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有机修饰塿土表面特性的研究Ⅰ.CEC和比表面 总被引：1，自引：0，他引：1
污染物在土壤中的行为与土壤的表面化学特性密切相关,研究土壤的表面化学特性对于从微观领域了解污染物行为及其变化规律,采取有效措施减轻并消除土壤中污染物的危害,保护土壤环境和人体健康具有重要意义。为了增强土壤对有机污染物的吸附固定,国内外开始研究应用阳离子型表面活性剂对黏土矿物或土壤进行修饰,使土壤的表面性质由亲水性转变为疏水性,增大对土壤中有机污染物的吸附能力[1,2],研究表明,利用阳离子型表面活性剂修饰黏土矿物或土壤,可以显著增强土壤对水中有机污染物的吸附固定能力[3~7],但对于重金属离子却具有不同的作用[8~11]。土壤胶体的比表面、离子交换能力是与土壤对污染物吸持直接相关的土壤表面性质 相似文献
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土壤表面电荷特性是土壤十分重要的表面特性参数,其不但与土壤溶液中阴阳离子的吸附与解吸具有直接的关系,同时土壤中的离子扩散、土壤有机-无机复合体的形成以及土壤的水分性状在不同程度上也均受到土壤胶体表面电荷性质的影响。近年来国内外开始研究应用阳离子型表面活性剂对黏土矿物或土壤进行修饰,以增大对土壤中有机污染物的吸附能力[1,2],由于采用表面活性剂能够使得土壤的表面疏水性增加而亲水性减弱,其表面电荷性质也必然发生相应的变化,而这种变化对土壤中有机、重金属污染物的吸附固定将会产生本质的影响[3~7]。因此,研究土壤表面修饰后土壤电荷特性的变化,对于深入了解土壤表面修饰的机理,从理论上探讨修饰土样对于 相似文献
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生物质炭对有机污染物的吸附及机理研究进展 总被引：5，自引：0，他引：5
生物质炭是一种利用废弃生物质材料在缺氧或厌氧环境中热化学转换制备的多孔级富碳固体材料。因其吸附能力强,制备原料来源广泛,生产成本低且环境友好等优点受到学术界越来越多的关注。探究生物质炭对有机污染物的吸附机理和规律,对于评估其环境行为和应用价值至关重要。着重综述了目前研究报道的生物质炭吸附有机污染物的吸附机理,包括分配作用、表面吸附作用和孔隙截留等。一般低温生物质炭对非极性有机物的吸附机制以分配作用为主,这种非竞争性吸附机理可以解释高浓度有机污染物在生物质炭上的吸附过程。表面吸附是一种非线性竞争性吸附作用,是有机污染物在生物质炭表面有效吸附位点上形成静电作用或通过氢键、离子建、π-π相互作用等结合的过程。孔隙截留是另一种生物质炭固定有机污染物的微观机制,有机污染物在孔隙内部的分配和吸附也是生物质炭吸附能力的重要体现。而在实际复杂的污染环境中,各类生物质炭对有机污染物的吸附过程需要多种机制共同解释。此外,本文对吸附机制的影响因素进行了分析和总结,生物质炭自身理化特性决定了其应用价值,生物质炭的性质与有机污染物的极性、芳香性和分子大小等相匹配才能更好地实现吸附固定,不同的吸附环境如吸附介质、p H和共存离子等也会对吸附机制和吸附效果产生影响。最后,文章进一步探讨了生物质炭吸附有机污染相关研究未来应着重解决的问题,以及生物质炭在有机污染土壤修复中的应用前景。 相似文献
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蚯蚓通过取食、排泄、分泌黏液、挖掘洞穴等活动,可显著改善土壤结构,提高土壤肥力。为探究蚯蚓与有机物料不同配施方式对茶园土壤肥力的调控效果与机理,设计5个处理组:不施肥(CK),不施肥+蚯蚓(BE),菜籽饼+蚯蚓(CE),茶树修剪物+蚯蚓(JE),生物质炭+蚯蚓(TE),分别进行室内模拟实验。结果显示,与不施肥(CK)相比,接种蚯蚓(BE)处理使土壤的总碳含量呈升高趋势;添加有机物料(CE、JE、TE)三个处理的土壤的全碳、全氮含量、有机质含量均高于BE组,其中TE处理最高。单独接种蚯蚓处理可提高土壤总有机质含量,接种蚯蚓配施有机物料对提高土壤肥力有明显作用,其中茶生物质炭与蚯蚓共同作用效果最好。经过3个月的培养,5个处理中土壤pH均呈降低趋势,其中BE组pH降低最大(6.81到5.82)。在采用同步辐射红外显微成像技术(SR-FTIR)对土壤微团聚体中矿物-有机复合体进行表征后,结果显示土壤团聚体中多糖、蛋白质、脂肪和黏土矿物均呈高度异质性分布,CE和JE组中黏土矿物与大分子有机物具有较高的分散性;黏土矿物与多糖的分布模式较为相似,而黏土矿物与蛋白质类物质、脂肪的分布模式有较大差异,且这种分布模式不受蚯蚓与有机物料互作的影响。各处理土壤团聚体的黏土矿物和有机官能团的相关性决定系数R2由小到大均依次为:黏土矿物-蛋白质、黏土矿物-多糖、黏土矿物-脂肪,表明黏土矿物与大分子有机物的亲和性有差异,且不受蚯蚓与有机物料互作的影响。 相似文献
