天然斜发沸石对氨氮的快速吸附特性研究

通过静态摇床试验研究了天然斜发沸石对氨氮的吸附特性,以及沸石投加量和外加金属阳离子对其快速吸附氨氮特性的影响。结果表明,沸石对氨氮的等温吸附过程更符合Langmuir吸附模型,其最大吸附量为12.903mgg;沸石粒径减小,有利于沸石对氨氮的交换吸附,不同粒径沸石对氨氮的吸附均符合准二级动力学过程;斜发沸石中与氨氮进行离子交换的阳离子主要为Na+,其次为Ca2+,随着吸附氨氮浓度的升高或吸附时间的延长,Na+与NH4+吸附去除量的比值呈下降趋势,而Ca2+的比值呈上升趋势。沸石投加量与氨氮去除率和沸石释放至水中的总金属阳离子浓度成正比,随着投加量增加Na+与NH4+吸附去除量的比值由1.222增至1.383;溶液中分别加入40mgL的K+,Na+,Ca2+,Mg2+4种离子,对沸石吸附氨氮产生抑制作用的强弱顺序为K+Ca2+Na+Mg2+。     

酸雨中SO42-、NO3-、Ca2+、NH4+对红壤中重金属的影响

在实验室条件下连续浸泡污染红壤和黄红壤,研究模拟酸雨中阴离子、阳离子浓度对土壤中重金属解吸行为和化学形态分布的影响.结果表明,酸雨加速了土壤酸化,重金属活性增强.增加模拟酸雨中SO42-、NO3-或Ca2+、NH4+浓度对Cd、Zn解吸行为均产生明显促进作用,但对Cu影响不明显.增加模拟酸雨中SO42-、NO3-浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Zn百分率明显降低,交换态Cr百分率明显增加,交换态Cu百分率稍有提高,交换态Pb百分率变化不明显;增加模拟酸雨中Ca2+、NH4+浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Cu、Zn百分率明显降低,交换态Cr和活性形态Pb明显增加,但Cu的化学形态分布主要受模拟酸雨pH值的影响.     

天然斜发沸石对溶液中NH4+的物化作用机理

选择中国浙江缙云天然斜发沸石为试验材料,以摇床试验和离子跟踪监测,研究了斜发沸石对溶质NH4+的物化作用机理.在天然斜发沸石对溶液中NH4+的作用过程中,离子交换作用决定了NH4+的全部转移量,沸石晶体内Na+和Ca2+与溶液中NH4+的交换量占总离子交换量的97%以上.对于粒径1.0~3.2mm的沸石,交换反应前3h时可完成83%的Na+交换量和50%的Ca2+交换量.     

裂解温度对新疆棉秆生物炭物理化学性质的影响

生物质的裂解温度影响其所生产的生物炭炭的物理和化学性质,进而影响其田间应用效果。棉花秸秆是干旱区特别是新疆地区的主要农业生物质资源,其生物炭利用途径有望克服现有秸秆利用途径的不足,但对棉秆生物炭理化性质及其变化的认识还很缺乏。本文在不同的裂解温度下对新疆棉秆生物炭物理和化学性质进行研究,发现随着裂解温度的升高,生物炭的产率、阳离子交换量、O/C和H/C值降低,p H、电导和持水性能提高,Na+、K+趋势不明显,Cl-和SO2-4等盐碱化离子以及Ca~(2+)、Mg~(2+)营养元素含量随温度的升高降低;C、N、S、C/N和灰分等均提高,NH+4-N在550℃碳化条件下含量最高。因此在田间应用中,应针对土壤特点和解决的问题,调控碳化温度,从而达到趋利避害的目的。     

天然沸石对氨氮的动态去除过程研究

针对天然沸石去除氨氮的动态过程问题,通过动力学实验、等温吸附实验、共存阳离子实验和阳离子交换实验展开研究。结果显示:沸石对NH+4的吸附过程与准二级动力学模型拟合良好,但在反应初期更符合粒子内扩散模型;沸石对NH+4的吸附等温线符合Langmuir方程;共存阳离子与NH+4存在竞争吸附,其中Ca2+和K+的影响最大;阳离子交换是沸石吸附氨氮的主要方式,并且在反应初期存在不等量交换现象。     

