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     

恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究 Ⅰ.阳离子吸附和pH的影响

本工作研究了阳离子和吸附和ＰＨ对恒电荷土壤和可变电荷土壤动电动性质的影响。研究结果表明,砖红 不同溶液中的ζ电位随ＰＨ升高由正值变为负值,均有一个等电点：ＰＨ〉５时,在不同溶液之间砖红壤ζ电位的变化顺序为：ＭｎＣｌ２〉ＺｎＣｌ２≥ＣａＣｌ２〉ＮａＣｌ。     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 Ⅰ.共存离子对NO3-吸附的影响

研究了我国典型3种可变电荷土壤和4种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为K+、Na+、Ca2+时和1mmolL-1KCl、K2SO4支持电解质中NO-3的吸附.结果表明,NO-3吸附量随pH的增加而减小.在添加相同浓度NO-3时,3种可变电荷土壤对NO-3的吸附量顺序为Ca(NO3)2＞KNO3＞NaNO3＞KNO3+KCl＞KNO3+K2SO4;在初始NO-3浓度0.5～5mmolL-1的范围内,吸附量随浓度变化的关系符合Langmuir等温吸附式.由此求出与NO-3吸附结合能有关的常数(K)在不同共存离子存在下数值较小且差异不大,因此认为不同陪伴阳离子和不同伴随阴离子对NO-3吸附的电性机理影响不大,只是改变了土壤表面的正电荷数量从而使吸附量发生变化.4种恒电荷土壤对NO-3的吸附量通常很小,其中在Ca(NO3)2介质中较在其他介质中稍大,最大吸附量仅为1.5mmolkg-1左右,约为可变电荷土壤的1/10,且在浓度较低时常观察到负吸附.     

恒电荷土壤与可变电荷土壤对Cl~-和NO_3~-吸附的差异及其机理

对 3种可变电荷土壤和 4种恒电荷土壤在不同 pH、不同浓度、不同相伴阴阳离子下混合体系中Cl-和NO3-的吸附进行了测定。结果表明 ,在Cl-和NO3- 共存体系中 ,Cl-比例增大使可变电荷土壤Na+吸附量及OH-释放量增加 ,而对恒电荷土壤影响不大。Cl-和NO3-吸附量随平衡Cl-和NO3-浓度增加而增大 ,随pH升高而减少。但恒电荷土壤在上述各种条件下对Cl-和NO3-吸附均相同 ,而可变电荷土壤对Cl-吸附量大于NO3-的吸附量 ;NO3-、Cl-的选择系数为 0.51～0.78,Cl-和NO3-的相对吸附量分别为56.9%和 43.1%。在不同相伴阳离子下 ,可变电荷土壤平衡溶液Cl-/NO3-比值均小于 1,且为Na+K+Ca2+Mg2+Fe3+;而恒电荷土壤Cl-/NO3-比值为 1左右 ,且不受阳离子类型的影响。由此认为 ,Cl-和NO3-在两类土壤中均以电性吸附为主 ,恒电荷土壤对Cl-和NO3-的亲合力及吸附机理相同 ;而可变电荷土壤对Cl-的亲合力 NO3- ,Cl-存在着专性吸附     

恒电荷土壤及可变电荷土壤与离子间相互作用的研究 I.共存离子对NO_3~-吸附的影响

研究了我国典型３种可变电荷土壤和４种恒电荷土壤在陪伴阳离子分别为Ｋ十、Ｎａ十、Ｃａ２＋时和１ｍｍｏｌＬ－１ＫＣ１、Ｋ２ＳＯ４支持电解质中ＮＯ３－的吸附。结果表明，ＮＯ３－吸附量随ｐＨ的增加而减小。在添加相同浓度ＮＯ３－时，３种可变电荷土壤对ＮＯ３－的吸附量顺序为Ｃａ（ＮＯ３）２＞ ＫＮＯ３＞ＮａＮＯ３＞ＫＮＯ３十ＫＣＩ＞ＫＮＯ３＋Ｋ２ＳＯ４；在初始ＮＯ３－浓度０．５－５ｍｍｏｌＬ－１的范围内，吸附量随浓度变化的关系符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温吸附式．由此求出与ＮＯ３－吸附结合能有关的常数（Ｋ）在不同共存离子存在下数值较小且差异不大，因此认为不同陪伴阳离子和不同伴随阴离子对ＮＯ３－吸附的电性机理影响不大，只是改变了土壤表面的正电荷数量从而使吸附量发生变化。４种恒电荷土壤对ＮＯ３－的吸附量通常很小，其中在Ｃａ（ＮＯ３）２介质中较在其他介质中稍大，最大吸附量仅为１．５～ｍｍｏｌ ｋｇ－１左右，约为可变电荷土壤的１／１０，且在浓度较低时常观察到负吸附。     