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采用元素分析、X射线衍射分析（XRD）、同步辐射扫描透射显微术（STXM）等手段,表征湖南祁阳红壤中颗粒态有机质(Particle organic matter, POM)和有机矿物复合体（Organo-mineral complexes, OMC）的元素组成、矿物组成,以及Cu(Ⅱ)在土体土壤（Bulk soil,BS）和OMC表面的吸附行为、元素微区分布和分子固定机制,以明确实际土壤系统有机矿物复合体对铜吸附的能力及其固定机制。元素分析、XRD结果表明,土体土壤主要由OMC组成,富含黏土矿物,且所含有机质矿化度较BS和POM组分高。等温吸附实验结果表明,BS和OMC等温吸附曲线符合Langmuir和Freundlich方程,BS及OMC对Cu(Ⅱ)吸附等温线类似,且理论最大吸附量相当,说明供试土壤对Cu(Ⅱ)的吸附主要由OMC决定。STXM在亚微米尺度上表征了BS和OMC吸附样品中Cu与C、 Fe、Al、Si的微区分布特征,发现Cu在红壤中分布具有空间异质性,Cu主要与羧基碳与铁氧化物形成的有机矿物复合体相结合,控制着红壤中Cu(Ⅱ)的形态分布与有效性。 相似文献
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土壤有机质对疏水性有机污染物的非线性吸附及其影响因素 总被引：3，自引：1，他引：2
土壤有机质(SOM)是土壤的重要组成部分,它对疏水性有机污染物(HOCs)的吸附作用对污染物在环境中的迁移转化有着至关重要的影响。近年来的一些研究表明,HOCs在SOM上的吸附行为并不严格地符合传统的线性分配模型。本文综述了近年来一些学者提出的SOM对HOCs的非线性吸附作用的机制及其影响因素,认为SOM的组成和结构均对HOCs的吸附有着重要的影响。SOM吸附在土壤矿物表面后,其结构或各组分的比例发生了改变,从而对其本身的吸附作用产生影响。溶液的化学环境(主要是阳离子)会对SOM的结构和吸附作用产生影响,特别是当溶液中存在一些过渡金属(如,铜或银)的离子时,共吸附的金属离子可能会与多环芳烃类分子形成阳离子-π键的作用,从而促进多环芳烃类物质在SOM上的吸附。 相似文献
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矿物对溶解性有机质及其不同组分的吸附作用 总被引：1，自引：0，他引：1
溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)在土壤矿物表面的吸附控制着其在土壤中的迁移,会影响土壤/矿物对重金属、有机污染物等的传质过程[1～3]。已往资料揭示,土壤中黏土矿物是DOM的重要吸附质;但迄今,有关DOM在不同类型黏土矿物表面吸附的差异及机制尚很不清楚。另外,不同DOM组分在土壤矿物上的吸附各异,土壤矿物对DOM不同成分的吸附具有选择性;因此分离DOM不同组分,分别研究其在土壤矿物上的吸附有助于揭示DOM与土壤矿物的结合机理,但该研究尚待深化。此外,目前研究中DOM多以土壤中提取的为主[4],对于因污泥农用等农业管理措施而从外部引入土壤的DOM的研究还较 相似文献
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《土壤学报》2021,(3)
采用共沉淀法制备磁性海泡石(MST)、磁性沸石(MZT)和磁性凹凸棒石(MAT),并以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)对其进行改性,以X射线衍射(XRD)对不同吸附剂材料进行表征分析,通过批处理法比较不同磁性黏土矿物经BS-12改性后对苯酚的吸附特征,同时考察温度、pH和离子强度对BS-12改性磁性黏土矿物吸附苯酚的影响。结果表明,三种黏土矿物原样和磁化样对苯酚的吸附能力分别呈NATNSTNZT、MATMSTMZT的大小顺序,磁化对凹凸棒石的苯酚吸附能力影响最大,这与Fe3O4在凹凸棒石上的覆盖度较高有关。经BS-12改性后,三种改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附量均随改性比例的增大而增加,具有一致性;三种磁性黏土矿物中,BS-12改性对磁性海泡石的苯酚吸附能力提升最多,这与BS-12在磁性海泡石的改性率较高有关。温度和溶液初始pH的升高不利于BS-12改性磁化样对苯酚的吸附,但离子强度的增加对BS-12改性磁化样吸附苯酚具有促进作用。BS-12改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附以疏水分配作用为主,吸附能力取决于有机碳含量。三种改性磁性黏土矿物中,BS-12改性磁性凹凸棒石上的有机碳含量最高,对苯酚的吸附能力最强,且吸附受温度、pH和离子强度的影响最小。 相似文献
