不同土壤有机质组分对憎水有机物的吸附机理研究

采用完全混合一步平衡反应实验方法，选择菲、萘、三氯苯和二甲苯作为憎水有机物(HOCs)的探针，研究了它们在土壤及其中的胡敏酸、胡敏素等有机质组分中的等温平衡吸附行为，探讨了非线性吸附的机制。结果表明，HOCs在水与土壤体系中表现为非线性吸附，其非线性的吸附行为主要受到土壤有机质(SOMs)的控制。SOMs具有高度不均匀的性质，HOCs表现出非线性吸附行为是其在不同的SOMs相扩散转移以及在相对聚结的胡敏素和“黑炭”的表面吸附的结果。     

铁氧化物矿物对苯酚和溶解性有机质表面吸附的初步研究

文中以铁氧化物矿物对苯酚和溶解性有机质(DOM)的吸附研究为例开展生态矿物学研究。铁氧化物矿物的吸附作用存在多种机制,这些吸附机制发生作用的条件主要取决于溶液化学性质和吸附质的理化性质。批处理实验研究表明,苯酚吸附在酸性微酸性条件下不强,吸附等温线符合Langmuir方程,属于表面分子吸附模型;DOM的吸附强并发生吸附分异,配体交换、憎水键和范氏力等多种模式并存,在酸性中性条件下对DOM在针铁矿上的吸附起着重要贡献。本文实验条件下DOM吸附等温线近于线性,不能采用Langmuir方程拟合,可能原因是DOM浓度较低。矿物表面荷电性对吸附影响显著,例如,当矿物表面净电荷为零(pH=pHpzc)时,矿物表面水化膜减薄甚至消失,苯酚分子、憎水DOM分子或片断都会倾向于在矿物表面上吸附。由于苯酚吸附机制单一,其受到的影响很明显,所以苯酚在pH值7～8范围内出现吸附最大值;由于配体交换作用主要发生在酸性微酸性条件下,所以在本文pH值约7.5的实验条件下,尽管配体交换仍在发生作用,但它不是主要吸附机制,针铁矿对DOM吸附的主要贡献应是憎水键和范氏力作用,此外,DOM吸附等温方程近于线性还可能与此有关。显然,铁矿物表面作用在对有机质含量低而铁矿物含量高的红壤中污染物和DOM的固定与归宿控制中扮演着重要的角色。     

不同温度条件下氨氮在砂土中的吸附实验研究

温度的变化能够改变水体的环境,引起周围环境中的离子吸附解吸作用的变化.不同于其他土壤,砂土的保水保肥能力更差,砂土地区一旦发生氨氮(NH+4-N)污染,情况会更加严重和突出.为防治砂土地区NH+4-N污染提供理论依据与技术支持,通过NH+4-N的静态吸附试验,研究不同温度条件下NH+4-N在粗砂、中砂、细砂中的吸附转化特征,得到如下结论:在试验设置的温度区间内,总的趋势是温度越低,砂土对NH+4-N的吸附量越高,表明温度升高对NH+4-N的吸附有抑制作用,这主要是因为吸附过程中会产生弱放热效应,进而降低渗滤介质对NH+4-N的平衡吸附量;在25~30℃区间内存在硝化与反硝化作用的临界温度,当温度低于临界温度时,NH+4-N吸附量的减少主要是由于发生了硝化反应,当温度高于临界温度时,NH+4-N的吸附量减少主要是由于发生了反硝化反应.     