可变电荷土壤和恒电荷土壤CI^—吸附特性的研究

对不同浓度KCI和不同pH下，3种可变电荷土壤和4种恒电荷土壤CI^-吸附量进行了测定。结果表明，土壤CI^-吸附量随平衡CI^-浓度C（e）增加而增大，恒电荷土壤呈线性，可变电荷土壤在添加CI^-0.5-5.0mmol/L下，符合Langmuir吸附等温式。同一浓度下的CI^-吸附量及其随浓度增加的速率均为砖红壤＞红壤＞赤红壤＞黄棕壤＞棕壤、暗棕壤和黑土，与这些土壤所带正电荷量顺序相一致。Langmuir方程K值较小且几种土壤差异不大。恒电荷土壤对CI^-的吸附量很小，在浓度较低时常出现负吸附，其吸附机理可能更多的是与K^ 吸附时的同时吸附。7种土壤CI^-吸附量均随pH增加而降低，但降低强度可变电荷土壤远大于恒电荷土壤。     

恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究 Ⅱ.阴离子吸附和pH的影响

本工作研究了阴离子吸附和ＰＨ对恒电荷土壤（黄棕壤和黑土）和可变电荷土壤（砖红壤）动电性质的影响。结果表明,砖红壤吸附不同阴离子后的ζ电位随ＰＨ升高由正电位移至负电位,在ζ电位－ＰＨ曲线上均有一个等电点（ＩＥＰ）在ＰＨ３．５～８之间,相同ＰＨ升高由正电红壤的ζ电位随吸附阴离子的负移顺序是ＨＰＯ４＾２－〉Ｆ＾－〉ＳＯ４＾２－〉Ｃｌ＾－〉ＮＯ３＾－。作为恒电荷土壤的黄棕壤和黑土,在不同电解发质溶液中的ε     

恒电荷土壤和可变电荷土壤动电性质的研究Ⅰ.阳离子吸附和pH的影响

本工作研究了阳离子吸附和pH对恒电荷土壤（黄棕壤、棕壤、暗棕壤和黑土）和可变电荷土壤（砖红壤）动电性质的影响。研究结果表明,砖红壤在不同溶液中的ζ电位随pH升高由正值变为负值,均有一个等电点（IEP）;pH>5时,在不同溶液之间砖红壤ζ电位的变化顺序为MnCl     

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     

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。     

多种有机酸共存对可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主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,根据环境中有机酸、磷在土壤表面的相互作用还有许多待探讨的问题。     

阴离子对可变电荷土壤吸附铜离子的影响机理

根据NO-3、Cl-和SO24-对可变电荷土壤和恒电荷土壤吸附Cu2+的影响的比较,探讨了阴离子对可变电荷土壤吸附Cu2+的影响机理。结果表明,当3种阴离子的浓度相同时,在SO24-体系中铁质砖红壤对Cu2+的吸附率较在NO3-和Cl-体系中大得多,而在浓度相同的3种阴离子体系中,黄棕壤对Cu2+的吸附率相差不大。在离子强度相近的NaCl体系中,砖红壤对Cu2+的吸附率相近。在3种阴离子体系中,随着pH升高,砖红壤对Cu2+的吸附率均增大;但在NO-3体系和Cl-体系中Cu2+的吸附率相近;而在SO24-体系中Cu2+的吸附率最大。随着Na2SO4浓度的增大,铁质砖红壤和砖红壤对Cu2+的吸附率减小。但在0.005 mol L-1和0.05 mol L-1Na2SO4体系中,Cu2+的吸附率大于在不含Na2SO4的体系中者。而在0.5 mol L-1Na2SO4体系中,Cu2+吸附率小于在不含Na2SO4体系中者。在3种浓度的Na2SO4体系中,黄棕壤对Cu2+的吸附率均小于在不含Na2SO4体系中者。总之,阴离子可通过离子强度、专性吸附和形成离子对影响土壤对Cu2+的吸附。在可变电荷土壤中,阴离子对Cu2+吸附的影响机理较在恒电荷土壤中复杂得多。     