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采用共沉淀法制备磁性海泡石（MST）、磁性沸石（MZT）和磁性凹凸棒石（MAT）,并以两性表面活性剂十二烷基二甲基甜菜碱（BS-12）对其进行改性,以X射线衍射（XRD）对不同吸附剂材料进行表征分析,通过批处理法比较了BS-12改性不同磁性黏土矿物对苯酚的吸附特征,同时考察了温度、pH和离子强度对不同磁性黏土矿物间及不同改性比例下吸附苯酚的影响。结果表明,三种黏土矿物原样和磁化样对苯酚的吸附能力分别呈NAT＞NST＞NZT、MAT＞MST＞MZT的大小顺序,磁化对凹凸棒石的苯酚吸附能力影响最大,这与Fe3O4在凹凸棒石上的覆盖度较高有关。经BS-12改性后,三种改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附量均随改性比例的增大而增加,具有一致性;三种磁性黏土矿物中,BS-12改性对磁性海泡石的苯酚吸附能力提升最多,这与BS-12在磁性海泡石的改性率较高有关。温度和溶液初始pH值的升高不利于BS-12改性磁化样对苯酚的吸附,但离子强度的增加对BS-12改性磁化样吸附苯酚具有促进作用。BS-12改性磁性黏土矿物对苯酚的吸附以疏水分配作用为主,吸附能力取决于有机碳含量。三种改性磁性黏土矿物中,BS-12改性磁性凹凸棒石上的有机碳含量最高,对苯酚的吸附能力最强,且吸附受温度、pH和离子强度的影响最小。 相似文献
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土壤矿物作为土壤重要活性组分，可驱动土壤有毒有机物化学转化，降低污染风险。以往土壤矿物与有毒有机物界面行为研究主要集中于水环境或矿物悬浊液体系，然而实际环境中土壤及其矿物常处于干燥、湿润等水分非饱和状态。近年来，水分非饱和条件下土壤矿物界面有毒有机物转化及机制已成为研究热点，相关研究获得一系列新发现。低含水量铁锰矿物、黏土矿物和金属离子饱和黏土矿物能驱动多环芳烃、抗生素等疏水性有毒有机物化学转化。水分非饱和环境会减弱矿物界面水分子与有毒有机物竞争活性位点，并使矿物发生脱水、向高活性结构转变。此外，土壤矿物水分状态也会影响有毒有机物转化产物，水分非饱和环境更有利于持久性自由基和卤代二噁英等中间产物的形成和稳定。以往研究认为，电子转移反应是土壤矿物界面有毒有机物转化机制，随着检测技术与理论计算的发展，自由基催化和水解作用机制逐渐被发现，相关机制研究精准至矿物晶型和晶面层面。虽然水分非饱和条件下土壤矿物界面有毒有机物转化及机制已逐渐清晰，但其研究广度和深度有待进一步拓宽和加深。建议未来在实际水分非饱和土壤和矿物中开展有毒有机物转化研究，深入探究还原转化过程，研发原位反应装置及检测方法，尝试从微纳米尺度和分子水平解析有毒有机物在矿物界面转化机制。 相似文献
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农田土壤中生物质炭的老化及其对有机污染物吸附-解吸影响的研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
生物质炭独特的表面性质、形貌结构及丰富而离散的孔隙系统使其对有机污染物具有良好的持留与吸附作用,可望用于土壤污染控制与修复。在田间条件下,进入土壤的生物质炭自身不稳定组分会发生转化、淋溶,并与土壤发生相互作用出现老化现象,导致生物质炭的化学与物理性质发生显著变化。生物质炭在土壤中的老化过程具有复杂性和多样性,主要包括:生物质炭化学性质的变化,如无机元素的流失、表面官能团组成的变化以及部分矿化反应;生物质炭物理性质的改变,主要是土壤有机质和矿物质对生物质炭的包覆作用造成生物质炭的孔隙特征发生改变。生物质炭在土壤中的老化可能会导致有机污染物的吸附-解吸行为发生改变,且受土壤、生物质炭以及污染物性质的影响较大。本文综述了生物质炭在农田土壤中的老化机理及主要影响因素研究方面的进展,总结了生物质炭在土壤中的老化对有机污染物吸附-解吸行为的影响,提出了尚待解决的相关前沿科学问题。 相似文献
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挥发性氯代烃(Volatile chlorinated hydrocarbons,VCHs)是工业污染场地的常见污染物,在非饱和带存在于土壤气相、水相、固相或以高密度非水相液体(Dense non-aqueous phase liquids,DNAPL)的形式存在,形成一个动态平衡系统。土壤对VCHs的吸附不仅影响土壤中的污染物浓度,而且极大地影响VCHs的迁移转化行为。根据VCHs在土壤中的吸附机制,可以对土壤中的VCHs浓度进行预测,优化各种模型参数,指导污染修复及管理工作。本文总结了VCHs在非饱和带土壤中的相间分配特征,吸附机制及其影响因素,特别探讨了土壤有机碳、矿物及水分对吸附的影响,提出了当前研究中存在的问题,并对将来研究进行了展望。 相似文献
