多氯联苯在土壤/沉积物中的吸附方程

以三种天然土壤/沉积物为研究对象,研究了多氯联苯(PCBs)在样品中的吸附过程。结果表明,分配作用在吸附过程中起主导作用,Freundlich模型能较好地拟合三种土壤/沉积物的吸附方程,PCBs的吸附容量大小主要受样品中有机碳含量的影响,吸附量随着有机碳含量的增大而增大。     

酰胺类农药在白洋淀典型农田土壤上的吸附行为

采用振荡平衡法研究了5种常见的酰胺类农药(除草剂甲草胺、乙草胺、异丙甲草胺、丁草胺和杀菌剂甲霜灵)在白洋淀地区4种典型农田土壤中的吸附特性.酰胺类农药的吸附遵循Freundlich吸附等温式,吸附程度按丁草胺>甲草胺>乙草胺>异丙甲草胺>甲霜灵的次序减小.有机质含量最高的淀区泥李庄农田土壤对农药的吸附能力最强.酰胺类农药的有机碳吸附常数(logK∝)与辛醇-水分配系数(logK∝)显著相关,表明分配作用在农药的吸附中起着重要的作用.吸附自由能的变化为-8.24～-20.40kJ·mol-1.表明这5种酰胺类农药在白洋淀农田土上的吸附机理主要是物理吸附.图1,表5,参12.     

芜湖市区地表灰尘中黑碳含量分布特征

以芜湖市区为对象,分析其地表灰尘中有机碳(OC)和黑碳(BC)含量,了解人为活动对其积累的影响.研究发现,芜湖城市地表灰尘中有机碳含量范围为7.81-38.71g/kg,平均值为22.49g/kg,黑碳含量范围为1.75-31.36g/kg,平均值为10.77g/kg,二者含量均高于一般的土壤,但低于大气粒子中黑碳含量.三个区域BC/OC的平均值大小顺序为中心城区经济技术开发区高新技术开发;相关分析表明,地表灰尘中BC含量与有机碳积累呈正比,指示BC的可能来源.城市地表灰尘中BC的来源是矿物燃料燃烧,其分布状况受机动车辆化石燃料燃烧排放的颗粒物质影响.利用Kriging最优插值法制得的黑碳、有机碳空间分布图,呈现出芜湖市区地表灰尘中黑碳含量离工业区、交通繁忙区的距离越近,含量越高,空间分布的差异主要由于区域功能差异造成,与地表灰尘中有机碳的空间分布研究规律相似.     

大兴安岭北端地形因子对针叶林土壤黑碳储量的影响

【目的】气候变化对人类社会发展产生的影响受到了世界各国的广泛关注,提高森林生态系统的固碳潜力被认为是经济可行且有效减缓大气二氧化碳(CO₂)浓度的重要途径之一,大兴安岭地区森林生态系统的黑碳储量在全球碳循环和碳汇方面具有重要的作用。研究大兴安岭不同地形因子条件下土壤黑碳的储藏分布特征,为区域森林土壤黑碳储量准确估算和森林土壤固碳功能的定量评估提供参考依据。【方法】在大兴安岭北端寒温带针叶林区,按照坡位、坡向差异,对称设置20块样地,采集1 m剖面内不同发生层土样。采用氢氟酸(HF)和盐酸(HCl)处理的重铬酸盐氧化方法对土壤黑碳进行分离,探讨了地形因子(坡位、坡向和坡度)对黑碳(BC)分布的影响,并借助逐步回归分析量化各因子对土壤黑碳密度变异的相对影响程度。【结果】①研究区土壤黑碳密度(面密度)范围为0.02~3.64 kg/m²,腐殖质层密度最大,占全剖面的50.3%,具有明显的表层集聚效应;黑碳占有机碳的比例范围为3.7%~42.5%,除凋落物层外随深度增加呈不断增加的趋势,说明黑碳含量依土层减小的程度比有机碳含量依土层减少的程度小,对比非黑碳成分黑碳向下迁移的程度更大,其稳定性更强;各土层黑碳含量变化范围为0.24~59.13 g/kg,空间变异性较大。②坡位显著影响土壤黑碳含量和密度的分布,不同土层之间下坡位的黑碳含量均显示高于上坡位,下坡腐殖质层黑碳密度是上坡的2.21倍,其1 m剖面黑碳密度是上坡的1.91倍;不同土层间黑碳占有机碳比例均显示下坡位高于上坡位,而差异未达到显著水平;逐步回归显示,坡位对土壤黑碳数量分异的影响较大,可独立解释腐殖质层黑碳密度空间变异的42.1%、1 m剖面黑碳密度空间变异的46.0%。③坡向通过光照和温度的不同影响黑碳储量分布,总体看来,BC含量(除凋落物层和母质层)和BC密度(除凋落物层)均显示阳坡略高于阴坡,但差异不显著,故坡向对黑碳影响较小;腐殖质层土壤BC密度与坡度无显著相关性,而按上下坡分组统计比较淀积层和全部1 m剖面,则上下坡点位分群趋势明显,下坡BC密度与坡度呈显著正相关,上坡BC密度与坡度无显著相关性,坡度对黑碳分布的影响不及坡位大。【结论】大兴安岭林区黑碳储量丰富,BC主要存在于土壤表层并缓慢向下迁移,其生物化学惰性可有效促进碳固定,提升森林土壤碳汇能力。坡位是影响研究区域森林土壤黑碳分布的主控因子,在同一发生层内,不同坡位的土壤剖面间由于土壤理化性质、植被类型、地表径流冲刷作用等因素的各异导致黑碳含量和密度存在较大差异。研究结果可部分解释区域黑碳分布规律,并为碳汇林立地的选取与经营提供参考。     