土壤溶解性有机质对植物吸收-输送-贮存重金属的影响研究现状与进展

土壤溶解性有机质对重金属生物地球化学循环中的生物可利用性起着重要作用。近年来,在土壤溶解性有机质对植物吸收、输送和贮存重金属过程的影响研究领域,国际上主要聚焦于以下三个探索方向: ①土壤溶解性有机质与重金属形成配位体,改变重金属在土壤中的迁移性和植物根际环境的作用机理研究; ②土壤溶解性有机质可突破植物细胞内重金属吸附点位的限制,通过控制植物细胞壁-重金属复合体的形态及重金属在细胞壁内外的吸收平衡,来干预重金属穿过细胞壁进入植物体的动力学过程研究;③土壤溶解性有机质-重金属的络合形态影响重金属在植物体内的输送和贮存作用过程与机理研究。本文基于研究溶解性有机质和重金属的植物过程中,水体溶解性有机质研究多而土壤溶解性有机质研究少的现状,针对溶解性有机质异质性的研究难点和溶解性有机质与植物亚细胞结构的配位特征的复杂性与局限性,从极性、官能团、配位结构等角度,分析并评述了土壤溶解性有机质和重金属生物地球化学中,植物吸收、输送和贮存重金属过程的研究现状和未来发展趋势。     

阴离子粘土吸附 As(Ⅴ)的动力学研究

利用共沉淀水热法制备镁铝阴离子粘土材料,研究了其吸附水中As(Ⅴ)的动力学。结果表明,在初始浓度为20.42～60.88mg/L及温度为298～323K的范围内,阴离子粘土对水中As(Ⅴ)的吸附动力学数据均符合拟二级速率方程。吸附表观活化能为14.40kJ/mol,说明温度对此吸附的影响并不显著。     

天然蛇纹石吸附Sb(V)的影响因素及机理分析

以焦锑酸钾(KSb(OH)_6)为Sb(V)锑源,采用XRD,XRF,FTIR对蛇纹石进行表征。探讨了不同吸附时间、Sb(V)初始浓度、初始pH、温度条件下蛇纹石吸附除Sb(V)的效果。结果表明:在动力吸附模型中,Elovich模型和假二级动力学模型对蛇纹石处理Sb(V)的拟合效果均较好,吸附过程为由化学吸附控制的非均相扩散,由假二级动力学模型可知理论最大吸附量为2.82×10~(-3);在等温吸附模型中,Langmuir模型拟合效果稍优于Freundlich模型,理论最大吸附量可达8.90×10~(-3);在广泛pH范围内,吸附量随着初始pH的降低而增加,初始pH值在1.9～3.6范围内时,吸附量迅速从6.66×10~(-3)减少至2.97×10~(-3),初始pH值大于3.6,吸附量随pH值增加而减少的幅度变小;蛇纹石对Sb(V)的吸附去除量随温度的升高而增大,最大为5.25×10~(-3)。蛇纹石Sb(V)的吸附为化学吸附;高零电点使蛇纹石在广泛pH值范围内可被质子化,Sb(OH_6)~-与质子化的镁氧(氢氧)八面体端面形成配合物。     

煤渣吸附水中BHC(六氯环己烷)的条件实验研究

以GC-MS为分析手段,利用一定量预处理后的工业废弃物煤渣,通过实验得出煤渣吸附水中BHC的最佳条件为:pH值5,温度15℃.煤渣粒径的减小、用量的增加以及延长煤渣与水中BHC的接触时间均能增加煤渣对水中BHC的吸附量,在最佳条件下,每克煤渣对水中BHC的吸附量能达到354.22μg以上.通过利用煤渣处理安图水库水样结果表明,用煤渣处理含BHC的污染水,是一种较为理想的环境治理方法.     

岩溶地下河系统石灰石对BTEX的吸附动力学和热力学

石油类单环芳香烃BTEX是岩溶地下水中常见的有机污染物,但有关BTEX与石灰石的吸附研究报道很少。文中利用静态吸附实验,研究了桂林寨底地下河系统石灰石含水介质对汽油组分BTEX化合物的吸附动力学和吸附热力学。结果表明：（1）石灰石含水介质对BTEX具有明显的吸附性,BTEX实验吸附容量介于0.004~0.061 mg/g,大小顺序为甲苯>苯>间对二甲苯>邻二甲苯>乙苯,其动力学过程适合用假二级动力学模型描述,表明乙苯和二甲苯的吸附速率明显高于甲苯和苯,模型预测的BTEX吸附容量介于0.005~0.067 mg/g,大小顺序与实验结果一致。（2）BTEX在石灰石含水介质中的吸附热力学符合Freundlich模型及其特例Linear模型,Freundlich常数介于0.076 4~0.189 3［mg/g］［L/mg］1/n,1/n介于0.943 4~0.970 1,BTEX分配系数为0.002 3~0.021 2 L/g。BTEX吸附能力顺序为间对二甲苯>乙苯>邻二甲苯>甲苯>苯。然而,石灰石与BTEX之间的吸附等温线不适合用Langmuir模型描述。这项研究能够为深入探讨BTEX在西南岩溶地下水中的迁移与归宿机制提供科学依据。     

