酸性水动态淋滤与静态浸泡土壤中氟的实验研究

模拟研究了不同pH值的淋滤液对土壤的动态淋滤及静态浸泡,用氟离子选择电极法测定了不同pH值淋滤液在不同时间段获取的淋出液中氟浓度以及淋滤后残渣中的氟含量,结果表明:淋滤液的pH值、淋滤时间以及土壤中氟的赋存形态对氟的淋出影响重大。淋滤液的酸性越强,土壤中氟的最大淋出浓度越大,土壤中被淋出的氟含量越高,淋出率也越高且氟的淋出主要集中在淋滤初期60h内,后渐趋于平缓;动态淋滤淋出的氟含量及溶出率均稍高于静态浸泡,这可能源于动态淋滤较强的分子运动,进而使提取剂充分渗透到土壤基质中。黄壤、黄棕壤、水稻土在pH=3的淋出液中的氟浓度变化曲线表明土壤淋洗作用更多的是将土壤中的可溶性氟盐淋洗掉。可溶性氟盐越多,被淋失的氟就越多。     

水稻土团聚体Cu2+吸附过程中铝的溶出及土壤溶液pH变化

采用低能量超声波分散和冷冻机干燥法提取太湖地区水稻土(黄泥土)不同粒径团聚体颗粒,用平衡吸附法研究团聚体对重金属Cu2+吸附过程中铝的溶出及土壤溶液pH变化,以及不同pH的Cu2+溶液中铝的溶出量的变化.结果表明,团聚体对Cu2+的吸附过程,发生铝的溶出和土壤溶液pH下降,溶出量和pH下降幅度随Cu2+吸附量增加而增加,相同条件下铝溶出量和pH下降幅度大小顺序为:粗粉砂级>粉砂级>砂粒级>黏粒级,与氧化铁和有机质含量大小顺序相反.Cu2+溶液pH下降,铝的溶出量增加显著.氧化铁和有机质对Cu2+吸附过程铝的溶出和土壤溶液pH下降具有一定的抑制和缓冲作用.     

氟污染对土壤胶体稳定性影响的研究

 通过对土壤黏粒悬浮液中加入氟,研究了氟污染对1种水稻土和2种红壤胶体稳定性的影响.结果表明,氟污染使土壤黏粒的稳定性增强,土壤胶体的临界聚沉浓度增大;土壤中增加氟,对土壤胶体临界聚沉浓度增大的影响程度因土壤类型不同而不同,表现为红壤大于水稻土;氟污染使土壤胶体的临界聚沉浓度增大的机理是土壤胶体对氟的配位吸附放出羟基而使溶液的pH值升高,增大了胶体负电荷间的静电排斥力,土壤胶体趋向稳定.表明氟污染不利于土粒聚沉,且使其他污染物质易从土壤进入水体,进而污染水源.     

2种典型土壤中外源Ag~+的吸附行为及形态转化研究

采用一次平衡法研究了我国典型土壤——东北黑土和湖南红壤对Ag+的吸附特性及pH对土壤Ag+吸附的影响,并运用连续提取法分析了Ag+在2种土壤中吸附前后赋存形态的变化.结果表明,土壤对Ag+的吸附量随着Ag+溶液初始pH的升高而增加;在Ag+浓度为0～100mg·L-1范围内,东北黑土和湖南红壤对Ag+的吸附量均随着溶液中初始Ag+浓度的增加而增加,当Ag+浓度为0～20mg·L-1时增加明显,20～100mg·L-1趋于平缓.2种土壤的吸附等温线与Langmuir方程均具有良好的拟合性,拟合结果计算出Ag+在东北黑土和湖南红壤中的最大吸附量分别为250mg·kg-1和88.5mg·kg-1,表明东北黑土的吸附能力大于湖南红壤.东北黑土和湖南红壤的吸附动力学特征相似,吸附速率很快,均能在30min内达到吸附平衡,但东北黑土在0～30min内的吸附速率明显大于湖南红壤.形态分析结果表明,吸附后湖南红壤中离子交换态和残渣态的含量都增加迅速,而东北黑土中有机金属络合态、离子交换态、碳酸盐结合态和残渣态的含量增加明显.     

模拟酸雨对南方土壤硅铝释放的影响

通过模拟酸雨淋溶实验,分析了淋溶液pH值和硅铝离子释放规律和特点的关系．结果表明,模拟酸雨的酸度是决定土壤中硅铝淋溶释放量的主要因素．当pH＞3.0时释放量增幅较为缓慢,而pH＜3.0以后释放量骤增．土壤溶液中H⁺浓度的增加,使得以水解反应为主要过程的土壤矿物的风化作用加强,从而使硅铝释放量增大.     

