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某尾矿库周边稻田土对钍的吸附行为研究

湿法冶金 2023年第6期42卷 602-607页

作者：翁兴潘刘媛媛宋勇高柏文琪陈功新张春艳吴琳伟东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室江西南昌330013 东华理工大学水资源与环境工程学院江西南昌330013 江西省地质局有色地质大队江西赣州341000

研究了用某尾矿库周边稻田土吸附废水中的钍,通过静态吸附试验考察了废水初始pH、吸附时间、初始Th(Ⅳ)质量浓度、有机酸-无机酸盐对废水中钍的吸附行为,并进行了吸附动力学模型和等温吸附模型拟合,探讨了吸附机制。结果表明:针对初始Th... 详细信息

研究了用某尾矿库周边稻田土吸附废水中的钍,通过静态吸附试验考察了废水初始pH、吸附时间、初始Th(Ⅳ)质量浓度、有机酸-无机酸盐对废水中钍的吸附行为,并进行了吸附动力学模型和等温吸附模型拟合,探讨了吸附机制。结果表明:针对初始Th(Ⅳ)质量浓度为100 mg/L的含钍废水,在废水初始pH=4~5、吸附时间6 h适宜条件下,Th(Ⅳ)吸附量达1.99 mg/g,吸附率达99.59%;稻田土对废水中Th(Ⅳ)的吸附过程为物理-化学吸附,吸附机制主要是均一的单分子层吸附和非均一的多分子层吸附共存。

关键词：稻田土废水钍吸附机制动力学

干湿交替和冻融循环对稻田土中微塑料迁移的影响机制研究

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干湿交替和冻融循环对稻田土中微塑料迁移的影响机制研究

作者：吴明东华大学

学位级别：硕士

近年来,微塑料作为一种新兴的持久性污染物在土壤中备受关注。研究表明,微塑料可以作为土壤中重金属、抗生素等污染物的载体,在土壤系统中发生垂直或水平迁移,对土壤-地下水生态系统存在潜在危害。目前,关于微塑料迁移的研究大多集中于... 详细信息