巯基有机硅烷嫁接高岭石对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

由于重金属镉离子的吸附性能较差、毒性大,因此,寻找镉离子的高效吸附材料具有重要现实意义。本文开展巯基硅烷对高岭石的嫁接改性研究,经红外光谱测试证实,成功将巯基引入到高岭石表面。同时,硅烷改性对高岭石晶体结构没有产生影响。通过批量实验考察了高岭石和巯基硅烷改性高岭石(K-SH)对Cd(Ⅱ)的吸附特征,主要探讨了p H值、时间对吸附效率的影响。矿物对Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温方程更符合Langmuir模型,并估算的K-SH的最大吸附量是4.375 mg/g,比高岭石的大近20倍。改性高岭石表面嫁接了巯基后,可为高岭石吸附Cd(Ⅱ)提供大量的新吸附位点,通过配位复合作用显著提高对镉离子的吸附固定能力。因此,巯基硅烷改性高岭石是一种有应用前景的土壤修复材料。     

湿地溶解性有机质（DOM）源识别方法研究

湿地是位于水陆生态系统之间的重要生态交错带,而溶解性有机质(DOM)是陆地向水生生态系统输送营养物质的重要载体物质。湿地中DOM的来源分为内源和外源。对湿地中DOM的来源进行识别有助于认识湿地中营养物质的生物化学循环特征,从而进一步了解水陆生态系统之间的物质循环。目前,对湿地DOM进行源识别的方法较多。根据各种方法在研究中应用的广泛性和可用性,本文主要介绍了光学法、同位素法、C/N比值法和生物标志法在湿地DOM源识别中的应用。综合分析表明,光学法、同位素法和C/N比值法在湿地DOM源识别研究中的应用较多。近几年,由于生物标志物(特别是木质素)不仅能够对来源进行识别,而且对源的变化很敏感,因此生物标志法在湿地DOM源识别中的应用成为研究的热点。论文在分析各种湿地DOM源识别方法的基础上,指出了目前研究中存在的问题,并提出进一步研究的方向。     

静电场轨道阱质谱在水中溶解性有机质表征中的应用进展

溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)在水生生态环境中广泛存在,影响着水环境中多种物质的生物地球化学性质.分析其组成与含量具有重要的生态环境意义,是生态环境科学领域研究的热点.溶解性有机质组成非常复杂,其分子组成的解析一直是难题.近年来,具有高分辨率、高灵敏度、高通量、高扫描速率等特性...     

LNAPL 污染土壤介电性质的实验研究——-以石英砂为例

为研究轻非水相液体污染土壤的介电性质,在实验室条件下,利用石英砂( 粒径0. 106 ～ 0. 212 mm) 、柴油和水的混合物模拟LNAPL 污染土壤,采用开口同轴探头法利用高频电磁波( 200 MHz ～ 3 GHz) 在污染土壤中的反射获得介电常数,并分析土壤中油水体积含量变化与相对介电常数的变化规律。实验结果表明: 非饱和状态下石英砂的相对介电常数随着体积含水量和含油量的增大而增大,达到饱和状态后体积含油量的增加对相对介电常的影响不明显; 被污染的非饱和状态的砂样在放置过程中,相对介电常数随着放置时间的延长呈现先增大最后趋于稳定的变化趋势。     

