粘土矿物-DOM复合体对多环芳烃的吸附研究

<正>土壤受垃圾渗滤液污染后,渗滤液中的水溶性有机物(DOM)能与土壤中的粘土矿物形成复合体,对多环芳烃(PAHs)在污染土壤中的迁移转化产生影响(Polubesova等,2008;Wang等,2008)。本实验以垃圾渗滤液为DOM提取原料,通过与吸附载体蒙脱石和高岭石复合制得粘土     

Cu2+和Cd2+在蒙脱石-胡敏酸复合体上的吸附及其竞争

土壤和水体中的腐殖酸常常与粘土矿物紧密结合成为特殊的复合体.这种粘土矿物-腐殖酸复合体对重金属的吸附作用既有别于粘土矿物,更有别于腐殖酸.以蒙脱石和胡敏酸分别作为粘土矿物和腐殖酸的代表,通过一系列实验研究了Cu2+、Cd2+在单一体系和共存体系条件下在蒙脱石-胡敏酸复合体上的吸附作用,同时探讨了二者的竞争特点.实验结果表明,在单一体系条件下,蒙脱石-胡敏酸复合体对Cu2+的吸附量始终明显大于Cd2+,且二者的吸附量均随其初始浓度的增大而呈线性增大;而在Cu2+和Cd2+共存体系条件下,Cu2+的吸附量始终略大于Cd2+的吸附量,即复合体对Cu2+的吸附有较好的选择性.在吸附过程中,复合体中的蒙脱石与Cd2+和Cu2+的阳离子交换作用处于主导地位.无论是在单一体系还是在共存体系中,Cd2+优先替换电价相同而半径略大的Ca2+,而Cu2+则优先替换半径相近、电价低的Na+.因此,Cd2+的存在使Cu2+在复合体上的吸附量明显地减小,而Cu2+的存在对Cd2+的吸附几乎没有影响.这些实验结果将有助于深入探讨重金属离子在土壤、水体等环境中的迁移-固定行为.     

几种粘土矿物对Pb^2＋的吸附作用及其主要影响因素的探讨

对土壤中常见的三种粘土矿物对Ｐｂ＾２＋的附作用及其主要影响因素进行了探讨。结果表明，三种粘土矿物对Ｐｂ６２＋的吸附能力顺序为：蒙脱石－伊利石－高岭石．蒙脱石对Ｐｖ＾２＋的吸附受ＰＨ的强烈影响，ＰＨ高有利于Ｐｂ＾２＋的吸附。与蒙脱石形成复合体形式的有机化合物的存在不利于蒙脱石对Ｐｂ＾２＋的吸附。     

粘土矿物对胡敏酸的吸附行为研究

以蒙脱石和高岭土为吸附剂,分别与胡敏酸反应,研究胡敏酸在蒙脱石和高岭石上的吸附行为,并运用红外光谱、热重和Zeta电位等分析方法,表征分析了吸附前后的粘土矿物.实验结果表明,吸附过程受胡敏酸的初始浓度和pH值等因素影响;胡敏酸对粘土矿物的吸附等温线符合Freundlich等温方程;表征分析表明两种粘土矿物与胡敏酸复合体的红外光谱出现了C-H振动吸收峰;粘土矿物与胡敏酸结合后Zeta电位下降.实验的结果将有助于进一步探明环境中粘土矿物对胡敏酸的吸附机理.     

包气带土壤组成对三氯乙烯的吸附影响研究

有机质和矿物质是包气带土壤中的主要吸附介质,其吸附特性直接影响有机污染物在环境中的迁移、转化等过程。分别采用分析纯石英砂和典型粘土矿物高岭石模拟土壤的原生矿物和粘土矿物,利用批实验的方法研究土壤中各组成部分对三氯乙烯(TCE)的吸附行为。土壤有机质的吸附行为通过全土样和矿物质的对比得出。结果表明,粘土矿物是吸附氯代烃的主要矿物质,原生矿物对氯代烃的吸附量很小;土壤有机质含量和土壤吸附量之间有很好的正相关性;土壤有机碳含量与土壤粘土矿物含量的比值是影响吸附行为的另一重要因素,比值越小,Koc值越大,土壤对TCE的亲和力就越强。由于自然界中的土壤有机质大都与矿物质形成有机质-粘土矿物结合体,据此推测有机质-矿物质结合体会影响有机质的组成和形态,从而对其吸附行为有重要作用。     