近年来,微塑料作为一种新兴的持久性污染物在土壤中备受关注。研究表明,微塑料可以作为土壤中重金属、抗生素等污染物的载体,在土壤系统中发生垂直或水平迁移,对土壤-地下水生态系统存在潜在危害。目前,关于微塑料迁移的研究大多集中于石英砂模拟土壤介质以及单一或复合理化因素对微塑料迁移的影响,而关于环境气候变化对土壤中微塑料的迁移和滞留影响机制不多,亟待进一步深入研究。基于此,本研究用1μm荧光聚苯乙烯微塑料作为研究对象,以稻田土壤为介质,通过改变温度和湿度来模拟自然极端天气条件(干湿作用(DW)和冻融作用(FT)),研究了极端天气条件下两种离子强度(IS=0、1 m M)和流速(v=1、1.5 m L/min)对聚苯乙烯微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移和滞留机制。通过分析干湿和冻融循环前后土壤的理化性质、土壤及微塑料的zeta电位和粒径分布,以及微塑料在稻田土中的穿透曲线和滞留曲线,结合对流-弥散方程和两点动力学保留模型,探究了稻田土壤微塑料在干湿交替和冻融循环作用下的迁移和滞留机制。论文主要结论如下:(1)微塑料的稳定性和示踪实验分析荧光微塑料稳定性分析表明,穿透实验过程中微塑料在不同背景溶液中的出水浓度与初始浓度的比(C/C)保持在95.5%以上,荧光微塑料表现出了较好的稳定性。溴离子(Br)示踪实验结果表明,在所有(饱和/不饱和)土柱中,示踪剂Br的回收率均较高且可达90%以上,说明稻田土中的水流稳定且接近理想状态,可进行后续微塑料在稻田土中的迁移和滞留机制研究。(2)干湿交替对稻田土中微塑料迁移机制的影响未进行干湿交替时,增加离子强度可抑制微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移;增加流速可促进微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移。随着干湿交替次数从1次增加到4次(DW1、DW2、DW3、DW4),IS=0m M时微塑料在饱和稻田土中的出水峰值(C/C)分别为0.23、0.35、0.55和0.67,IS=1 m M时在不饱和稻田土中C/C分别为0.15、0.20、0.47和0.55。微塑料在饱和/不饱和稻田土中的出水浓度逐渐增加,干湿交替次数能明显促进迁移。随干湿交替次数和流速增加,IS=0 m M时饱和稻田土中微塑料的C/C分别从0.18、0.28、0.51和0.66升高到0.22、0.35、0.55和0.67,滞留回收率从7.95%、4.99%、2.68%和2.57%降低至5.87%、2.69%、2.34%和1.90%;同时,不饱和稻田土中微塑料的出水峰值也逐渐升高,土柱中垂直分布回收率逐渐降低。总之,增加干湿交替次数,能够显著促进微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移。(3)冻融循环对稻田土中微塑料迁移机制的影响未进行冻融循环时,随着离子强度增加,微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移减弱;而随着流速增加,微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移增强。随着冻融循环次数从1次增加到7次(FT1、FT3、FT5、FT7),饱和稻田土中IS=0 m M时微塑料的出水回收率分别为50.54%、51.55%、69.54%和70.66%,不饱和稻田土中IS=1 m M时微塑料的出水回收率分别为53.67%、59.23%、85.77%和93.85%,说明相同冻融循环次数条件下,随着离子强度增加,稻田土土柱出水中微塑料含量均增加,而相同离子强度条件下,随着冻融循环次数增加,稻田土土柱出水中微塑料含量均增加,证实了冻融循环作用能显著促进微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移。随冻融循环次数增加,流速增加对稻田土中微塑料的迁移促进作用逐渐增强,流出液回收率逐渐增加。以IS=1 m M、7次冻融循环为例,随着流速增加时,饱和稻田土中微塑料的出水回收率从78.06%升高到82.16%,总回收率从90.72%增加到95.09%,不饱和稻田土中微塑料的出水峰值(C/C)从0.56升高到0.58,出水回收率从的52.28%升至71.56%。综上,冻融循环次数增加和流速升高,微塑料在饱和/不饱和稻田土中出水浓度越来越高,迁移能力增强。(4)两点动力学保留模型分析干湿交替和冻融循环前,基于两点动力学保留模型,对微塑料在饱和/不饱和稻田土中的迁移曲线进行了拟合,拟合参数R均大于0.99,拟合效果较好。当离子强度从0 m M增加到1 m M,饱和稻田土中动力学位点1的一阶滞留率系数k下降,动力学位点2的一阶滞留率系数k上升,表明IS=1 m M时稻田土中微塑料的滞留是由位点2控制的不可逆滞留;在不饱和稻田土中的k和k均减小,且k大于k,微塑料在不饱和稻田土中的滞留是由位点1控制的为可逆滞留。同时,流速从1m L/min增加到1.5m L/min,饱和/不饱和稻田土中微塑料的滞留主要是由位点1控制的可逆滞留,滞留在土壤中的微塑料易受到外力影响下容易发生脱离,微塑料的滞留减少;流速的增加也为微塑料提供了更多的可逆滞留位点,促进微塑料的迁移。

关键词：微塑料干湿交替冻融循环稻田土迁移

不同农艺调控措施对稻田多物种生物被膜形成过程的影响

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微生物学通报 2024年第3期51卷 801-814页

作者：骆乐丹赵升文翊严贵丽熊轩段良霞欧阳凯湖南农业大学资源学院湖南长沙410128

【背景】土壤微生物大多以生物被膜(biofilm)的形式存在,目前有关不同农艺调控措施对土壤细菌群落结构影响的研究居多,而农艺措施如何影响多物种生物被膜的形成尚不清楚。【目的】探讨不同农艺调控措施对稻田多物种生物被膜形成过程的... 详细信息