垃圾渗滤液中溶解有机质与内分泌干扰物的吸附机理

为了调查垃圾渗滤液中的溶解有机质(DOM) 及内分泌干扰物(EEDs) 的相互作用机理, 在实验室条件下研究了DOM对EEDs如双酚A (BPA)、雌二醇(E₂)和雌酮(E₁) 的吸附等温线, 并通过FTIR、1HNMR和ESR技术, 分析了DOM与EEDs的吸附机理.结果表明, 垃圾渗滤液中DOM对3种EEDs的吸附等温线符合Freundlich方程, 并且可用DOM与EEDs的吸附常数Kf预测EEDs的辛醇/水分配系数(K_ow) 或有机碳分配系数(K_doc), 其中直线回归方程为: lgK_doc=2.062K_f-5.065 (R₂=0.9958, P=0.041 < 0.05).分析也表明DOM吸附EEDs的吸附过程至少存在离子键、共价键和电荷转移等多种吸附机制的协同作用.      

Determination of microscopic parameters of quartz sand through tri-axial test using the discrete element method

A calibration procedure, in which coupled effects of microscopic parameters are considered, is proposed to determine the values of the microscopic parameters in the Discrete Element Method (DEM) for Fujian quartz sand. Laboratory tri-axial tests are conducted to be compared with the DEM simulations and the effects of end restraint in the laboratory tests are eliminated through a digital image measurement system. Sensitivities of the macroscopic behaviour of the specimen to the microscopic parameters are analyzed through DEM simulations. Four coupled effects of the microscopic parameters on the macroscopic behaviour are investigated through a graphic method and then considered in the calibration procedure.     

Quantitative monitoring of aquatic humic substances in Lake Biwa,Japan, using the DAX-8 batch method based on carbon concentrations

Aquatic humic substances (AHS) have been intensively studied because they have a number of significant biogeochemical functions in water chemistry. In order to evaluate such functions, which are regulated by their quantity and quality, a quantitative understanding of AHS is necessary. This study shows the seasonal and vertical changes in the AHS concentration in Lake Biwa, the largest monomictic lake in Japan, over 4 years. The concentration of dissolved organic matter carbon (DOM-C) and AHS carbon (AHS-C) ranged from 0.85–1.6 mg C/l and 0.32–0.71 mg C/l, respectively. The percentages of AHS-C in the DOM-C ranged from 32% to 65%. At all depths, the DOM-C decreased and the AHS-C slightly increased or remained at nearly the same level, suggesting that the quality of the water may have changed mainly due to changes in the composition of the organic matter. Although the AHS-C to DOM-C ratio fluctuated and had no seasonal tendency, the average AHS-C ratio increased during the 4 year monitoring period. Because AHS can influence the entire food web starting with phytoplankton, unraveling the mechanism by which they accumulate remains an important goal.     

土壤中有机碳含量对三氯乙烯的吸附影响实验

采用某地区土壤样品,利用批实验的方法,研究不同有机碳含量的土壤样品对三氯乙烯(TCE) 的吸附行为.研究表明,土壤样品中,由于有机碳含量不同,有机污染物三氯乙烯(TEC)的吸附量不同,存在有机碳含量的阈值区间(foc*).最小foc*=0.702%,最大foc*=1.831%,当foc<0.702%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化较小,基本不随foc变化而发生较大变化;在0.702%1.831%时,TCE吸附量随土壤样品的有机碳含量变化又变得平缓,基本上又不随foc升高而发生较大的变化.     

石英砂表面铁胶膜的形成——温度和老化时间的影响

以石英砂为载体,在pH值为7和铁摩尔比R为0.1的条件下合成了石英砂表面针铁矿胶膜,并探讨了不同温度和老化时间对针铁矿胶膜形成的影响,以揭示铁胶膜的形成机理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对合成胶膜样品分别进行矿物成分和形态的分析。研究结果表明:当石英砂添加量为10 g、老化时间为25 d时,随着温度由30、50、70增加到90℃,胶膜中针铁矿的XRD峰强度明显增强,SEM图像中针铁矿的结晶程度逐渐增强,晶形逐渐变大;当石英砂添加量为10 g、老化温度为60℃时,随着老化时间的延长,胶膜中针铁矿的XRD峰强度先逐渐增强,矿物晶形也先逐渐增大(前18 d),18 d左右时矿物的晶形较大且较均一,18 d之后XRD峰强度逐渐减弱并趋于稳定,晶形又逐渐变小。