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土壤矿物对有机质的吸附与固定机制研究进展 总被引：7，自引：1，他引：6
鉴于土壤有机质在生态系统及碳储存方面的重要性,关于土壤矿物对土壤有机质的吸附与固定机理方面的研究越来越受到了学术界的广泛关注。本文综述了近年来报道较多的土壤矿物对土壤有机质的吸附机制,以及主要影响因素。在众多矿物类型中,水合铁、铝氧化物及黏土矿物对有机质的吸附性较强,配体交换、络合、氢键、阳离子桥接、缩合及范德华力作用是土壤矿物与有机质之间的主要作用机制。土壤pH是影响矿物表面电荷及吸附位点的关键因素,进而影响矿物对有机质的吸附。土壤矿物表面的有机质含量对其继续吸附有机质具有一定的影响。吸附态有机质大多呈层状结构,越接近矿物表面的有机质与土壤矿物的结合越紧密。土壤有机质的稳定性受有机质与矿物间的作用力影响,一般而言,以化学键合吸附在矿物表面的有机质最稳定,其次为直接与矿物表面作用的电子"供体-受体"机制,范德华力和静电作用稳定性较差。近年来,随着分析设备和技术的进步,一些新的表征与探测方法(如热重分析、差示扫描量热法、傅里叶转换红外光谱、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描透射X射线显微镜、中子散射技术等)被用于"矿物-有机质"结合机制的研究中,这些新手段毫无疑问会帮助更好地认识矿物与有机质间的作用机理。关于微生物在矿物吸附有机质、"矿物-有机质"复合体形成和演化过程中所起的作用,研究相对较少,但很明显这是至关重要的。 相似文献
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Soils are the central organizer of the terrestrial ecosystem. Their colloidal and particulate constituents, be they minerals, organic matter, and microorganisms, are not separate entities; rather, they are constantly interacting with each other. Interactions of these components control biogeochemical reactions, namely, the formation of short-range-ordered metal oxides, catalysis of humic substance formation, enzymatic stability and activity, mineral transformation, aggregate turnover, biogeochemical cycling of C, N, P, and S, and the fate and transformation of organic and inorganic pollutants. Furthermore, the impacts of mineral–organic matter–microorganism interactions and associated biogeochemical reactions and processes on biodiversity, species composition, and sustainability of the terrestrial ecosystem deserve close attention for years to come. This paper integrates the frontiers of knowledge on this subject matter, which is essential to uncovering the dynamics and mechanisms of terrestrial ecosystem processes and to developing innovative management strategies to sustain ecosystem health on the global scale. 相似文献
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持久性有机污染物是目前已知对人类生存威胁最大的一类污染物,已经证实有些畜禽粪便等有机肥中存在持久性有机污染物,特别是一些抗生素类污染物。这些污染物通过施肥进入农业土壤,进而进入食物链,危害人类身体健康。然而人们并没有意识到有机肥料中的相关污染问题。我国国内尚没有关于农田环境、有机肥料、农作物的抗生素类等有机污染的研究报道,国内外文献也少见报道抗生素类等有机污染物对作物生长发育的影响。开展有机肥料中持久性有机污染物的环境安全、演变趋势和控制原理研究,是我国环境安全、履行斯德哥尔摩公约、应对WTO绿色贸易壁垒、促进可持续发展的重大需求。本文概述了持久性有机污染物的内涵、与有机肥料的关系,介绍了抗生素类有机污染物的研究现状,提出了未来的应对策略。 相似文献
