锰铁氧体吸附及催化柠檬酸还原六价铬的过程及机理

本文探究了磁性纳米铁锰氧体(MnFe_2O_4)及其黏土矿物负载材料对六价铬(Cr(Ⅵ))的吸附作用,同时研究了锰铁氧体-柠檬酸溶液体系中,铁锰氧体催化柠檬酸还原Cr(Ⅵ)的机理.结果表明,MnFe_2O_4材料对Cr(Ⅵ)的吸附量随着吸附时间的增加而增加,在0—5 min内快速吸附并达到平衡,符合准二级动力学模型.伴随MnFe_2O_4负载量的增加,凹凸棒土负载铁锰氧体(ATP-Fe Mn)的吸附量大幅增加,ATP-FeMn14吸附量最大达到了29.2 mg·g~(-1),且吸附等温线均可用Langmuir方程或Freundlich方程拟合,属于单分子层吸附.MnFe_2O_4和负载ATP材料吸附Cr(Ⅵ)的最佳pH值为3—4,ATP-FeMn14对六价铬的去除率最高,最佳投加量为5 g·L~(-1).在铁锰氧体-柠檬酸体系中,溶液pH值是影响Cr(Ⅵ)的去除效率的重要因素,当溶液pH值在4和5时,Cr(Ⅵ)的去除率(76.5%、66.2%)显著高于其他处理;4 mmol·L~(-1)柠檬酸的处理去除率(89.8%)显著高于其他浓度柠檬酸的处理去除率;而在相同体系中,MnFe_2O_4的处理去除率(89.8%)显著高于其他研究材料.本研究表明铁锰氧体不仅对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能,在与有机酸共存时,还可以催化有机酸还原Cr(Ⅵ),降低Cr(Ⅵ)的环境风险.     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验,研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明,单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤,均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比,培养1-3个月后,单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%-18%、33.3%-46.1%和44.2%-57.7%;土壤交换态Zn含量分别降低54.4%-59%、100%和100%;土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%-14.7%、25.1%-33.7%和32.6%-43.9%;土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%-15.8%、59.7%-72.2%和43.2%-58.4%。     

堆肥和腐殖酸对土壤锌铅赋存形态的影响

通过实验室土壤培养实验，研究2种有机物质——腐殖酸和堆肥，单独或者复合应用对土壤中铅锌形态转化的影响。经过1～3个月的培养，发现单独添加腐殖酸和堆肥均可以显著改变土壤中Zn、Pb形态转化，使它们从容易被植物吸收利用的交换态和碳酸盐结合态向难以被植物吸收利用的有机结合态和残渣态转化。与对照相比，单独添加10%堆肥和5%腐殖酸并培养1～3个月后，导致土壤交换态Zn比重分别由38%～51%下降到14%～21%和26%～46%；铁锰氧化物结合态Zn比重分别由23%～34%提高到33%～56%和26%～45%；碳酸盐结合态Pb比重分别由12%～25%下降到1%～15%和2%～15%；残渣态Pb比重分别由12%～14%提高到32%～45%和20%～23%。其他结合态的Zn和 Pb比重也有不同程度的变化。说明堆肥和腐殖酸均可以固定土壤中的Zn和 Pb。而当两者一起使用时，可以中和它们各自所引起土壤pH的变化，而对重金属固定效率更明显增强。研究还发现，不管是腐殖酸还是堆肥，对Pb的固定效果均好于对Zn的固定。     

Cu对我国17种典型土壤硝化速率的影响

硝化作用是对土壤重金属生物毒性最敏感的微生物过程之一.采用室内模拟的方法,研究了Cu对我国17种典型土壤潜在硝化速率(PNR)的影响.结果表明:随着添加Cu浓度的升高,17种土壤的PNR均呈阶梯状降低,Cu可显著抑制土壤硝化作用;17种土壤EC50值(使PNR降低至对照一半所需Cu浓度)在73.4~2164.4mg·kg-1之间;土壤EC50分别与土壤pH、Mg和Ca含量呈显著正相关关系(p<0.05,p<0.01);PNR(0原始土样的硝化速率)与土壤粘度(<2μm)、Al含量呈显著负相关关系(p<0.01),与pH呈显著正相关关系(p<0.01);EC50、PNR0与阳离子交换量、土壤Cu背景值相关性不大.     

添加堆肥和赤泥对土壤生物有效性Cd和Zn的影响

采用土壤培养实验，研究添加堆肥和赤泥对土壤中Zn和Cd生物有效性的影响。结果表明，单独添加堆肥或赤泥以及赤泥和堆肥一起添加到土壤，均可以降低土壤中的交换态Cd和Zn含量以及生物有效态Zn和Cd含量。与对照相比，培养1~3个月后，单独添加堆肥、单独添加赤泥和同时添加赤泥与堆肥导致土壤交换态Cd含量分别降低14%~18%、33.3%~46.1%和44.2%~57.7%；土壤交换态Zn含量分别降低54.4%~59%、100%和100%；土壤生物有效态Cd含量分别降低11.8%~14.7%、25.1%~33.7%和32.6%~43.9%；土壤生物有效态Zn含量分别降低14.1%~15.8%、59.7%~72.2%和43.2%~58.4%。