不同土壤对水体中4-氯酚的吸附行为研究

采集不同土质土壤,以恒温振荡模拟土壤对4-氯酚的流动吸附,分光光度法测定,研究了4-氯酚在花土、草坪土、湖边泥土等不同种类土壤和同类不同成分配比土壤中的吸附行为。结果表明:4-氯酚与土壤溶液接触振荡前2~3h进行吸附阶段,很快吸附到土壤颗粒表面,吸附量迅速增加,溶液中4-氯酚浓度降低,吸附平衡时间约为3~6h。随着反应的进行,土壤中较易吸附的疏水位点逐渐被4-氯酚占据,4-氯酚开始向土壤内部不易吸附的疏水位点,吸附速度开始减缓,溶液中4-氯酚浓度变化不大。3种土壤中草坪土对4-氯酚的吸附能力最强;对于含不同配比腐殖酸的花土,随着腐殖酸的含量增加,土壤对4-氯酚的吸附能力也逐渐增强。4-氯酚在混土2中的吸附系数Kd为0.036mL/g,有机碳吸附常数KOC为4.235mL/g,具有很强的移动性;4-氯酚在花土中的吸附系数Kd为0.017 3mL/g,有机碳吸附常数KOC为2.477mL/g,具有很强的移动性;4-氯酚在泥土中的吸附系数Kd为1.55mL/g,有机碳吸附常数KOC为310.02mL/g,具有中等的移动性。     

高速公路沿线土壤黑碳含量特征

随着高速公路的建设和机动车辆的持续增长,高速公路对周边环境的影响越来越大 。以南京禄口机场高速公路沿线为研究对象,调查分析了距公路不同距离林地和荒地土壤的黑碳含量。结果表明:黑碳的集中扩散范围主要在高 速公路沿线50m内;林地和荒地土壤黑碳含量都表现为表层(0～10cm)的值高于表下层(10～30cm)的值,土壤黑碳主要集中在0～10cm的表层土中; 在10m处林地土壤的黑碳含量高于荒地的值,20、50m处土壤黑碳含量都是荒地的高于林地的值,林带对黑碳的扩散有一定的屏蔽吸收效果,可以减 少汽车尾气排放的黑碳对周围环境的影响范围。     

基于紫外-可见光谱和机器学习方法的溶解性有机质吸附预测模型研究

有机化合物在溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)上的吸附行为显著影响其环境归趋和生物有效性.以标化的DOM紫外-可见光谱和有机化合物的正辛醇-水分配系数为特征,运用随机森林算法,建立有机碳标化分配系数(KOC)的预测模型.结果显示,随机森林模型在全部来源DOM上的预测精度显著高于目前普遍使用的线性自由能模型,但略低于两相体系模型.随机森林模型对土壤和泥炭来源的DOM吸附预测精度显著优于其他模型,说明随机森林模型具有很好的适用性.根据随机森林模型输出的特征重要性,发现模型学习到了表征DOM分子量大小、腐殖化程度以及苯环上取代基类型的光谱特征.通过特征选择,发现模型使用少数重要性较高的特征可以达到使用全谱的效果,即使在只选取两个波长时,预测精度依然显著优于线性自由能模型.由于DOM的紫外-可见光谱可原位实时分析,基于紫外-可见光谱和机器学习方法的预测模型未来可进行原位及高通量KOC时空规律解析,从而实现更准确更精细的风险评估与管理.     