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Xinhong GAN Ying TENG Jian XU Ning ZHANG Wenjie REN Ling ZHAO Peter CHRISTIE Yongming LUO 《土壤圈》2022,32(2):246-255
Clay minerals play an important role in biogeochemical cycling. Here, kaolinite and montmorillonite, the two most abundant and widespread clay minerals with typical layered structures, were selected to investigate and compare their effects on the biodegradation of benzo[a]pyrene (BaP) by Paracoccus aminovorans HPD-2 and to investigate the underlying interface mechanisms. Overall, the BaP degradation efficiency was significantly higher 7 d after montmorillonite addition, reaching 68.9% (P < 0.05), when compared with that of the control without addition of clay minerals (CK, 61.4%); however, the addition of kaolinite significantly reduced the BaP degradation efficiency to 45.8%. This suggests that kaolinite inhibits BaP degradation by inhibiting the growth of strain HPD-2, or its strong hydrophobicity and readily agglomerates in the degradation system, resulting in a decrease in the bio-accessibility of BaP to strain HPD-2. Montmorillonite may buffer some unfavorable factors, and cells may be fixed on the surface of montmorillonite colloidal particles across energy barriers. Furthermore, the adsorption of BaP on montmorillonite may be weakened after swelling, reducing the effect on the bio-accessibility of BaP, thus promoting the biodegradation of BaP by strain HPD-2. The experimental results indicate that differential bacterial growth, BaP bio-accessibility, interface interaction, and the buffering effect may explain the differential effects of the different minerals on polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation. These observations improve our understanding of the mechanisms by which clay minerals, organic pollutants, and degrading bacteria interact during the biodegradation process and provide a theoretical basis for increasing the biodegradation of soil pollutants by native microorganisms under field conditions. 相似文献
