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铝氧化物对层状硅酸盐矿物和红壤酸化过程中铝活化的影响

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土壤学报 2024年第6期61卷 1557-1567页

作者：李科伟徐仁扣土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京211135 中国科学院大学北京100049

层状硅酸盐矿物和铝氧化物是土壤酸化过程中铝活化的主要来源,二者也是土壤中化学反应较为活跃的部分。关于铝氧化物对层状硅酸盐矿物和土壤酸化过程中铝活化的影响及机制还有待深入研究。本文利用恒pH自动电位滴定仪精确控制模拟矿物... 详细信息

层状硅酸盐矿物和铝氧化物是土壤酸化过程中铝活化的主要来源,二者也是土壤中化学反应较为活跃的部分。关于铝氧化物对层状硅酸盐矿物和土壤酸化过程中铝活化的影响及机制还有待深入研究。本文利用恒pH自动电位滴定仪精确控制模拟矿物和土壤悬液的pH,研究了三水铝石对高岭石、无定形铝氧化物对高岭石和蒙脱石酸化过程中铝活化的影响;此外,还研究了两种铝氧化物和两种层状硅酸盐矿物在不同pH条件下的铝活化动力学;最后,选择了一种第四纪红黏土发育的红壤进行了包铝处理,研究了包铝对土壤铝活化的影响。结果表明,三水铝石对高岭石酸化过程中铝活化有促进作用。而包铝处理对高岭石酸化过程中交换性铝的产生有抑制作用,对水溶性铝的产生有促进作用。对于蒙脱石,无定形铝氧化物主要对交换性铝的产生有明显的促进作用。4种矿物的铝活化动力学结果表明,矿物铝释放的难易程度为:无定形铝氧化物>蒙脱石>高岭石>三水铝石。土壤包铝处理后,在pH4.3条件下,土壤交换性铝和水溶性铝含量均明显增加,水溶性铝含量增加幅度更大。这与高岭石包铝处理后的结果一致,主要原因是该土壤中的主要黏土矿物为高岭石。因此,铝氧化物对不同层状硅酸盐矿物铝活化有不同影响,主要与矿物的本性有关(如1︰1或2︰1型矿物)。而对于土壤酸化过程中铝活化的影响主要与其所含黏土矿物类型有关。

关键词：土壤酸化高岭石蒙脱石三水铝石铝氧化物铝活化

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中国南方森林黄壤的铝活化模式

环境科学 2009年第7期30卷 2040-2046页

作者：辛焰赵瑜段雷清华大学环境科学与工程系北京100084

将酸化模型应用于我国区域酸沉降影响的预测和控制对策的制定,需要选择有区域代表性的土壤铝活化模式并确定其参数.利用我国南方4个森林小流域的土壤化学长期观测资料,对常见的铝活化模式,如三水铝石模式、斜矾石模式、高岭石模式、伊... 详细信息

将酸化模型应用于我国区域酸沉降影响的预测和控制对策的制定,需要选择有区域代表性的土壤铝活化模式并确定其参数.利用我国南方4个森林小流域的土壤化学长期观测资料,对常见的铝活化模式,如三水铝石模式、斜矾石模式、高岭石模式、伊毛缟石模式和有机质吸附模式等在中国南方森林黄壤的区域适用性进行了分析.结果表明,广泛应用于各种酸化模型的三水铝石模式实际上并不适用,而修正后的三水铝石经验模式在土壤水pH值≥4时能够适用,经验常数可取pK=-2.40、a=1.65(上层土壤)和pK=-2.82、a=1.66(下层土壤).其他模式与经验三水铝石模式相比,模拟性能并无明显的改善.观测结果还表明,当pH<4时,pAl不随pH明显变化,这些模式均不能解释其机制.

关键词：铝活化三水铝石溶解平衡土壤酸化

不同pH下低分子量有机酸对黄壤中铝活化的影响

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环境化学 2005年第3期24卷 275-278页

作者：李九玉徐仁扣中国科学院南京土壤研究所

用一次平衡的方法研究了不同pH下低分子量有机酸对黄壤中铝活化的影响.结果表明,低分子量有机酸体系可以通过质子和有机酸阴离子两个因素促进黄壤中铝的活化.当pH>4.3时,有机酸通过络合作用促进铝溶解的大小顺序为:柠檬酸>草酸>水杨酸>... 详细信息

用一次平衡的方法研究了不同pH下低分子量有机酸对黄壤中铝活化的影响.结果表明,低分子量有机酸体系可以通过质子和有机酸阴离子两个因素促进黄壤中铝的活化.当pH>4.3时,有机酸通过络合作用促进铝溶解的大小顺序为:柠檬酸>草酸>水杨酸>乳酸,与有机酸和铝形成络合物的稳定常数大小一致.有机酸阴离子可以通过自身的吸附增加土壤交换态铝的量,但质子作用对黄壤交换态铝的活化比有机酸阴离子的吸附起着更为重要的作用,随pH值的降低这种趋势更加明显.有机酸对交换态铝的活化作用随pH值的降低而增加.低分子量有机酸活化的铝主要分布在土壤表面的交换位上,但在柠檬酸和草酸体系中,当pH值分别大于4.40和4.55时,活化铝主要分布在土壤溶液中.