紫花苜蓿吸收水溶液中Cd2+过程的阳离子交换

采用水培方法,研究了紫花苜蓿吸收水溶液中Cd2＋时根系与水环境的阳离子交换.考察了紫花苜蓿分别在0、1、2、4、8、12、24、72 h对0～10 mg.L-1 Cd2＋体系中Cd2＋的吸收效果,体系中Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋、NH 4＋阳离子的浓度变化,以及溶液pH变化.并以SPSS 13.0多重线性回归建立Cd2＋吸收量与阳离子变化量模型.结果表明,紫花苜蓿对体系中Cd2＋有一定吸收作用,72 h时对0.1、1、5、10 mg.L-1 Cd2＋的吸收率分别为85.86%、52.14%、15.97%、7.81%;紫花苜蓿对Cd2＋的吸收过程存在阳离子交换作用,除NH 4＋外体系中Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋离子浓度随时间均有一定的增大,分别增加了11.30%～61.72%、21.44%～98.73%、24.09%～48.90%、37.04%～191.96%;准二级动力学模型可以较好地描述体系中Na＋、K＋、Mg2＋、Ca2＋的变化规律,在Cd2＋浓度为1、5、10 mg.L-1时准二级动力学模型对NH 4＋变化规律的拟合也是合适的;紫花苜蓿对Cd2＋吸收过程中体系pH下降,H＋可能作为Cd2＋竞争离子,影响紫花苜蓿根系对Cd2＋的吸收能力;三元线性回归方程证明紫花苜蓿对Cd2＋吸收量主要与Ca2＋、Mg2＋、Na＋变化量有关,且其交换主要发生在Cd2＋与二价阳离子之间.     

天然斜发沸石粉对溶液中NH4+的吸附机理研究

采用天然斜发沸石粉(平均粒径30μm)进行吸附溶液中NH4+的试验研究,并对系统中金属阳离子的液相和固相含量进行了全程跟踪测定.等温吸附试验、吸附动力学研究结果表明,天然斜发沸石对溶液中NH4+的吸附过程符合Freundlich线性模型(R2=0.996),该吸附过程属于优惠吸附;吸附动力学符合假二级方程(R2>0.99),且随着初始NH4+浓度的增加,吸附反应的优惠程度降低.沸石粉对NH4+的吸附过程中离子交换以Ca2+和Na+为主,Na+首先被交换出来,随着吸附过程进行,Ca2+交换量逐渐增加并超过Na+,两者交换当量分别占39%~60%和35%~57%.由于沸石粉粒径较小,其对NH4+的去除除了依靠离子交换作用外,物理吸附作用的贡献不容忽视.     

天津市大气降水化学组分变化趋势及来源研究

2001—2013年对天津市降水样品进行了采集,分析了p H、电导率(EC)、主要离子浓度(SO2-4、NO-3、Cl-、F-、NH+4、Ca2+、Mg2+、Na+、K+).结果表明:2001—2013年,降水的雨量加权平均p H、EC分别为5.48、87μS·cm-1.降雨的p H、EC及总离子当量浓度呈现上升趋势,酸雨频率呈现下降趋势.降水中各离子雨量加权平均当量浓度排列顺序为:SO2-4Ca2+NH+4NO-3Cl-Mg2+Na+F-K+,SO2-4、Ca2+、NH+4和NO-3是降水中的主要离子,占离子总量的84.8%.SO2-4雨量加权平均当量浓度表现为先轻微上升,后显著下降趋势.NO-3、Ca2+雨量加权平均当量浓度表现为明显上升趋势.NH+4雨量加权平均当量浓度显示为下降趋势.F-、Cl-、K+、Mg2+、Na+等雨量加权平均当量浓度变化趋势基本保持平稳.SO2-4对总阴离子的分担率、NH+4总阳离子的分担率均呈现下降趋势.NO-3对总阴离子的分担率、Ca2+对总阳离子的分担率均呈现明显上升趋势.[NO-3]/[SO2-4]、[Ca2+]/[NH+4]呈现出明显上升趋势.富集因子计算结果表明:Ca2+主要来自地壳.Mg2+和K+部分来自海源输入,但绝大部分来自地壳.大部分Cl-来自海源的输入,其余小部分来自地壳和人为排放.降水中SO2-4、NO-3主要来自人为活动.     

