冻融作用对土壤胶体及胶体结合态铅迁移的影响

以东北地区棕壤为研究对象,通过人工控温和土柱淋洗试验,研究了不同冻融处理下铅污染土柱中土壤胶体和胶体结合态铅的迁移特征。结果表明:土壤高含水量(田间持水量100%)条件下冻融作用促进土壤胶体的迁移;土壤低含水量(田间持水量10%)条件下冻融作用对土壤胶体的影响减弱。淋洗试验中,土壤胶体在前20 min内大量淋失出土体,随后淋失量急剧减少;且前20 min内的土壤胶体淋失量随着冻融次数的增加先增加后减少。污染土柱中铅主要以胶体结合态的形式迁移,其迁移特征和受冻融作用影响的趋势与土壤胶体类似。冻融处理后滞留在土柱深层的铅含量较高,表明冻融作用能够促进铅向深层土壤迁移。     

稻田田面水与排水径流中胶体磷流失贡献及流失规律

通过野外试验采集稻田田面水和稻田排水径流的水样,研究了胶体磷流失贡献和流失规律。根据实际天气情况,选择1次典型暴雨事件(48 mm/h)和8次不同强度(8,9,19,23,23,32,36,49 mm/h)的降雨事件采集样品。结果表明:(1)田面水和稻田排水中磷素流失形式以颗粒磷为主。在过1μm滤膜的总磷中,胶体磷的流失贡献为21%～73%,超过真溶解磷的流失贡献。(2)降雨后田面水中胶体磷的贡献范围为9%～44%,稻田排水中胶体磷流失贡献范围为10%～16%,金属氧化物胶体、有机质胶体以及金属氧化物—有机质胶体浓度与胶体磷流失贡献呈正向相关性,田面水中皮尔森相关系数分别为0.544,0.635,0.781(p0.05),稻田排水中分别为0.734,0.350,0.747(p0.05),三者结合磷为径流中胶体磷的重要赋存形态。(3)施肥通过影响电导率和离子强度来削减胶体磷的流失贡献,而降雨强度则通过影响pH来增加胶体磷的流失贡献,降雨强度与稻田排水胶体磷流失浓度的线性回归系数R~2=0.75,但两者对田面水和稻田排水中胶体磷流失贡献的影响程度不同。     

胶体态及溶解态有机质对土壤镉吸附的影响

为研究外源细颗粒态有机质对土壤重金属吸附特征的影响,以紫色土坡耕地、冬水田和水旱轮作田土壤为对象,通过吸附动力学试验和等温吸附试验,探索猪粪源胶体态有机质（COM,10~0.45 μm）和溶解态有机质（DOM,<0.45 μm）及其不同初始浓度对土壤镉（Cd）吸附行为的影响。结果表明：准二级动力学方程能更好地描述3种利用方式土壤对Cd的动态吸附（R²>0.90）,Langmuir模型能更好地拟合Cd的等温吸附（R²>0.95）,供试土壤对Cd的吸附均为强烈的非线性（Freundlich模型非线性指数<0.42）化学吸附。3种利用方式土壤对Cd的吸附强度顺序为水旱轮作田>冬水田>坡耕地,Cd吸附强度与土壤pH、有机质和粉粒含量正相关。猪粪源DOM比COM更能抑制土壤Cd的吸附,且二者均对水旱轮作田土壤吸附Cd的影响最明显。猪粪源COM和DOM初始添加浓度（0~100 mg·L^-1,以C计）对土壤Cd吸附量的影响呈现较快（<30 mg·L^-1,以C计）降低和平稳非显著增加的特征。对于重金属污染的耕地土壤,在施用外源有机肥时,应同时注重外源DOM和COM对土壤中重金属的潜在活化效应,尤其是降雨径流中重金属的动态变化。     

不同类型土壤水分对保水剂结构和形态的影响效应

为明确不同类型的土壤水分影响下,保水剂与土壤之间的水分交换作用,用土柱实验的方法,模拟地面蒸发和土体脱湿过程,用全反射红外光谱和环境扫描电镜技术观测,比较砂土和壤土连续的失水-复水后保水剂的凝胶质量、价键结构、形貌特征等的变化。结果表明:连续三次灌水后,施于砂土中的保水剂凝胶质量显著大于壤土的保水剂;经历干湿交替过程后,土壤中的Si-O-Si键、-OH、蒙脱石矿物以及无定形氧化硅等会进入保水剂三维网状结构中,致使保水剂的膜结构表面变得不均匀、甚至破裂。初步认为土壤黏粒矿物与保水剂发生不同程度的化学反应,应该是导致保水剂随时间延长吸持水能力降低的主要原因之一。     

凝聚性酵母的胶体特性

运用ＤＬＶＯ学说、分子运动学说及流变学理论和技术,阐述了啤酒酵母凝聚的胶体特性,重点讨论了凝聚性酵母悬浮液中细胞相互作用、同向凝聚速率、流变特性及其测定;研究结果表明：上面酵母在５℃比２５℃的凝聚能力降低了２１．５％;凝聚性上面和下面啤酒酵母的悬浮液均表现为宾汉流体特性,其屈服应力分别为３．８和１．７Ｐａ,塑性粘度分别为８．０和１１．５ｍＰａ·ｓ,均高于非凝聚性的酵母菌株;对凝聚性上面酵母的含时性试验证明在剪切速率为２００Ｓ－１时,随着剪切时间延长,细胞凝块浓度的对数呈线性下降。     