高温微生物铁还原条件下绿脱石对有机质的保存作用研究

粘土矿物在地表环境中广泛存在,并且与环境中的有机质紧密结合在一起。前人的研究发现,粘土矿物的可膨胀层间域可以有效地保存有机质,防止其在微生物诱导的氧化还原环境的波动的环境中被矿化。然而这一过程在高温条件下是否同样成立尚属未知。本文选取一种代表性有机质12-氨基十二酸(ALA)与典型含铁粘土矿物绿脱石(NAu-2)合成有机质-粘土矿物复合体,在两株高温-超高温铁还原细菌的作用后,通过多种水化学和矿物学的表征手段,研究其矿物结构的变化、有机质的结合稳定性和脱附情况。结果发现细菌对绿脱石结构铁的还原过程中造成的矿物结构的破坏(还原性溶解)是控制ALA从NAu-2中脱附的主要原因。高温条件也会略微促进ALA从NAu-2的层间域中脱附出来。总体来说,受限于微生物对结构铁的还原程度(30%),最终在结构铁还原反应结束后还是有相当大量的ALA在层间保存了下来。这一结果证明了粘土矿物的层间域在高温条件下同样也能够作为有机质保存的有效场所。     

分子动力学模拟研究蒙脱石吸附苯分子

粘土矿物是土壤、底泥沉积物和大气颗粒的重要矿物组成部分,粘土矿物对环境污染物的吸附作用是影响其迁移转化、生物可利用性等地球化学过程的重要因素,因此有必要探明粘土矿物对环境污染物的吸附特征。由于粘土矿物的吸附     

德兴铜矿地区土壤的基本特征及其对重金属元素的吸附研究

本文首先分析了江西德兴铜矿区周围土壤的微量元素和矿物组成特征,结果显示该地区重金属元素富集,且表层土中重金属元素含量与粘土矿物相对含量变化具有较好的一致性。室内土柱淋滤实验结果表明,当总淋滤时间为451 h时,土壤对Pb²⁺的总吸附量为2 584.75 mg/kg,淋滤实验的前半期存在多种竞争吸附机制,后半期土壤对Pb²⁺的吸附基本达到动态平衡。淋滤后土壤矿物的相对质量分数发生了改变,粘土矿物有所减少。粘土矿物在不同土壤层对Pb²⁺的吸附能力也各异。     

傅里叶变换红外光谱鉴定粘土矿物复合组分的研究

应用傅里叶变换红外光谱可以达到最大信噪比的特性,有效地获得了粘土矿物复合体中的单体差示红外谱图。避免了X衍射光谱中的矿物间衍射线的覆盖和色散型红外光谱中谱带重叠等不利因素,为粘土矿物复合体的鉴定提供了新的途径。研究表明,对痕量和近似的矿物组分都可以得到谱峰不受任何影响的纯正的红外谱图。差示定量结果也十分满意。     

江汉平原不同利用方式下土壤有机质与粘粒矿物的交互作用

以江汉平原四湖地区果园、旱地、水旱轮作、水田等利用方式下的土壤为研究材料,通过分析有机质质量分数、粘土矿物与铁铝氧化物的组成特点,探讨了该区土壤有机质与粘粒矿物之间的交互作用。结果表明各土地利用方式下表层土壤的粘土矿物均以2∶1型矿物为主,约占70%~80%;不同土地利用方式下表层土壤有机质质量分数、非晶质铁铝氧化物及铁的活化度大小顺序均为:水田水旱轮作旱田果园;土壤非晶质氧化铁(Feo)质量分数和粘土矿物中高岭石的质量分数分别与土壤有机质质量分数呈极显著正相关和显著正相关,且Feo与高岭石质量分数呈显著正相关。江汉平原四湖地区不同土地利用方式下,表层土壤中的Feo与高岭石强烈作用,利于土壤对有机碳的固定。研究结果有助于理解人为干扰下区域土壤的固碳机制。     

