低分子量有机酸对可变电荷土壤和矿物表面化学性质的影响

低分子量有机酸是土壤中广泛存在的,它们参与土壤中许多化学过程,在营养元素活化、解铝毒和矿物风化等方面发挥重要作用。本文综述了可变电荷土壤和矿物对低分子量有机酸的吸附及这类有机酸对土壤的表面电荷、动电性质和土壤吸附无机阴、阳离子的影响,为从事相关研究工作的同志提供参考。     

采用自制流动电位装置测定包铁石英砂的ζ电位

为方便准确地表征大颗粒包被物的带电特征,采用自制的流动电位测定装置测定了包铁石英砂的流动电位,并计算获得其ζ电位。结果表明,该装置能够准确测定包铁石英砂在不同液压差(ΔP)的流动电位(ΔE),二者具有极好的直线相关性,因此能保证由ΔP与ΔE拟合得到的流动电位系数(C)的准确性。由C计算得到包铁石英砂的ζ电位能够很好地表征其表面电化学特征。在同一种电解质溶液中,包被物ζ电位的绝对值随着包被度的增加而减小。低离子强度下双电层厚度占毛管孔径的比例较大,因此采用流动电位测定包被物ζ电位时必须考虑表面电导的影响。随着离子强度的增加,包铁石英砂的表面双电层受到压缩而造成ζ电位的绝对值减小。采用流动电位法测得包铁石英砂的等电点为4.6。当溶液pH高于等电点时,包被物的ζ电位为负值,且随着pH升高,其ζ电位向负值方向位移。当溶液pH低于等电点时,包被物的ζ电位为正值,且其数值随着pH降低而增加。流动电位法测得的石英砂的ζ电位与传统电泳法测得的石英胶体的ζ电位之间呈极显著的正相关关系,说明流动电位法测定的ζ电位结果可靠。     

钢渣与生物质炭配合施用对红壤酸度的改良效果

采用厌氧热解方法制备污泥生物质炭和花生秸秆炭,研究了钢渣和生物质炭单独施用及配合施用对红壤酸度的改良效果,结果表明,钢渣、花生秸秆炭和污泥生物质炭均含有一定量的碱性物质,向红壤中添加钢渣和生物质炭可以中和土壤酸度,提高土壤pH,增加土壤交换性盐基阳离子含量,降低土壤交换性铝含量.90天培养实验结束时,这3种改良剂分别使土壤pH相对对照提高1.10、0.72和0.48.钢渣与花生秸秆炭配合施用对土壤酸度的改良效果最好,使土壤pH相对对照提高2.14,单施污泥生物质炭的改良效果最小.钢渣和生物质炭含一定量的养分元素,添加钢渣和生物质炭可以同时改善土壤肥力.钢渣含丰富的钙,添加钢渣使土壤交换性钙含量增幅最大,相对对照增加4.5倍;添加花生秸秆炭使土壤交换钾增加最显著,相对对照约增加7倍;污泥生物质炭含丰富的磷,添加污泥生物质炭使土壤有效磷增加最显著,相对对照增加5.4倍.添加钢渣和2种生物质炭均显著提高了土壤交换性镁含量,将钢渣与生物质炭配合施用,土壤交换性镁含量的增幅更大.由于钢渣和2种生物质炭的碱含量和养分含量各有特点,因此可以根据土壤酸度状况和养分含量选择将钢渣与不同生物质炭配合施用,以达到既能最大限度中和土壤酸度又能补充土壤所必需养分的目的.     

As(Ⅲ)在可变电荷土壤中的吸附与氧化的初步研究

用一次平衡法研究了两种可变电荷土壤与As(Ⅲ)之间的吸附和氧化还原反应。结果表明,当As(Ⅲ)溶液平衡浓度由0·25上升到1·0mmolL-1,砖红壤对砷的吸附量由15·0增加至25·9mmolkg-1,红壤由7·6增至13·0mmolkg-1,砖红壤对砷的吸附量约为红壤的2倍,这是因为前者铁、铝氧化物的含量高于后者。在pH3~7范围内,土壤对As(Ⅲ)的吸附量随pH的增加而增加。砖红壤中的氧化锰能将As(Ⅲ)氧化为As(V),砷的氧化量在pH3~7范围内随体系pH的增加而减小。砷在红壤中的氧化反应不显著。用1·0molL-1的KNO3对吸附性砷进行解吸的结果表明,砷的解吸率在35%以下,说明大部分砷通过形成内圈型表面络合物为土壤所吸附。在pH2~7范围内,砷的解吸率随吸附体系pH的升高而增加,说明较高pH下外圈型表面络合物的比例增加。     