【背景】土壤微生物大多以生物被膜(biofilm)的形式存在,目前有关不同农艺调控措施对土壤细菌群落结构影响的研究居多,而农艺措施如何影响多物种生物被膜的形成尚不清楚。【目的】探讨不同农艺调控措施对稻田多物种生物被膜形成过程的影响。【方法】通过采集长期施用石灰(SH)、有机肥(SY)和未施肥(CK)处理的新鲜水稻根际土壤样品,提取混合菌群作为初始接种液培养多物种生物被膜;借助衰减全反射傅里叶变换红外光谱(attenuated total reflection-Fourier transform infrared spectroscopy,ATR-FTIR)和激光共聚焦扫描显微镜(confocal laser scanning microscopy,CLSM)等原位检测技术,结合结晶紫染色法,探究土壤理化属性和环境因子(如pH、温度)变化对多物种生物被膜形成的影响。【结果】两种农艺调控措施下土壤多物种生物被膜的形成过程均有2个生长周期。多物种生物被膜发育成熟的最适生长温度均为25℃,在不同pH条件下土壤多物种生物被膜生物量均呈现出先升高后降低的变化趋势。施石灰处理体系中微生物的成膜能力显著高于施有机肥体系(多物种生物被膜生物量为SH>SY>CK)。【结论】两种农艺调控措施均显著促进了稻田中多物种生物被膜的形成。

关键词：稻田土农艺调控措施多物种生物被膜形成过程

腐植酸水溶肥部分替代化学氮肥对土壤-水稻体系镉迁移富集的影响

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中国土壤与肥料 2024年第3期 159-167页

作者：冯剑范琼酒元达苏初连邓爱妮叶海辉张振山赵敏中国热带农业科学院分析测试中心/海南省热带果蔬产品质量安全重点实验室/农业农村部亚热带果品蔬菜质量安全控制重点实验室海南海口571101

为探明腐植酸水溶肥部分替代化学氮肥对调控镉(Cd)在土壤-水稻体系吸收转运效果,采用盆栽试验方法,设置不施氮肥(CK)、化学氮肥(CF)、替代20%化肥氮(HF1)、替代45%化肥氮(HF2)及替代70%化肥氮(HF3)5个处理,探究腐植酸水溶肥部分替代化... 详细信息

为探明腐植酸水溶肥部分替代化学氮肥对调控镉(Cd)在土壤-水稻体系吸收转运效果,采用盆栽试验方法,设置不施氮肥(CK)、化学氮肥(CF)、替代20%化肥氮(HF1)、替代45%化肥氮(HF2)及替代70%化肥氮(HF3)5个处理,探究腐植酸水溶肥部分替代化学氮肥对Cd高污染酸性稻田土壤有效态Cd含量及水稻各部位Cd吸收、转运和积累的影响。结果表明:施氮和腐植酸水溶肥替代氮肥处理均不同程度降低土壤pH、增加土壤有效态Cd含量,土壤有效态Cd含量随腐植酸水溶肥替代比例增加而升高,但差异不显著;施氮和腐植酸水溶肥替代氮肥处理促进水稻植株各部位对Cd的吸收富集,显著影响器官间Cd的转运。与CF处理相比,HF2和HF3处理分别显著提高Cd转运系数TF_(叶片/茎秆)90.00%和190.00%,分别提高叶片Cd富集系数100.00%和233.33%,分别降低转运系数TF_(糙米/穗轴)35.06%和41.6%,抑制了Cd向稻米迁移分配;施氮能有效促进干物质形成,与CF处理相比,HF2处理显著提高糙米和地上部干物质重,分别达26.82%和23.03%,有利于稻米干物质重形成。本试验条件下,腐植酸水溶肥适宜替代氮肥45%~70%能提高水稻干物质重,有效降低Cd向稻米迁移富集。

关键词：等氮替代腐植酸稻田土镉迁移富集

风干对淹水稻田土重金属形态及其作物有效性的影响

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农业机械学报 2013年第5期44卷 89-95页

作者：王豹黄标齐雁冰孙维侠胡文友杨岚钦中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100039 西北农林科技大学资源环境学院陕西杨凌712100

为探索淹水稻田土风干处理后重金属形态及作物有效性的变化规律,在长江三角洲典型地区采集淹水土壤样品,原样与风干样均采用BCR连续提取方法结合原子吸收分光光度法测定Cd、Cr、Cu、Ni、Pb等重金属不同形态含量。结果表明:淹水状态下各... 详细信息