粘土矿物钝化改性及岩土的力学性质

本文以自行研制的粘土矿物钝化剂对广东省和武汉市等六地区的土壤进行了钝化改性实验研究，并对钝化效果的影响因素做了初步的分析探讨。实验表明，虽然6个地区11个样品中的粘土矿物种类和含量不同，但钝化剂对所有样品都有稳定的作用。其稳定效果，不仅与样品的物相组成和粒度分布有关；而且还与粘土矿物的种类及其含量密切相关。就三种主要粘土矿物来说，钝化效果的顺序是高岭土＞伊利石＞蒙脱石。     

海洋粘土矿物与颗石藻Emiliania huxleyi共培养的实验研究

颗石藻是海洋中广泛分布的超微型浮游藻,经生物矿化作用形成的碳酸钙质颗石,在古海洋学研究中具有重要意义。海洋粘土矿物与有机质的有机-无机相互作用在全球碳循环中扮演着重要角色。本文选取广泛分布于海洋的赫氏颗石藻Emiliania huxleyi与海洋粘土矿物中具有代表性的伊利石和蒙脱石共培养。通过对颗石藻生长曲线和Sr/Ca、Mg/Ca元素比值、颗石藻与粘土矿物样品的紫外可见光吸收光谱、红外吸收光谱和矿物物相等分析,研究海洋粘土矿物与颗石藻的相互作用规律。通过研究表明伊利石对颗石藻的影响较小,蒙脱石因对营养元素的吸附和颗石藻的絮凝作用对颗石藻的生长和Sr/Ca、Mg/Ca元素比值影响较大。颗石藻代谢分泌的生物分子未能通过层间插层作用进入伊利石层间,颗石藻分泌的生物分子可通过插层作用进入并储存于蒙脱石层间,海洋粘土矿物中的蒙脱石与海洋微生物的相互作用值得地球微生物家关注,可能有助于对古海洋环境的认识。     

气候环境变化研究中影响粘土矿物形成及其丰度因素的讨论

粘土矿物在形成过程中受构造运动、气候、盆地规模、地表母岩、土壤、植被、地貌、介质环境、风以及成岩作用等多种因素的影响,这些因素对地层中粘土矿物的类型和含量的影响程度不一。构造运动和气候是影响粘土矿物形成的两个主要因素,对沉积物中的粘土矿物形成和含量以及影响粘土矿物形成的其他次要影响因素有着控制作用。在构造活动稳定的状态下,气候则成为影响粘土矿物形成和含量的决定性因素,其他因素尽管也有不同程度的影响,但可以看成是相对稳定不变的,粘土矿物携带的主要是气候环境变化的信息。地表水系的复杂程度引起的沉积物的混合程度影响粘土矿物信号的清晰度,沉积埋藏成岩作用对粘土矿物的影响也不容忽视。     

粘土矿物钝化改性和钝化机理初步研究

在岩土工程中,进行灾害防治和软基处理的一个核心问题是把粘土矿物由亲水性改造成疏水性,抑制和降低其含水量,使得粘土遇水后不再吸水膨胀,从而保持土壤的稳定性。岩土力学工程中以保持土壤稳定性为目的对粘土的改性称为“钝化”。所谓钝化就是用 钝化剂与粘土矿物表面发生反应,改变粘土矿物的表面结构,提高憎水性,增加粘土整体的力学性质,从而达到稳定土体的目的。在粘土矿物钝化中表面活性剂是一个重要的组成部分 ,但是表面活性剂在固液界面的吸附,除决定于其本身的性质外,还决定于固体的性质、溶 液的pH值和温度等。因此,研究粘土矿物表面结构和性质以及与钝化剂的相互作用是提高粘 土矿物钝化效果的重要途经。利用近代分析方法（XRD、IR、Raman、MAS NMR、TEM、AFM和S EM）,对粘土矿物（高岭石、蒙脱石和伊利石）钝化前后的表面结构和性质进行了系统研究 ,并结合相关的土力学、工程力学参数的测定,阐明粘土矿物钝化的机理,剖析和研制粘土 矿物钝化剂,为解决各类工程和灾害问题中的土壤稳定提供理论依据。     