开封市城市土壤有机碳含量和密度的变化分析

城市土壤有机碳是全球碳循环的重要环节,对全球环境变化具有一定的影响. 在野外调查和样品分析的基础上,讨论了开封市1994年和2006年土壤有机碳含量和密度的变化. 结果表明:(1)2006年土壤表层有机碳含量、密度和剖面有机碳密度基本都比1994年有所增加,增幅分别为0.99～28.19 g/kg、0.12～23.39 kg/m2和0.39～7.59 kg/m2. (2)各剖面的有机碳含量都随深度的增加而降低. 1994年有机碳含量的垂直变化和缓,2006年垂直变化较剧烈. (3)土壤有机碳含量和密度的垂直分布在剖面点之间存在差异. (4)土地利用方式的变化可以改变有机碳在土壤中的贮存与分布. 农业土壤向城市土壤的转变,会增加表层有机碳含量并干扰有机碳沿剖面垂直递减的分布规律.     

黑碳对有机污染物环境行为的影响

黑碳是化石燃料及生物质不完全燃烧的产物,广泛分布于大气、水体、土壤、冰雪等环境介质中。鉴于黑碳在气候效应、大气质量以及人体健康等方面的重要影响,近几十年来引起了研究者的关注。本文综述了黑碳的来源、性质及其在多种环境介质中的浓度,并重点阐述了黑碳对有机污染物吸附及降解作用的影响,这有助于揭示黑碳在有机污染物环境归趋及其生物可利用性方面的重要作用,也可为全球气候变化和环境污染防治提供理论依据。     

有机磷杀螺增效剂在不同土壤中的吸附作用

有机磷杀螺增效剂可对日本血吸虫中间宿主钉螺有杀灭增效作用,其进入环境后可被土壤或其他生物吸附,对生态系统具有潜在的危害。测定和比较了16种有机磷杀螺增效剂在东北黑土及安庆宿县黄棕壤2种土壤中的有机碳吸附系数(KOC),应用碎片分子连接性指数(FMCIs)和线性溶剂化能参数(LSERs)对其进行了定量结构-性质相关(QSPR)分析,得到了几组预测效果较好的模型。由FMCIs得到的方程,具有较好的相关性,应用LSERs得到的方程,具有较少的描述符,且描述符具有一定的物理意义,预测模型的建立可为该类化学品生态风险评价提供基础数据。     

溶解性有机质对黑炭吸附和解吸苯并[a]芘的影响

通过静态吸附实验,研究了3种不同类型的溶解性有机质（L-苯丙氨酸、蛋白胨和柠檬酸）对苯并[a]芘（BaP）在黑炭表面吸附解吸的影响.结果表明,3种溶解性有机质的存在均会增加BaP在黑炭表面吸附的非线性程度.L苯丙氨酸和蛋白胨的存在均可以抑制BaP在黑炭表面的吸附,同时促进了BaP的解吸,这主要取决于L-苯丙氨酸和蛋白胨对BaP的增溶作用.但是由于BaP可以分配到黑炭表面吸附态的蛋白胨中,在相同添加浓度下,L-苯丙氨酸对BaP吸附的抑制作用更强.与L-苯丙氨酸和蛋白胨相反,柠檬酸的存在增加了BaP在黑炭表面的吸附并减小了吸附过程的可逆性,这主要是由于吸附在黑炭表面的柠檬酸对BaP的吸附作用.当柠檬酸的浓度从0 mg· L-1增加到50和100 mg·L-1时,BaP的吸附能力参数Kd值（在ce=100 μg·L-1下）分别从119 268 mL·g-1升高到134 877和180 639mL·g-1,解吸滞后指数H分别从0.44减小到0.41和0.39.本研究为预测多环芳烃在溶解性有机质污染的环境中的分布特征和最终归趋提供了理论依据.     