辽宁营口滨海地区海水入侵特征研究

本文通过18个观测井内主要9种离子浓度,对辽东湾东部营口沿岸海水入侵的分布特征进行了分析,根据海水入侵区地下水中主要离子浓度与地下水的相关关系,总结了随着海水入侵的发展地下水化学类型的变化,地下水化学类型分为3大类型。①Na+—Cl-型:沿海岸呈条带状分布;②Cl-·HCO3-或HCO3-·Cl-型:分布于前者之上的陆域,从北至南连续带状分布,北部较宽,中部较窄;③HCO3-型(阳离子为Na+·Ca2+):分布于远离海岸的陆域松散沉积层中,北部为大面积成片分布,南部缺失。该区地下水水化学类型呈带状分布,类型变化规律明显,反映了海水入侵分布特征,当淡水开采时,水位降深越大,微咸水入侵强度越大,控制淡水开采是防止微咸水入侵的主要措施。     

FeS纳米颗粒修复镉铅铬污染土壤的试验研究

文章利用FeS纳米颗粒对人工配制的高、中、低3种水平的镉铅铬复合污染土壤进行修复,并对氧气和FeS纳米颗粒投加量等关键因素对土壤修复过程的影响进行了探究.结果 表明:氧气对稳定化过程影响不大;对于低浓度污染土壤,土壤中Cr(Ⅵ)含量和浸出液中Cd、Pb、Cr(Ⅵ)、总Cr浓度一般可达标,可不进行处理;对于中浓度污染土壤,当FeS与(Cd+Pb+Cr(Ⅵ))的摩尔比为2:1时,可将土壤中Cr(Ⅵ)含量可降低至标准值以下,但浸出液中的Pb无法得到较好的稳定化,按PO43-与Pb的摩尔比为8∶1复合投加磷酸盐后,浸出液中Cd、Pb、Cr(Ⅵ)、总Cr浓度均可降至标准值以下;对于高浓度污染土壤,当FeS与(Cd+Pb+Cr(Ⅵ))的摩尔比在2∶1及以下时,FeS对土壤中的Cr(Ⅵ)的还原效果存在波动,达标存在难度,与磷酸盐复合投加可有效稳定高浓度污染土壤浸出液中的Cd、Pb、Cr(Ⅵ)和总Cr.经FeS NPs和磷酸盐稳定化处理后,土壤中生成了Pb3(PO4)2、CdS、PbS、Cr(OH)3、[Cr,Fe](OH)3和Fe3(PO4)2等沉淀物,3种重金属形态由可交换态等形态向稳定性较高的残渣态转化,释放迁移到环境的可能性减小,对环境的风险降低.修复后的土壤pH呈弱碱性,利于土壤中Cr(Ⅲ)、Cd和Pb的长期稳定;有机质含量和阳离子交换容量升高;氧化还原电位降低,体系保持还原环境,可有效防止Cr(Ⅵ)的再次氧化.     

不同植被类型及土壤对径流水化学特征的影响

在不同植被类型覆盖条件下,对降雨形成地表径流和地下径流的化学成分变化及其与土壤剖面性质的关系进行分析,结果表明:地表径流和地下径流的化学特征与雨水基本相同,阳离子主要以Ca²⁺为主,离子排序为Ca²⁺>K⁺>Na⁺>Mg²⁺>NH₄⁺,阴离子以SO₄^2-为主,SO₄^2->NO₃^->Cl^-.降雨形成地表径流和地下径流后,各成分浓度发生了明显的变化,水体中主要的阴阳离子如Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、SO₄^2-、Cl^-等浓度增加,与雨水相比为内贮型化学成分,地下径流中Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-和Cl^-增加的幅度显著高于地表径流.相关分析结果显示,地下径流pH受到土壤pH的强烈影响,受土壤胶体吸附的影响,水体中Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺等阳离子与土壤交换性阳离子之间一般呈负相关的关系,由于阴离子容易随水流失,水体中SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-与土壤相关离子之间普遍呈正相关关系.     