铁质土壤胶体中硫酸根的可交换性碱

The amount of OH^- replaced by sulfate,i.e.,sulfate-exchange alkalinity,from the electric double layer of ferralsol colloid was measured quantitatively in different conditions with an automatic titration equipment.The amount of OH^- release increased with the amount of Na2SO4 added and decreased with raising pH in the suspension of ferralsol colloid.The exchange acidity was displayed as pH was higher than 5.6,If the negative effect of sodium ions was offset,the amount of OH^- replaced by sulfate was larger than the original amount of OH^- released in the pH range of lower than 5.8.The amount of OH^- released decreased rapidly as pH was higher than 6.0 and dropped to zero when pH reached 6.5.In the solution of 2.0molL^-1 NaClO4,the amount of OH^- repleaced by sulfate from the surface of ferralsol colloid could be considered as the amount of OH^- adsorbed by ligand exchange reaction.The amount of OH^- released in the solution of NaClO4 concentration below 2.0mol L^-1 from which the amount of OH^- adsorbed by ligand exchange reaction was subtracted could be conidered as the OH^- adsorbed by electrostatic force,The OH^- adsorbed by electrostatic force decreased with increases in the concentration of NaClO4 and pH and increased almost linearly with the increasing amount of Na2SON4 added.The percentages of OH^- adsorbed by electrostatic force in water and in the electrolyte solutions of 0.05 and 0.5mol L^-1 NaClO4 in the total OH^- released were calculated,respectively.     

Cu2+和Zn2+在土壤电场中的极化对黑土胶体凝聚的影响

金属离子在土壤胶体固-液界面上的行为差异引起土壤胶体絮凝过程的差异,并深刻影响土壤溶液中养分或污染物的迁移转化。为明确Cu~(2+)和Zn~(2+)两种金属离子界面行为对土壤胶体凝聚的影响,本文选取黑土胶体为研究对象,利用动态/静态光散射技术研究专性吸附离子Cu和Zn体系中不同离子浓度条件下黑土胶体的凝聚行为。结果表明:(1)Cu~(2+)和Zn~(2+)两种金属离子引发黑土胶体凝聚的机制相似,均是低浓度下的慢速凝聚和高浓度下的快速凝聚,达到快速凝聚机制后,胶体的总体平均凝聚速率受离子种类影响较小。(2)Cu~(2+)对黑土胶体聚沉能力大于Zn~(2+),Zn~(2+)的临界聚沉浓度是Cu~(2+)的3.51倍,在黑土胶体的凝聚过程中存在强烈的离子特异性效应。(3)两种离子体系中颗粒间相互作用的活化能差异随离子浓度的降低而增大。此两种离子在凝聚作用的较大差异性源于Cu~(2+)较Zn~(2+)对有机配位体有较强的亲和力,以及黑土胶体表面附近强电场对离子的强烈极化作用扩大了两种离子本身的微小差异。     

腐殖酸-高岭石胶体对铀(VI)在饱和多孔介质中迁移过程的影响

为探讨可溶性有机质存在条件下黏土矿物胶体对铀（VI）在饱和多孔介质中迁移的影响,选取2种石英砂（细砂和粗砂）分别构建均质构型的石英砂柱,研究了饱和水流条件下腐殖酸存在时高岭石胶体对铀在2种不同粒径石英砂中迁移的影响。结果表明,示踪溶质在2种均质石英砂柱中的穿透曲线相似且分布对称。当在石英砂柱中只通入铀（VI）溶液时,铀（VI）在2种粒径石英砂柱中的穿透量均较小（<25%）,此时大量的铀（VI）通过络合作用吸附在石英砂表面上。当通入溶液中存在腐殖酸和高岭石胶体时,铀（VI）在2种石英砂柱中的穿透量增加,且在600~850 μm石英砂中（58.36%）比250~425 μm石英砂中（42.68%）穿透量更多。这充分表明腐殖酸—高岭石胶体和石英砂粒径是影响铀（VI）在地下环境中迁移的重要因素。     

原子力显微镜表征土壤中的纳米胶体

以平均粒径和多分散性指数为参数、采用原子力显微镜(AFM)表征了不同地区三种土壤纳米胶体的粒径与形貌,研究了pH及重金属离子对纳米胶体粒径和形貌的影响。结果表明,江苏九华(JH-4)土壤纳米胶体主要为形状规则的黏土矿物粒子,并部分被有机质包裹或覆盖,平均粒径为21.5nm(n=98),多分散性程度高(PI=1.9);浙江富阳(FY-1)土壤纳米胶体主要是无规则形状的有机质包裹的粒子,平均粒径为20.3nm(n=133),多分散性程度高(PI=2.0);江西德兴(DX-9)土壤纳米胶体主要是球状或近球状的无机粒子,平均粒径为56.3nm(n=147),多分散性程度较低(PI=1.3)。pH及重金属铜离子的存在对纳米胶体粒径和形貌会产生或分散或团聚的影响,这种影响可能与土壤纳米胶体的电荷性质、有机质含量等因素有关,形貌变化较为复杂。这种复杂性对理解和研究胶体在环境过程中的行为具有指导意义。     

氧化铁的存在方式对土壤和黏土矿物胶体动电电位的影响

土壤表面带有电荷是土壤胶体的基本特征,也是土壤具有保肥能力的主要原因。可变电荷土壤由于矿物组成的特点,其表面电荷特征与恒电荷土壤有很大不同。在通常的pH条件下这类土壤中的硅酸盐矿物带负电荷,而铁、铝氧化物带正电荷,因此,可变电荷土壤中存在两类带相反电荷的胶体颗粒,两者之间存在相互作用。Qafoku和Sumner[1]发现当用很稀的CsCl溶液(0.5mmol L-1)对美国老成土进行淋溶实验时,淋出液中Cs+和Cl-的浓度在开始阶段几乎保持不变,而且较加入的淋溶液低很多,淋出液的电导率(EC)较加入的淋溶液的电导率也低得多。此现象无法用传统的离子交换理论和形成离子对模型来解释,他们提出可变电荷