有机物添加对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响

【目的】 探讨添加不同类型有机物对油松林土壤有机碳组分及土壤呼吸的影响,为预测山西太岳山油松林生态系统中土壤的碳收支平衡提供参考。【方法】 采用随机区组设计,以山西太岳山油松林地表的平均自然凋落物量为标准,向油松林地0~20 cm土壤中分别添加生物炭(BC)、玉米秸秆(JG)、辽东栎叶(LD)和油松叶(YS)等4种类型有机物,使用LI-8100 CO₂通量全自动测量系统对有机物添加条件下的土壤呼吸速率进行连续测定,并对各处理的土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(MBC)、易氧化碳(ROC)、可溶性有机碳(DOC)含量进行监测,结合土壤呼吸与土壤有机碳及其组分之间的关系,探讨添加有机物对山西太岳山油松林土壤呼吸及碳组分的影响。【结果】 ①向土壤中添加BC显著降低了土壤呼吸速率,添加JG后土壤呼吸速率较CK显著提高了11.67%。,其余处理与CK差异不显著。在2014年7—11月和2015年5—10月,不同添加物处理间土壤呼吸速率从大至小表现为JG>LD >YS>CK。②有机物添加下土壤SOC含量随时间的增加有上升的趋势,在2014年8月,添加JG后显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加BC显著提高了土壤MBC含量,添加LD和YS显著提高了土壤SOC和MBC含量。在2014年10月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC、ROC、DOC含量,添加LD显著提高了土壤MBC和ROC含量,添加YS显著提高了土壤SOC、MBC含量。在2015年3月,添加JG显著提高了土壤SOC、MBC和ROC含量,添加LD显著提高了土壤ROC含量。2015年5月,添加JG显著增加了土壤MBC含量。③与对照相比,添加BC后土温10 ℃时的土壤呼吸速率(R₁₀)显著降低了18.01%,添加YS后R₁₀显著增加了30.88%,添加其他有机物对温度敏感性系数(Q₁₀)和R₁₀没有显著影响。④土壤呼吸速率与土壤温度、SOC、MBC、ROC和DOC含量显著正相关。【结论】 添加有机物显著影响土壤碳动态和土壤温湿度,这些都会对土壤CO₂排放产生显著影响,添加JG对土壤有机碳及其碳组分的提高效果最显著,但土壤呼吸速率最高,不利于碳的储存;添加LD可增加土壤活性有机碳含量,短期内可明显改善土壤有机碳库质量;添加BC可在短期内提高土壤微生物生物量碳含量,并显著降低土壤呼吸速率,减少土壤CO₂排放的效果最好。     

Preservation of black carbon in the shelf sediments of the East China Sea

Concentrations and carbon isotopic(14C,13C) compositions of black carbon(BC) were measured for three sediment cores collected from the Changjiang River estuary and the shelf of the East China Sea. BC concentrations ranged from 0.02 to 0.14 mg/g(dry weight) ,and accounted for 5% to 26% of the sedimentary total organic carbon(TOC) pool. Among the three sediment cores collected at each site,sediment from the Changjiang River estuary had relatively high BC contents compared with the sedi-ments from the East China Sea shelf,suggesting that the Changjiang River discharge played an im-portant role in the delivery of BC to the coastal region. Radiocarbon measurements indicate that the ages of BC are in the range of 6910 to 12250 years old B.P.(before present) ,that is in general,3700 to 9000 years older than the 14C ages of TOC in the sediments. These variable radiocarbon ages suggest that the BC preserved in the sediments was derived from the products of both biomass fire and fossil fuel combustion,as well as from ancient rock weathering. Based on an isotopic mass balance model,we calculated that fossil fuel combustion contributed most(60%―80%) of the BC preserved in these sediments and varied with depth and locations. The deposition and burial of this "slow-cycling" BC in the sediments of the East China Sea shelf represent a significant pool of carbon sink and could greatly influence carbon cycling in the region.     