土壤风化速率的实验测定

利用模拟淋溶实验测定了中国几种土壤（砖红壤，赤红壤，红壤，黄棕壤和紫色土）的风化速率，并研究了土壤pH值和降水量对土壤风化速度的影响，结果表明，土壤的风化速度在pH≥4时随pH值的下降而显著增加，但是当pH值低于4时，风化速率却急剧下降，造成这种现象的原因可能是在低pH值时盐基阳离子和铝离子大量溶出，过高的产物浓度限制了风化反应的进行。土壤的风化速度与淋溶速率之间近似成线性关系。用淋溶液pH值和淋溶液量两个因素对实验结果进行了校正。     

低分子量有机酸对几种可变电荷土壤吸附氟的影响

用一次平衡法研究了四种低分子量有机酸对几种可变电荷土壤吸附氟的影响，结果表明，低分子量有机酸可以通过竞争吸附作用抑制土壤对氟的吸附，化学结构相对简单的草酸和丙二酸对氟吸附的抑制作用大于柠檬酸和苹果酸。有机酸对氟吸附的抑制作用随土壤氧化铁含量的增加而增加，并随体系pH的增加而增强。在低pH和氟加入量较高的情况下，有机酸通过与氟竞争可溶性铝而增加土壤对氟的吸附量，这在对铝溶解度较高的酸性土壤中尤为明显。     

硫脲对酸性红壤 pH值与金属元素有效性的影响

通过实验室模拟,研究了不同浓度硫脲与尿素配施后,对酸性红壤的pH值及其金属元素有效性的影响.结果表明,土壤施加尿素后,其pH值有先升高后逐渐下降的趋势,而硫脲与尿素配施后,其pH值的下降趋势会受到抑制,尤其是当硫脲浓度达到5.0 mmol·kg-1时,土壤pH由最初的4.65上升到6.50以上,并在实验的中后期一直维持在6.0以上.硫脲和尿素配施后,Cu的有效态含量受硫脲浓度的影响较小,Zn、Al的有效态含量随着硫脲浓度的升高而降低,Mn的有效态含量在高浓度硫脲下,其含量保持在一个较高的水平,达到110 mg·kg-1以上.对于Cu、Zn和Al来说,在不同浓度硫脲和尿素配施后,其有效态含量与土壤的pH值呈现出明显的负相关.而对于Mn来说,在单施尿素的情况下,其有效态含量与土壤的pH值呈现出负相关,而在施入硫脲后,其有效态含量与土壤pH并没有呈现出明显的规律性.同时,研究结果还表明酸性红壤Al有效性随着土壤pH的升高而减小,当硫脲与尿素配合使用时,短期内土壤pH上升得更高,从而使得酸性红壤中Al的有效性减小.在硫脲和尿素配施后,土壤中Mn的有效态含量并不简单地取决于土壤的pH值,由于硫脲对Mn的络合作用和氧化还原作用,其含量受到土壤pH值和硫脲的共同影响.     

鼠李糖脂洗脱土壤中多氯联苯影响因素的研究

研究了由铜绿假单胞菌发酵产生的代表性生物表面活性剂鼠李糖脂（RL）对土壤中PCBs解吸的影响。结果表明,RL的种类与浓度、土壤污染类型、解吸时间、洗脱次数、pH以及离子强度对土壤中PCBs的洗脱有一定的影响,而温度对PCBs的洗脱影响很小。当RL浓度低于CMC时,对PCBs的洗脱没有明显的促进作用;当RL浓度高于CMC后,对PCBs的洗脱有显著的促进作用。具有较低HLB的单鼠李糖脂R2对PCBs的洗脱效果要优于二鼠李糖脂R1。人工污染土壤中PCBs的洗脱效果要高于陈化土壤。污染土壤中TOC的含量越高,PCBs的洗脱率越低。延长解吸时间和增加洗脱次数可增加土壤中PCBs的洗脱率。碱性环境（pH〉7）或增加RL溶液中的离子强度均有利于土壤中PCBs的洗脱。     