中亚热带常绿阔叶林湿沉降过程中盐基离子变化特征

基于野外实验和室内实验相结合的方法,于2012年9月至2013年8月对四面山常绿阔叶林大气降水、穿透水、地表枯透水、土壤渗滤液进行了持续一年的森林不同层次盐基离子季节动态变化特征的研究.结果表明,四面山大气降水全年pH平均值为4.90,最大值为5.14,大气降水明显偏酸性;土壤层和林冠层能使降雨的p H值有所升高,其中土壤层对p H值的调升幅度最大,其次为森林冠层;森林冠层只对Na~+有一定的截留作用,降雨能够淋溶森林冠层的Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+;研究结果也表明,枯枝落叶的降解是导致各盐基离子质量浓度在枯透水中增加的主要原因;枯透水下渗的过程淋溶了森林土壤中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、Na~+.四面山大气降水经过森林生态系统后Ca~(~(2+))、Mg~(2+)、Na~+、K~+的总截留率分别为33.82%、-7.06%、74.36%、42.87%,森林生态系统对Ca~(2+)、Na~+、K~+表现出了截留作用,其中对Na~+截留率最大.     

沙尘天气对兰州市PM10中主要水溶性离子的影响

利用在线监测仪器MARGA在兰州大学盘旋路校区对兰州市大气PM10中水溶性离子进行监测,监测期间(2011-04-01~2011-06-30)有15 d出现沙尘天气.兰州市PM10中主要水溶性离子物种为Ca2+、SO2-4和NO-3.扬沙天气期间NO-3和NH+4的浓度比非沙尘期间低,说明沙尘天气对当地人为源所排放污染物具有清除作用.沙尘天气期间,作为土壤污染源标识物的Mg2+、Na+和Ca2+离子都有明显增加,Na+和Mg2+相关系数为0.520,Na+和Ca2+相关系数为0.659,Mg2+和Ca2+相关系数为0.671,而非沙尘天气期间三者的相关系数并不高,Na+和Mg2+相关系数为0.065,Na+和Ca2+相关系数为0.131,Mg2+和Ca2+相关系数为0.163,说明沙尘天气期间三者之间具有相同的污染源,主要来自于土壤风沙尘,而非沙尘天气期间三者来源不同.Cl-的浓度在扬沙天气明显高于浮尘和非沙尘天气期间,说明外来的土壤风沙尘是Cl-的主要来源.     

潏河冬季潜流带水交换对沉积物间隙水水质的影响

潜流带作为河流地表水-地下水系统相互作用的交汇区域带,是影响河水、间隙水与地下水水质的主要驱动力之一,对河流生态系统中的水文循环、污染物迁移转化等过程具有重要的意义.本研究采用基于一维热扩散对流方程的温度梯度法,于2016年12月对潏河研究河段21个测试点位进行了沉积物的野外原位垂向温度同步测试,并对其与沉积物间隙水中阴阳离子含量之间的关系进行了分析.结果表明:21个测试点位的潜流带水交换方式均为上升流,水交换量值变化范围较大,左右两岸水交换量值均大于河道中心水交换量值,影响其变化的主要因素是河床地形和沉积物粒径大小;Ca~(2+)、Na~+、Mg~(2+)、HCO_3~-和SO_4~(2-)在沉积物间隙水中的平均含量更接近于其在地下水中的平均含量,而K~+、NH_4~+和Cl~-在沉积物间隙水中的平均含量与其在地下水中的平均含量具有显著差异性;此外,沉积物间隙水中主要阴阳离子含量在河流横断面具有明显的横向空间变化特征,与河道中心相比,河道左右两岸沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量均较高,而NH_4~+和Cl~-含量较低;采用Pearson相关分析和线性拟合方法发现,潜流带水交换量与沉积物间隙水中Ca~(2+)、Mg~(2+)和SO_4~(2-)含量呈正相关关系,与K~+、NH_4~+、Cl~-含量呈负相关关系,而与Na~+、HCO_3~-含量的相关性未通过检验,说明其不存在显著相关性.     