为探索淹水稻田土风干处理后重金属形态及作物有效性的变化规律,在长江三角洲典型地区采集淹水土壤样品,原样与风干样均采用BCR连续提取方法结合原子吸收分光光度法测定Cd、Cr、Cu、Ni、Pb等重金属不同形态含量。结果表明:淹水状态下各形态占全量质量分数为酸可溶态11.5%、可氧化态21.5%、可还原态33.7%、残留态29.2%。风干后重金属酸可溶态、可还原态明显减少,可氧化态有增有减,残留态增加;对风干处理敏感程度从大到小依次为Ni、Pb、Cd、Cu,Cr保持稳定。田间淹水状态Cd、Ni、Cu作物有效性较高,Pb次之,Cr较低;样品风干处理后Ni、Cd、Cu表观活性降低,Pb反而明显增加,Cr保持稳定。主要结论是土壤风干样品不能如实反映田间淹水状态重金属形态分布,低估了土壤重金属作物有效性。

关键词：稻田土淹水风干重金属形态作物有效性

低温工程性修复高浓度汞污染稻田土及底泥中汞形态变化研究

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矿物岩石地球化学通报 2019年第5期38卷 938-944页

作者：郭程程瞿丽雅张军方余志耿雷贵州师范大学地理与环境科学学院贵阳550025 贵州省环境科学研究设计院贵阳550023 贵州大学资源与环境工程学院贵阳550025

为分析工程性低温热解技术对土壤和底泥中总汞及形态汞变化的影响,采集T1区(化工污染类型)稻田土、河道底泥及T2区(矿山冶炼类型)稻田土进行处理,并对处理前后土样总汞及形态汞浓度进行测定。结果表明,低温工程性修复高浓度汞污染土壤... 详细信息

为分析工程性低温热解技术对土壤和底泥中总汞及形态汞变化的影响,采集T1区(化工污染类型)稻田土、河道底泥及T2区(矿山冶炼类型)稻田土进行处理,并对处理前后土样总汞及形态汞浓度进行测定。结果表明,低温工程性修复高浓度汞污染土壤和底泥中总汞去除率可达70%以上,T1区稻田土、底泥及T2区稻田土中有机结合态汞分别降低84.2%、71.4%、92.2%,残渣态汞分别降低58.9%、69.4%、95.2%;不同污染形式所形成的汞污染状况不同,相较于T2区,T1区有机结合态高、残渣态低;热解后土壤露天放置相比于密封存储,有机结合态增高4.1%,残渣态降低4.3%,由于受到生态环境的影响,可能存在有机结合态向残渣态转化的趋势。以潜在生态危害指数法对土壤和底泥中总汞及生物有效态汞进行生态风险评价发现,低温热解修复效果表现为稻田土优于底泥。

关键词：低温热解稻田土底泥高浓度汞(Hg) 形态变化

膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土镉污染修复效应及土壤特性的影响

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环境化学 2017年第5期36卷 1026-1035页

作者：徐奕李剑睿徐应明梁学峰黄青青孙约兵湖南农业大学资源环境学院长沙410128 太原工业学院太原030008 农业部环境保护科研监测所农田重金属污染修复创新团队天津300191 农业部产地环境污染防控重点实验室天津300191

采用盆栽实验方法,研究了膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土Cd污染修复效应,以及对土壤脲酶活性和氮、磷有效性的影响及其机制.结果表明,与干湿灌溉相比,长期淹水和湿润灌溉可明显降低稻谷生物量.膨润土钝化修复与不同水分... 详细信息