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环境矿物材料在土壤环境修复中的应用研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
环境矿物材料(包括天然矿物及改性和人工合成矿物等材料)已经广泛应用到有机污染、重金属污染及病毒污染土壤中。本文在回顾环境矿物材料研究进展的基础上重点综述了环境矿物材料在修复重金属、有机污染物和病毒污染土壤中的应用。其中,重点论述了硅酸盐矿物、磷灰石、金属氧化物等天然矿物材料,以及改性和人工合成矿物材料在修复重金属污染土壤中的应用效果及其机理;同时阐述了硅酸盐矿物和金属氧化物在修复有机污染和病毒污染土壤中的应用效果及其机理;最后展望其主要研究方向。 相似文献
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近些年来,环境中的微塑料污染引起了全世界的广泛关注。微塑料具有比表面积大、吸附力强等特点,其易与环境中的典型污染物(如有机污染物和重金属)相互作用,改变这些污染物的环境行为。明确微塑料对有机污染物和重金属的吸附解吸作用过程和机制,对于明确有机污染物和重金属的环境行为及毒性效应的相应变化具有重要的意义。本文系统综述了微塑料对有机污染物和重金属吸附解吸作用的研究进展,着重从微塑料性质(类型、形貌特征、表面官能团、极性、吸附位点、结晶度、老化程度)、污染物性质(表面官能团、疏水性、极性、浓度、形态等)以及环境因素(温度、pH、盐度、离子强度、表面活性剂、微生物膜)3个方面,系统分析了微塑料对典型污染物吸附解吸的作用过程和机理。微塑料对有机污染物和重金属的吸附解吸主要受表面吸附、孔隙填充、络合作用以及疏水作用等的影响。微塑料对污染物的吸附动力学绝大部分符合动力学(准)二级模型,部分符合一级动力学;吸附等温线基本符合Frendlich模型、Langmuir模型和Henry模型,部分符合线性模型和复合模型。未来应加强微塑料对一些新型污染物吸附解吸方面的研究工作,进一步明确微塑料与典型污染物之间相互作用的过程和机理,并建立相关的数据库和模型。希望为后续的微塑料吸附解吸典型污染物的相关研究提供借鉴与参考,也为科学地认识微塑料的环境行为提供依据。 相似文献
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R. Mayer 《Land Degradation \u0026amp; Development》1993,4(4):275-279
Heavy metals and persistent organic pollutants from atmospheric deposition and from fertilizer and pesticide applications are important hazardous substances in forest soils. Data are presented showing that these substances preferentially accumulate in the upper humic horizons of the soils. Another group of substances to be considered in relation to the chemical time bomb concept are the components of humus and soil minerals, mainly nitrogen and metals, which May, be mobilized and thus threaten groundwater quality. Forestry management practices such as thinning, cropping, fertilization and liming are discussed as potential triggers for the mobilization of harmful substances. in this context, The turnover (build-up and mineralization) of organic matter plays a crucial part. It will be shown, however, that even more danger arises from soil acidification induced by the atmospheric deposition of acidifying pollutants such as sulphates and nitrates. 相似文献