中国西南酸雨区降水化学特征研究进展

西南酸雨区为我国主要酸雨沉降区,且是全球三大喀斯特集中分布区之一.本文将该区9个地点的降雨资料进行了总结、整理和分析,数据包括pH值和主离子成分(Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、Ca~(2+)、NH_4~+、Mg~(2+)、K~+、Na~+).该地区降雨中的主要阴离子为SO_4~(2-)和NO_3~-,主要阳离子为Ca~(2+)和NH_4~+.与我国其它地区相比,其酸性离子、碱性离子和总离子浓度均普遍高于东南地区、而低于我国北方地区.西南酸雨区主要以pH值为4.5~5.6的弱酸性降雨为主,占总降雨频次的58%左右.根据酸、碱性离子的相关性、中和因子等分析结果,该区雨水中的酸性物质可能受到了碱性离子的中和作用,其中起主要中和作用的离子为Ca~(2+)和NH_4~+.将该区雨水pH值和酸、碱性离子浓度与我国其它地区进行对比研究发现,西南酸雨区降雨受到的中和作用要强于东南地区,但弱于北方地区的降雨.通过对西南酸雨区降雨中主要离子来源的分析和估算,降雨中的酸性离子SO_4~(2-)和NO_3~-主要来自于人为污染;99.7%的Ca~(2+)和84.0%的Mg~(2+)为陆源贡献,这可能与西南地区碳酸盐岩广泛分布有关.     

柳林泉域岩溶地下水区域演化规律及控制因素

柳林泉是山西省著名的十大岩溶大泉之一,丰富的岩溶地下水资源对吕梁地区经济社会发展具有支撑作用,开展岩溶地下水化学演化规律及控制因素研究对于流域水资源可持续利用意义重大.本研究对补给区、径流区、排泄区、深埋区的29个岩溶地下水主要离子组分进行测试分析.结果表明,水温、Na~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)、Cl~-、HCO_3~-、SO_4~(2-)质量浓度从补给区、到径流区、到排泄区、再到深埋区,随着径流途径增加不断升高. K~+、Na~+、Cl~-主要来源于盐岩的溶解;而Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-、SO_4~(2-)主要来源于方解石、白云石和石膏的溶解.受控于盐岩、石膏的不断溶解,Na~+、C~l-和SO_4~(2-)质量浓度增加幅度大,最大值分别为最小值的50、80和32倍;受去白云化作用的影响,Ca~(2+)、HCO3-质量浓度变化不大,最大值仅为最小值的2～3倍.在补给区、径流区,Na~+、Cl~-质量浓度较低,Ca~(2+)和Mg~(2+)、HCO_3~-为主要阴阳子,但在排泄区和深埋区,Cl~-、Na~+明显超过了HCO_3~-、Ca~(2+)和Mg~(2+),成为最主要的阴阳离子;水化学类型由HCO_3-Ca·Mg型转化为HCO_3·SO_4-Ca·Mg型和HCO_3·SO_4-Ca·Na·Mg型,最终演变为Cl·HCO_3-Na·Ca、Cl·HCO_3-Na型和Cl-Na·Ca型.     

托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征初步研究

利用2008年8月采集的样品,分析了托木尔峰青冰滩72号冰川径流水化学特征.结果表明,72号冰川水化学类型为HCO3--Ca2+型,其离子浓度顺序为:HCO3->SO24->Ca2+>Cl->Na+>NO3->Mg2+>K+>NH4+.主要离子浓度的变化趋势基本相同,影响河水离子浓度变化的原因主要是冰川表碛覆盖区和冰川侧脊区受到降水等引起的水岩相互作用使可溶性离子融入径流,而温度条件也是影响河流离子浓度的重要因素.此外,流量和离子浓度呈负相关关系.河水中离子的来源为3种类型,第一类为局地源的离子,包括Cl-、Na+、K+、Mg2+、HCO3-和SO24-;第二类为来源比较特殊,基本不受其它离子影响的NO3-;第三类为来源多样的Ca2+.岩石及土壤风化作用是控制河水离子变化的主要因素.     