采用盆栽实验方法,研究了膨润土钝化与不同水分灌溉联合处理对酸性稻田土Cd污染修复效应,以及对土壤脲酶活性和氮、磷有效性的影响及其机制.结果表明,与干湿灌溉相比,长期淹水和湿润灌溉可明显降低稻谷生物量.膨润土钝化修复与不同水分灌溉联合处理时稻谷和稻草生物量总体上虽略有增加,但与对照相比并无明显差异.干湿灌溉、湿润灌溉和长期淹水灌溉下,稻米Cd含量分别为0.29、0.38、0.18 mg·kg^(-1),其中与干湿灌溉相比,长期淹水可使稻米镉降低37.93%,而湿润灌溉则使稻米Cd含量增加31.03%.添加膨润土钝化修复后,与干湿灌溉联合处理相比,长期淹水灌溉可使稻米Cd降低45.29%,而湿润灌溉可使稻米Cd增加23.53%.与未钝化处理相比,膨润土钝化修复下,水稻根表Fe(Ⅱ)含量显著增加,但水稻根表Fe(Ⅲ)含量间无明显差异,水稻根表Cd含量显著降低.在未添加膨润土和添加膨润土钝化修复下,长期淹水灌溉处理时土壤脲酶活性比干湿灌溉处理分别降低21.05%和15.79%.在未添加膨润土钝化修复下,不同水分灌溉处理对土壤碱解氮含量无明显影响,但长期淹水灌溉处理比干湿灌溉处理土壤有效磷增加34.92%,而湿润灌溉下土壤有效磷则降低16.99%.不同水分灌溉处理下,膨润土钝化修复对土壤碱解氮和有效磷含量无明显影响.

关键词：膨润土灌溉水分稻田土镉污染钝化修复效应

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典型磺胺类抗生素在稻田土中的纵向迁移

环境化学 2018年第8期37卷 1746-1754页

作者：汪仙仙张洪昌沈根祥胡双庆张玉顾海蓉袁哲军东华大学环境科学与工程学院上海201620 上海市环境科学研究院上海200233 华东理工大学资源与环境工程学院上海200237

兽用抗生素的广泛使用以及畜禽粪污还田资源化利用是农田土壤抗生素污染的重要来源,而抗生素在土壤中的迁移特性对生态环境具有潜在风险.为分析典型磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,采用室内土柱淋溶实验研究了磺胺甲基嘧啶(SM)、磺胺... 详细信息

兽用抗生素的广泛使用以及畜禽粪污还田资源化利用是农田土壤抗生素污染的重要来源,而抗生素在土壤中的迁移特性对生态环境具有潜在风险.为分析典型磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,采用室内土柱淋溶实验研究了磺胺甲基嘧啶(SM)、磺胺二甲基嘧啶(SM2)和甲氧苄啶(TMP)在稻田土中的淋溶规律,模拟了不同淋溶时间、不同污染程度和不同降雨p H对3种磺胺类抗生素在稻田土中纵向迁移的影响.结果表明,在雨水冲刷下,3种磺胺类抗生素的淋溶迁移性为TMP>SM>SM2.随淋溶时间的增长和污染程度增加,磺胺类抗生素纵向迁移能力增强,进而增加其向地下水迁移的风险.3种磺胺类抗生素在酸雨作用下更容易在土壤中吸附.

关键词：稻田土磺胺类抗生素土柱淋溶迁移

成都某地稻田水—土界面上铁形态的时空分布特征

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西北农业学报 2013年第10期22卷 171-175页

作者：郎春燕林龙飞魏建军张鑫成都理工大学材料与化学化工学院应用化学系成都610059

以盐酸为介质,采用Tessier连续提取法及火焰原子吸收法,分析不同时空条件下成都某地稻田水-土界面上土壤铁形态、总Fe的质量分数及表面水、孔隙水中可溶态铁的质量浓度。结果表明,各形态铁质量浓度随不同时间、土质、灌溉条件的变化而不... 详细信息

以盐酸为介质,采用Tessier连续提取法及火焰原子吸收法,分析不同时空条件下成都某地稻田水-土界面上土壤铁形态、总Fe的质量分数及表面水、孔隙水中可溶态铁的质量浓度。结果表明,各形态铁质量浓度随不同时间、土质、灌溉条件的变化而不同;孔隙水溶态铁的质量浓度高于表面水中的质量浓度。通过2块稻田的对比,发现在第1个月的厌氧环境下,水溶态铁质量浓度明显升高,其后基本保持不变。2块稻田总铁的质量分数无明显差异,残渣态铁和有机态铁占总铁的绝大部分,在厌氧环境下残渣态铁会大量的向其他形态铁转化。

关键词：铁稻田土水-土界面形态分布