批实验中土壤对阿特拉津吸附的差异性研究

通过大量的批实验来确定阿特拉津在不同土壤样本中的吸附参数,并对各土壤特性与吸附参数的相关性进行统计分析．结果表明,吸附参数仅与土壤有机碳含量极显著正相关,超过80％的阿特拉津吸附参数的空间差异可由土壤有机碳含量的空间差异来解释;吸附参数服从正态分布．方差分析表明,阿特拉津在土壤中的吸附表现出很强的空间差异,在不同地点的阿特拉津吸附参数无显著区别,而在不同的深度差别显著．     

改性膨润土对水中敌百虫和敌敌畏的吸附性能研究

研究了用季铵盐阳离子表面活性剂四甲基氯化铵（TMAC）、四乙基氯化铵（TEAC）和十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）改性的膨润土对有机磷农药敌百虫和敌敌畏的吸附性能。结果表明，用阳离子表面活性剂改性的膨润土的层间距和有机碳含量与改性时所用表面活性剂种类有关；改性膨润土对水中敌百虫和敌敌畏的吸附能力优于原土，并且吸附量随阳离子表面活性剂碳链的增长而增大；同一长链阳离子表面活性剂改性的膨润土对敌敌畏的吸附能力大于敌百虫；温度升高不利于敌百虫和敌敌畏在改性膨润土上的吸附。     

表面活性剂对多壁碳纳米管吸附磺胺二甲嘧啶的影响

碳纳米材料在吸附有机污染物方面有很好的应用前景,表面活性剂和抗生素是近年来倍受关注的两类新兴有机污染物.以多壁碳纳米管(MWNTs)为吸附剂,磺胺类抗生素磺胺二甲嘧啶(SM2)为模型化合物,采用批量平衡法研究了表面活性剂共存时对SM2在MWNTs上吸附行为的影响.实验表明:准二级动力学方程能很好地描述SM2在MWNTs上的吸附动力学过程;在吸附等温线实验中,阳离子表面活性剂CTAB在低浓度时抑制SM2在MWNTs上的吸附,高浓度时显著促进SM2的吸附,而阴离子表面活性剂SDBS及非离子表面活性剂Tween-60均对SM2在MWNTs上的吸附起到抑制作用;在离子强度对CTAB和SM2竞争吸附的影响实验中发现,离子强度越高,CTAB对SM2在MWNTs上吸附的促进作用越强.     

北京市冬季PM2.5中碳组分的测量与分析

使用两台较先进的仪器,Aethalometer和Sunset碳分析仪(TOT),同时同地检测北京大气PM_2.5的碳组分。实验发现：两台仪器的监测结果有较好的线性相关性和一致性(R²=0.80);EC（Elemental Carbon）和OC（Organic Carbon）有较好的线性相关性(R²=0.82);OC/EC的比值白天较夜间高、正常天气较逆温天气较高、逆温天气下白天与夜间差别不大,OC/EC平均值约4.76;并分析了用OC/EC的比值大于2判断是否存在二次污染的片面性。     

憎水有机物在土壤有机质中的吸附

针对憎水有机物在土壤有机质的非线性吸附行为还不完全清楚的状况,通过研究菲、萘和二甲苯等有机化合物在土壤,以及从其中分离出来的腐殖质、腐殖酸和碱提取后的土壤的吸附行为进行研究,讨论非线性吸附的机制.吸附等温线的非线性程度按如下顺序变化腐殖酸＜土壤＜腐殖质＜碱提出土.脂肪碳富集的腐殖质的等温吸附行为表现出很强的吸附亲和性含量以及高的非线性.文章最后采用了无定型脂肪碳的固结概念模式来解释这些吸附行为.     

生物炭对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的单一及竞争吸附研究

分别以玉米秸秆、牛粪为原料,在500oC氮气保护的无氧气氛下热解生成玉米秸秆生物炭(BC)和牛粪生物炭(DMBC),分别探讨两种生物炭对水溶液中4种二价重金属离子(Cu~(2+),Pb~(2+),Ni~(2+)和Cd~(2+))的单一吸附效果,并进行4种重金属在生物炭上的竞争吸附实验,探讨金属离子间在生物炭上的相互作用关系。结果显示,两种生物质原料具有不同的元素组成,BC具有较大的比表面积,DMBC的平均孔径更大。在单一吸附过程中,BC对金属的吸附动力学过程具有相似性,而DMBC对不同金属的吸附速率差异较大。4种重金属离子在生物炭上的等温吸附过程可以用Langmuir方程较好地拟合,吸附容量的顺序为:Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)Ni~(2+)。通过金属之间的竞争吸附实验,发现在生物炭上Pb~(2+)的竞争吸附能力最强,Cu~(2+)次之,而Ni~(2+)和Cd~(2+)竞争吸附能力较弱,其吸附过程容易受到其他二价金属离子的抑制。