硫酸根离子添加顺序对可变电荷土壤吸附铜离子的影响

研究了SO2-4添加顺序对三种可变电荷土壤(昆明铁质砖红壤、徐闻砖红壤和江西红壤)吸附Cu2+的影响,作为对照,也研究了其对恒电荷土壤(黄棕壤、棕壤)以及两种不同矿物(高岭石与针铁矿)吸附铜离子的影响。实验结果表明,在同等条件下,SO2-4添加顺序对两类表面性质不同的土壤吸附Cu2+有着不同的影响。对于恒电荷土壤,SO2-4添加顺序对土壤吸附Cu2+几乎没有影响。同等pH条件下,对可变电荷表面而言,加入CuSO4者具有最高的Cu2+吸附率;对昆明砖红壤、徐闻砖红壤以及针铁矿和高岭石而言,先加入Cu2+者相对先加入SO2-4者Cu2+吸附率更高;对江西红壤而言,上述这个次序则刚好相反。SO2-4浓度和有机质去除对同等pH条件下铜离子吸附率高低的排序并无实质性影响。     

可变电荷土壤吸附铜离子时氢离子的释放

可变电荷土壤吸附铜离子后 ,土壤的中和曲线上不出现pH突跃 ,而变成一条平缓变化的曲线。当土壤悬液的pH低于一定数值时 ,加入铜离子后不释放氢离子。该pH值与土壤中氧化铁的含量有关。氧化铁的含量越高 ,该pH值越高。对于大多数可变电荷土壤 ,此pH值为 4左右。对可变电荷土壤 ,pH值越接近 4,氢离子释放的快速过程越不明显。在pH 4左右 ,加入铜离子后 1 0分钟时 ,释放的氢离子量仅占 6 5分钟时释放量的 3 0 %左右。但当pH值高于 4 5时 ,在大多数情况下 ,加入铜离子后半分钟时释放的氢离子量即可占 6 5分钟时的 5 0 %以上。恒电荷土壤吸附铜离子时氢离子的释放速度比可变电荷土壤快得多。即使pH值低至 3 8,在加入铜离子后半分钟时氢离子的释放量即占 6 5分钟时的 5 6 %以上。可变电荷土壤吸附铜离子时的H/Cu比比恒电荷土壤大得多。当恒电荷土壤悬液中加入0 1mo1L- 1 NaNO3作支持电解质时 ,吸附铜离子时的H/Cu比增大。     

可变电荷土壤中胶粒双电层的相互作用与阴阳离子同时吸附

可变电荷土壤是在热带和亚热带地区母岩经历强烈的风化和淋溶作用形成的,或者由火山灰母质发育形成的土壤。这类土壤中硅酸盐矿物以高岭石为主,并含有大量Fe/Al氧化物。因此,这类土壤颗粒表面既带负电荷,又带有一定量的正电荷[1]。Qafoku和Sumner[2]研究发现带净负电荷的硅酸盐矿物颗粒和带正电荷的铁铝氧化物颗粒之间的相互作用是这类土壤能同时通过静电作用吸附阳离子和阴离子的主要原因。当用Ca(NO3)2溶液对装有可变电荷土壤的土柱进行淋溶实验时,Ca2+和NO-3在2.5孔隙体积(PV)后才在淋出液中同时出现,表明溶液中Ca2+和NO3-同时被土壤吸附[3]。当用稀CsCl溶液(0.5mmo     

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     

低分子量有机酸对可变电荷土壤吸附NO3-的影响的初步研究

在我国南方热带、亚热带地区分布有大面积的酸性红黄壤，这类土壤的一个重要特征是它们的表面既带正电荷又带负电荷，而且电荷数量随环境条件而变化。可变电荷土壤既可吸附阳离子又可吸附阴离子，而且对某些离子具有一定程度的专性吸附。研究结果表明，NO3^-是一个以电性吸附为主的阴离子，共存于体系中的阴离子如Cl^-和SO4^2-都会抑制土壤对NO3^-的吸附，     

土壤表面电荷特征与重金属吸附解吸的相互关系

土壤对重金属的吸附 解吸与土壤性质特别是土壤表面电荷性质密切相关。本文概述了恒电荷土壤与可变电荷土壤表面电荷特征与重金属吸附 解吸的相互关系及研究进展。