用土柱淋溶实验研究水杨酸对酸性土壤铝迁移的影响

选择2种可变电荷土壤和1种酸性恒电荷土壤用土柱淋溶实验研究了水杨酸对土壤铝迁移的影响。结果表明，不同土壤由于矿物组成的差异，它们对有机酸的吸附容量有很大的不同，因此有机酸对不同土壤中铝的迁移有不同的影响。富铁土游离氧化铁的含量低于铁铝土，它对有机酸的吸附量也低于铁铝土的，因此在淋溶实验初期，有机酸对铝迁移的影响较小，在淋溶实验后期，由于土壤对有机酸的吸附达饱和状态，有机酸对铝的迁移表现出很强的促进作用，特别在有机酸初始浓度较高的情况下。铁铝土含有大量铁、铝氧化物，对有机酸有很高的吸附容量，有机酸对这类土壤铝迁移的影响很小。淋溶土对有机酸的吸附量很小，当有机酸的初始浓度较高时，淋溶实验开始后不久，有机酸就对铝的迁移表现出明显的促进作用。实验结果还表明，铝的迁移还与体系pH有关，低pH条件有利于土壤铝的溶解和迁移。     

低分子量有机酸对可变电荷土壤吸附性氟解吸的影响

低分子量有机酸可增加可变电荷土壤中吸附性F的解吸,4种有机酸对F解吸影响的大小顺序为:草酸>丙二酸>柠檬酸>苹果酸。有机酸对F解吸的增加作用随有机酸浓度的增加和pH的升高而增加。有机酸可以通过两种机制来增加F的解吸量,一是有机酸阴离子与F对土壤表面吸附位的竞争作用;另一机制是有机酸通过促进土壤氧化铝的溶解来增加F的解吸量。从短程反应看,第一种机制是主要的。     

茶多酚和铜对可变电荷土壤钙镁释放的影响

通过批平衡试验,研究茶多酚、铜和体系pH对可变电荷土壤释放钙镁离子的影响。研究发现,铜离子初始浓度为2.0mmol/L,最终体系pH为5.0时,随着茶多酚添加量的增加,可变电荷土壤表面的负电荷增加,土壤表面释放的钙镁离子量减少。茶多酚初始添加量为20 g/kg,最终体系pH为5.0时,随着铜离子初始浓度的升高,可变电荷土壤对铜离子的吸附量增加,铜离子通过与钙镁离子发生离子交换,形成对吸附位点的竞争,从而增加钙镁离子的释放。茶多酚初始添加量为20 g/kg,铜离子浓度为2.0 mmol/L,随着pH的升高,可变电荷土壤钙镁离子释放量下降。在相同pH条件下,茶多酚可以通过自身的吸附增加可变电荷土壤表面负电荷,减少可变电荷土壤钙镁离子的释放量。研究结果可为茶园土壤酸化和污染控制提供参考。     

不同耕种年限红壤性水稻土理化性质的变化特征

以江西省余江县不同种植年限的红壤性水稻土为对象,研究了土壤有机质、pH、阳离子交换量(CEC)、游离氧化铁含量和氧化铁活化度随时间变化趋势;选择耕种7、22和80年的土壤剖面,研究了游离氧化铁和无定形氧化铁在剖面不同层次的分布。结果表明,耕层(0～20cm)土壤有机质含量随着水稻种植年限的增加而增加,淹水种稻导致土壤pH升高,但主要发生在种稻的前7年,7～80年间土壤pH变化不大。土壤CEC随着种植年限的增加而增加,在17年达到最大,然后随种稻时间的进一步增加而减小。土壤游离氧化铁含量随种稻时间呈下降趋势,但种稻后土壤氧化铁的活化度高于母土旱地红壤。对7年和80年水稻土,表层土壤游离氧化铁的含量低于底层土壤,说明铁在剖面中存在淋溶迁移。7年和22年水稻土表层土壤无定形氧化铁含量高于底层土壤,但对80年水稻土,土壤无定形氧化铁随采样深度的增加而增加。     

玉米和大豆根尖和非根尖部位对Mn(II)的吸附研究

为了探索玉米和大豆根系根尖部位和非根尖部位对Mn(II)吸附的差异及其机制,用砂培试验获取两种植物的新鲜根,将根系分为根尖部位和非根尖部位2部分,用流动电位法和红外光谱法(ATR-FTIR)分别表征了它们根表的zeta电位和官能团;将根系与Mn(II)反应,然后用KNO₃、EDTA-2Na和HCl连续提取的方法确定吸附在植物根表Mn(II)的结合形态和吸附量。研究结果表明:吸附在植物根表的Mn(II)主要以交换态存在,根尖部位的交换态Mn(II)和吸附Mn(II)的总量要明显大于非根尖部位。根尖部位所带负电荷和官能团的数量多于非根尖部位,是前者对Mn(II)具有更高吸附容量的主要原因。因此,植物根系的表面电荷特征和官能团数量在根系及根尖部位吸附Mn的过程中起着重要的作用。     

江西省余江县水稻土的pH状况

在江西省余江县选择92块水稻田，用原位方法现场测定的水稻土pH的结果表明，在所测土壤中强酸性土壤约占29．3％，其余70．7％在酸性土壤范围，测得的土壤pH最低值为4．6。用原位法测定的土壤pH更接近田间实际值。