36.59％-82.67％,平均为53.33％;2)底泥中总氮的释放速率下降20.96％-88.94％,平均为42.32％;底泥总氮释放对上覆水污染负荷贡献量的污染去除率为38.00％-67.06％,平均为54.96％;3)底泥中总磷的释放速率下降27.49％-91.00％,平均为55.31％;底泥总磷释放对上覆水总磷污染负荷贡献量的去除率为67.14％-98.46％,平均为84.33％;4)底泥中CODMn的释放速率下降11.84％-79.32％,平均为41.16％;底泥上覆水中CODMn的释放速率下降-1.25％--70.74％,平均为29.83％.研究还发现,原位生态处理技术在运行中对底泥污染治理的效果受该技术对底泥的扰动程度的影响,在进行集成应用的时候,对底泥扰动较大的技术应与对底泥扰动较小的技术相间应用,以减少工程技术运行中对底泥扰动造成的污染爆发式释放,达到更好的整体处理效果.