C/M及TCE初始浓度对有机-矿物质复合体中有机质的吸附行为影响

有机污染物在有机-矿物质复合体上的吸附行为,是直接影响有机污染物在地质环境中迁移、转化及归宿的重要因素。为研究有机-矿物质复合体的形成及对有机污染物的吸附机理,以蒙脱石和腐植酸分别模拟地质吸附剂中的粘土矿物和有机质,制备成不同有机质含量与粘土矿物比率(C/M)的有机-矿物质复合体,对TCE进行吸附批实验。实验结果表明,腐殖酸与蒙脱石结合后提高了有机-矿物质复合体的界面疏水性,同时两者之间的相互作用也可能使得复合体中部分腐殖酸变的更加紧密,从而在一定程度上影响了整个固相介质的吸附行为;源腐植酸的K_om值为0.587 1 L/g,形成有机-矿物质复合体后K_om值均大于源腐植酸,随着复合体中C/M值的增加K_om值变化较小;TCE初始浓度的高低影响K_om值,以液相初始浓度500 μg/L为分界线,在低浓度段K_om值随着浓度的增加而减小,在高浓度段K_om值随着浓度的增加基本趋于稳定,此时TCE初始浓度对有机-矿物质复合体吸附行为的影响较小。     

有机粘土化学的进展和展望

随着粘土矿物的理论体系和系统研究方法的建立,以及有机物与粘土矿物间相互作用的资料的积累,本世纪六十年代初诞生了有机粘土化学。这门新兴学科主要研究粘土、粘土矿物与各种有机物之问的反应,有机粘土复合体的形成、性质和转化,以及它们在工农业、科学技术领域中的实际应用。它的出现,打破了有机化学和无机化学间的传统界限,在元素地球化学、矿床学、有机地球化学和粘土矿物的研究上具有重要的意义,在化工、工程、农业,环保和国防建设上也有着广阔的前景。     

DNA/粘土矿物界面反应特性研究

表生环境中富含酶、DNA(Deoxyribonucleic Acid)等生物活性物质及粘土矿物、氧化物、有机质等非生命物质。这些胞外DNA与土壤活性颗粒紧密相连,对核酸酶的降解有较强的抗性,可在环境中持久存在(Paget等,1998)。粘土矿物     

利用方式对东北黑土粘土矿物组成的影响

土地利用方式是影响土壤可持续利用的重要因素。粘土矿物是土壤重要的活泼物质,会受利用方式的影响而发生改变。为了揭示利用方式对土壤粘土矿物的影响,对不同利用方式下的东北黑土进行土壤理化特性及粘粒XRD分析。结果表明:荒地、旱田(大豆)、旱田(玉米)、水田利用的土壤矿物颗粒的风化依次增强,伊利石的含量和结晶度也依次降低。经水田利用后的黑土,粘土矿物的演变过程为:云母→伊利石→蛭石和绿泥石。定量结果表明黑土水田利用会出现蛭石绿泥石化现象。综合说明旱田利用会使土壤结构破坏以及水土流失加剧,而水田利用则能较好的协调土壤理化性质,可较大程度的改良土壤。     

粘土矿物的环境意义

粘土矿物在沉积和埋藏作用过程中可发生转变。它的形成和转化与其所处的环境有密切关系 ,因此深入研究粘土矿物的组合与含量的变化、结构特点与转化规律以及粒度分布等特征 ,可以推测其形成区和来源区的风化作用类型和气候演变规律 ,有助于揭示全球性的环境演变规律。对粘土矿物的大量研究所揭示的古气候环境演变的信息 ,已被用于重建古气候和恢复大陆古环境。此外 ,由于粘土矿物具有较强的吸附性、离子交换性和膨胀性 ,对水体中各种类型的污染物有良好的吸附性能 ,并使土壤有一定的自净作用 ,所以在环境污染的防治中有广阔的应用前景。     

镉在蒙脱石等粘土矿物上的吸附行为研究

研究了土壤中主要硅酸盐粘土矿物蒙脱石、伊利石、高岭石、海泡石对重金属镉的吸附行为.结果表明:硅酸盐粘土矿物吸附镉受酸度和离子强度的影响;吸附反应是快反应,能很好地符合Lagergren二级吸附速度方程;优化条件下的高岭石对镉吸附很弱,蒙脱石、伊利石、海泡石对镉的实验饱和吸附容量分别为2.88、1.08、2.82 mg/g,蒙脱石吸附镉更适合Freundlich拟合,伊利石、海泡石对镉的吸附结果更适合Langmuir拟合;相关性分析表明,硅酸盐粘土矿物对镉的饱和吸附容量大小与其理化性质有关,其中矿物中氧化锰含量高低与其对镉饱和吸附容量大小的相关性达到极显著水平.