锌对磷酸铵镁和磷酸钙结晶回收磷的影响

以模拟废水为对象,研究了pH及Zn2+浓度对磷酸铵镁(MAP)和羟基磷灰石(HAP)法除磷率的影响,并对不同Zn:P摩尔比条件下除磷所得产物进行了XRD物相分析。结果表明,锌磷共存条件下进行MAP和HAP法除磷,当pH在7.4～8.0时,Zn2+浓度越大,除磷率越高,随着pH继续增加,Zn2+浓度越大,除磷率反而越小。当pH为9.5时,Zn2+浓度从0增加到25mg/L时,MAP法的除磷率从91%下降到82%;而HAP法的除磷率从95%下降到92%,受Zn2+浓度影响较MAP法小。锌磷共存条件下的除磷产物中均含有Zn(3PO4)2,随着溶液中Zn:P增加,产物中Zn(3PO4)2含量越来越多,且HAP法除磷产物纯度受Zn2+浓度影响较MAP法大。     

pH和有机酸对氟溶出砖红壤中铝离子的影响

研究砖红壤对F-的吸附反应尤其是随后Al3+的释放过程,有助于增进对土壤酸化过程及其环境影响的理解. 在初步揭示出F-吸附反应以及Al3+释放反应的动力学特征基础上,重点考察了pH和有机酸对上述反应的影响. 结果表明:土壤对F-的吸附反应十分迅速,2 min内吸附量即可达到24 h内总吸附量95%,而土壤中不同含铝矿物的溶解度差异使Al3+的释放过程在前15 min十分迅速,释放量可达24 h内总释放量的80%,随后则逐渐减缓. 降低反应体系pH可促进Al3+释放,但会使F-吸附量减少,这是因为伴随Al3+的释放,部分F-又可以AlF络合物的形态重新进入溶液,尽管在低pH条件下,土壤表面以带正电荷为主而有利于F-吸附. 草酸和抗坏血酸对土壤吸附F-均有抑制作用,但对F-溶出土壤Al3+有促进作用. 此外,草酸对土壤铁氧化物的选择性溶解作用,可使更多F-吸附在土壤铝氧化物位点,并导致Al3+释放量增加.      

草酸对砖红壤的还原-溶解及其与磷素释放的耦合关系

砖红壤中铁、铝氧化物对P素的强烈吸附和包蔽是这类土壤P素生物有效性低的主要原因,P素释放与土壤的还原-溶解过程关系极其密切. 通过研究草酸对砖红壤的还原-溶解反应,以揭示溶液中c(Fe),c(Al)和c(P)以及pH的动态变化规律,阐明溶液pH条件以及2种陪伴金属阳离子(铝离子和铜离子)对Fe,Al和P释放数量的影响. 结果表明,在所研究的24 h反应时间内,溶液c(总Fe)在第12小时达到最大值后逐渐下降,pH在第12小时达到最大值后则保持不变;溶液c(Al)逐渐升高,而c(P)则表现出下降趋势. 这说明溶液中c(Fe),c(Al)和c(P)以及pH主要受土壤固相还原-溶解反应与离子表面吸附反应的相对强弱控制. 低pH条件有利于土壤还原-溶解反应的进行,促进Fe,Al和P释放到土壤溶液. 此外,溶液中c(Al)和c(P)差异明显,而c〔Fe(Ⅱ)〕和c(P)之间差异较小,表明草酸还原-溶解砖红壤过程中,Fe(Ⅱ)和P释放基本同步进行. 铝离子或铜离子对草酸还原-溶解砖红壤过程有抑制作用,可降低平衡溶液中c(P)和c〔Fe(Ⅱ)〕.      

Al与F的络合作用对土壤吸附Al和F的影响

研究了Al-F络合作用对土壤吸附Al和F的影响以及吸附前的溶液中铝化学形态的差异。提高Al或F的加入量将人别使分配在土壤溶液中的F或Al的数量增加，即Al-F络合作用地使Al和F在土壤固-液间的分配平衡向液相移动，土壤对Al-F络合物吸附程度很小，吸附前，3种不同F/Al比溶液中Al^3 ，AlF^2 的浓度随着F/Al比的增加逐渐降低，AlF2^ ,AlF3^0的浓度则逐渐升高，与土壤作用后，溶液中Al主要与AlF^2 ,AlF2^ 的形式存在，以AlF^2 的数量居多。     

酸性溶液中铝-氟反应动力学

研究了酸性溶液中铝氟反应的动力学，结果表明，铝氟之间的反应速率随温度和ｐＨ的升高而增加．低ｐＨ下以Ａｌ３＋＋Ｆ－＝ＡｌＦ２＋反应为主，较高ｐＨ下由于ＡｌＯＨ２＋参与反应及ＯＨ－的催化作用，反应速率加快．在铝的浓度比氟过量１０倍的情况下，铝氟之间的反应可以用一级反应动力学方程来拟合，即为假一级反应．当ｐＨ＜３８时，柠檬酸和草酸的存在使反应速度加快，而当ｐＨ＞３８时，有机酸使铝氟反应速度变慢．有机酸在不同的ｐＨ下存在不同的作用机制．     