鲜水河断裂带虾拉沱盆地断面地下水化学特征及控制因素

为研究鲜水河断裂带内地下水水化学特征及离子来源,在采集虾拉沱盆地内降水、地表水、地下水、温泉水样品的基础上,综合运用离子比值、相关性分析、Gibbs图、Piper三线图和饱和指数等方法,分析了地下水中主要离子特征,并结合氢氧同位素信息分析了地下水的补给来源.结果表明,虾拉沱盆地地下水均为弱碱性,阳离子以Ca~(2+)、Mg~(2+)和Na~+为主,Ca~(2+)占总离子2. 6%～53. 6%,平均为28. 84%,Mg~(2+)占总离子2. 7%～57%,平均为40. 6%,Na~+占总离子6. 2%～93. 1%,平均为28. 6%;阴离子以HCO_3~-为主,占总离子82. 4%～98%,平均为89. 6%,而章谷温泉主要以HCO_3~-和Na~+为主,分别占阴阳离子的93. 1%和98%,TDS介于116. 11～372. 75 mg·L~(-1),均值281. 91 mg·L~(-1);地下水水化学类型为HCO_3~-Mg·Ca和HCO_3~-Ca·Mg型,水文地球化学过程受碳酸盐岩风化溶解控制;温泉受断裂带控制明显,主要发育在鲜水河主断层附近,水化学类型为HCO_3~-Na型,水文地球化学过程受硅酸盐岩溶解控制.     

常规金属离子对Fe3O4磁性纳米颗粒悬浮和沉降的影响

水体中的有机质、无机盐及酸碱度是影响纳米材料迁移转化的主要因素.考察了Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Sr~(2+)和Ba~(2+)对Fe_3O_4磁性纳米材料(Magnetic Nanoparticles,MNPs)的沉降作用.结果表明,Fe_3O_4MNPs的沉降作用是水体pH、金属离子化合价、离子强度共同影响的结果.整体上,碱土金属离子较Na~+更能加速Fe_3O_4MNPs的沉降.当pH为5.0时,浓度低于1.0 mmol·L~(-1)的Na~+、Mg~(2+)和Ca~(2+)有助于Fe_3O_4MNPs的悬浮;当浓度大于1.0 mmol·L~(-1)时,较强的离子强度促使Fe_3O_4MNPs团聚,发生沉降.当pH为9.0时,碱土金属离子较Na~+更能促使Fe_3O_4MNPs聚沉.因此,纳米颗粒在水体中的扩散和聚沉需要综合考虑金属离子种类和浓度.     

石期河流域地下水化学特征及物质来源分析

为明确典型岩溶溶丘洼(谷)地区域地下水化学特征及其成因,以石期河流域为研究对象,运用Gibbs图、Piper图、端元分析及离子比例系数等方法,对地下水水化学特征及物质来源进行了定性和定量分析.结果表明,研究区内地下水pH值介于6.06～8.07之间,Ca~(2+)、 Mg~(2+)和HCO~-_3是地下水中的主要离子,其质量浓度范围分别为2.61～108.7、 0.54～27.61和8.1～370.74mg·L~(-1),符合岩溶水高钙弱碱性特征;地下水物质成分中, Ca~(2+)和Mg~(2+)主要受到碳酸参与的灰岩和白云岩风化作用的控制, Na~+主要来源于硅酸盐岩的溶解,同时, Ca~(2+)和Na~+在地下水流动过程中进行阳离子交替吸附作用; K~+、 Cl~-和NO~-_3主要受到农业化肥施放和生活废水排放的影响.此外,大气降水作为该区域地下水的主要补给来源,对当地地下水化学特征和物质来源也有一定的影响.