不同土壤中氟赋存形态特征及其影响因素

采用连续化学提取法研究了15种土壤中氟的赋存形态特征. 土壤中氟的赋存形态按量的大小呈如下规律分布: 残余态可交换态>水溶态>有机态>无定形氧化铁态. 水溶态氟与铁锰结合态氟呈极显著正相关(r=0.7775^{* *}), 同时可交换态氟也与可交换态氟(r=0.5753^*)和有机态氟(r=0.5529^*)呈显著正相关. 对土壤中氟形态与土壤性质进行的逐步回归分析表明, 土壤pH值、有机质、粘粒、交换性钙是影响土壤氟形态分布的重要因素. 其中, pH值最为重要, 对水溶态氟和可交换态氟的影响大于其它土壤因子. 另外, 土壤母质对土壤中氟的赋存形态也有影响, 各种沉积物发育而成的土壤中水溶态氟和可交换态氟含量较比其它母质发育的土壤高.     

石灰、粉煤灰处理铅镉污染土壤的试验研究

试验模拟了Cd,Pb污染土壤,加入石灰、粉煤灰等浸出毒性,试验结果表明,加入质量分数为5％的石灰后,浸出液中的Cd,Pb浸出浓度最低,比模拟污土样品分别降低85．5％,45．2％,其它处理样品的浸出浓度和浸出率都较高,处理效果不理想。Cd,Pb污染土壤进入生活垃圾填埋场之前,添加少量石灰做预处理,是一种较好的方法。另外,浸提刺pH值对Cd,Pb的浸出影响很大。在浸提剂1#（pH值为4．93±0．05）和浸提刺2#（pH值为2．64±0．05）2种浸提剂下,Cd浸出浓度相差约30～40倍,Pb的浸出浓度相差约10～20倍。     

Effects of fluoride on the removal of cadmium and phosphate by aluminum coagulation

This study focuses on the effects of pH and fluoride at different molar ratios of fluoride to Al (R_F:Al) on the removal of cadmium (Cd²⁺) and phosphate by Al coagulation. Fluoride at R_F:Al ≥ 3:1 inhibits the removal of Cd over wide Al dose ranges from 5 to 10 mg/L as Al. The removal of phosphate decreases significantly at high R_F:Al of 10:1 whereas at lowered R_F:Al (i.e., ≤ 6:1), an adverse effect is observed only at insufficient Al doses below 2 mg/L. Fluoride shows inhibitive effects towards the removal of Cd at pH 7 and 8 and that of phosphate at pH 6. Fluoride decreases the ζ-potential in both systems, and the decreasing extent is positively correlated to the elevated R_F:Al. The Al fluoride interactions include the formation of Al–F complexes and the adsorption of fluoride onto Al(OH)₃ precipitates, i.e., the formation of Al(OH)_nF_m. Al–F complex formation inhibits Al hydrolysis and increases residual Al levels, and a more significant increase was observed at lower pH. Al–F complexes at high R_F:Al complicate the coagulation behavior of Al towards both negative and positive ionic species. Moreover, fluoride at low R_F:Al shows little effect on Al coagulation behavior towards Cd^2 + and phosphate, and the spent defluoridation adsorbent, i.e., aluminum (Al) hydro(oxide) with adsorbed fluoride at R_F:Al of below 0.1:1, may be reclaimed as a coagulant after being dissolved.     

密度分离法提取土壤中微塑料的优化

为探究一种简单、经济和可靠的微塑料分离提取手段,设立了11种(F1~F11)具有不同体积比的饱和NaCl和饱和NaI溶液的混合溶液,将混合液作为浮选液来提取土壤中的4种类型(聚乙烯,PE;聚苯乙烯,PS;聚氯乙烯,PVC;聚对苯二甲酸乙二醇酯,PET)微塑料,同时对浮选过程进行了改进.结果表明:当单独使用NaCl溶液浮选时,微塑料的总提取率为55.83%,但随着NaI所占体积比的不断增加,微塑料的总提取率基本呈上升趋势,在NaCl:NaI=1:1时总提取率超过了90%,在只有NaI的条件下总提取率高达96.67%;在F1~F11的任意条件下,PE和PS表现为较高的提取率,均超过了86.67%;PVC和PET在单独使用NaCl溶液浮选时提取率极低,在NaCl:NaI=1:1条件下提取率分别为93.33%和90%,接近单独使用NaI溶液浮选时的提取率;F1~F11任意条件下,低密度微塑料PE和PS的提取率之和均高于高密度微塑料PVC和PET的提取率之和,但在F6~F11条件下提取率差值不大.根据提取结果并结合经济成本等多方面因素考虑,建议使用NaCl:NaI=1:1的混合溶液来分离土壤中的微塑料.