关键词：黄壤铝活化低分子量有机酸 pH值酸度

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南方酸性森林土壤中铝的形态分布与活化机理

环境化学 2011年第6期30卷 1131-1135页

作者：任继鹏张逸钱诚何骞相秀娟郭景恒中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国科学院生态环境研究中心北京100085

利用华南和西南森林小流域的长期观测结果,综合分析了土壤酸化过程中铝的形态分布与活化机理.结果显示,土壤水中单体铝(Ala)在10—400μmo·lL-1之间,其在不同流域的差异与土壤酸化密切相关.无机铝(Ali)是土壤水中单体铝的主要形态,有机... 详细信息

利用华南和西南森林小流域的长期观测结果,综合分析了土壤酸化过程中铝的形态分布与活化机理.结果显示,土壤水中单体铝(Ala)在10—400μmo·lL-1之间,其在不同流域的差异与土壤酸化密切相关.无机铝(Ali)是土壤水中单体铝的主要形态,有机铝(Alo)比例不足20%.在酸度高的土壤中Al3+是无机铝的主要形态,在酸度低的土壤中无机铝以羟基结合铝(HBA)为主.有机键合铝(Alcu、Alp)和无定型硅酸盐矿物铝(Alox)含量随土壤pH值降低而显著下降,是土壤水中铝的重要来源.土壤酸化过程中可交换铝(Alex)有增加的趋势,并与土壤pH值呈显著负相关(p铝的活度与pH呈显著负相关,但不符合常用的三水铝石模型.可交换铝模型和有机键合铝模型在研究区域均有较好的适用性,反映出土壤特性对铝活化过程的显著影响.但是由于土壤铝库等参数随土壤pH值的显著变化,土壤参数模型的适用性具有明显地域限制.

关键词：铝形态分布铝活化土壤酸化酸沉降

生物质炭和Ca(OH)_(2)缓解土壤酸化过程中植物铝毒性的模拟对比研究

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土壤学报 2023年第4期60卷 1017-1025页

作者：来宏伟倪妮时仁勇董颖闫静 Nkoh Jackson Nkoh 李九玉崔秀敏徐仁扣土肥资源高效利用国家工程实验室(山东农业大学资源与环境学院) 山东泰安271018 土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所) 南京210008 生态环境部南京环境科学研究所南京210042

随着外源酸输入,酸性土壤改良剂的石灰效应逐渐消退,土壤再次酸化形成铝毒害。作为一种新型酸性土壤改良剂,生物质炭施用后土壤的复酸化过程尚不清楚。本研究通过循环酸浸洗耦合根伸长试验,对比研究了施用生物质炭和熟石灰(Ca(OH)_(2))... 详细信息

随着外源酸输入,酸性土壤改良剂的石灰效应逐渐消退,土壤再次酸化形成铝毒害。作为一种新型酸性土壤改良剂,生物质炭施用后土壤的复酸化过程尚不清楚。本研究通过循环酸浸洗耦合根伸长试验,对比研究了施用生物质炭和熟石灰(Ca(OH)_(2))后土壤的复酸化过程及其对植物的铝毒性。结果表明,循环酸浸洗有效模拟了土壤的复酸化过程。随着模拟酸化年限增加,生物质炭和Ca(OH)_(2)处理土壤中玉米根系伸长均逐渐受到了抑制。生物质炭相较于Ca(OH)_(2)有效缓解了酸化过程对植物根系的抑制作用。在模拟12年酸输入时,生物质炭处理中玉米根相对伸长率较Ca(OH)_(2)处理高18.6%,生物质炭相较于Ca(OH)_(2)处理展现出更为长效的酸性土壤改良潜力。这一方面是由于生物质炭通过表面阴离子官能团质子化作用减缓了酸化过程中土壤pH的降低,抑制了土壤铝的活化。在模拟12年酸输入时,生物质炭处理土壤溶液Al^(3+)浓度较Ca(OH)_(2)处理低33%。另一方面,酸化过程中生物质炭持续释放Mg^(2+),在模拟12年酸输入时,生物质炭处理土壤溶液Mg^(2+)浓度和植物Mg^(2+)吸收量均较Ca(OH)_(2)处理高2倍以上。较高的Mg2+浓度可通过调控植物对Al^(3+)的生理响应,缓解植物铝毒害症状。该研究结果可为土壤酸化长效阻控提供理论依据和技术支撑。

关键词：生物质炭熟石灰土壤复酸化植物铝毒害铝活化盐基阳离子

瞬时冻融循环对给水铝污泥铝稳定化效果的影响

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生态与农村环境学报 2024年第12期40卷 1644-1655页

作者：刘东吴春发陆笑舒缪钱龙南京信息工程大学生态与应用气象学院江苏南京210044

为探究瞬时冻融对给水铝污泥铝稳定化效果的影响,分别采用水稻秸秆生物炭(RSBC)、碱改性凹凸棒土(AMAtp)及其组合(RSBC+AMAtp)对苏南某给水厂的铝污泥进行稳定化处理,并对处理后的铝污泥展开了30次瞬时冻融循环试验,分析检测瞬时冻融循... 详细信息

为探究瞬时冻融对给水铝污泥铝稳定化效果的影响,分别采用水稻秸秆生物炭(RSBC)、碱改性凹凸棒土(AMAtp)及其组合(RSBC+AMAtp)对苏南某给水厂的铝污泥进行稳定化处理,并对处理后的铝污泥展开了30次瞬时冻融循环试验,分析检测瞬时冻融循环后铝污泥中铝形态、基本理化性质及其稳定化材料形态与结构特征。结果表明,瞬时冻融循环促进铝污泥残渣态铝向酸溶无机铝等可提取态铝转化,可提取态铝含量随着瞬时冻融次数的增加而上升;RSBC、AMAtp及其组合处理铝污泥经过30次瞬时冻融循环后,可提取态铝增加量与对照相比分别降低了0.16%~12.13%、23.63%~41.62%和26.76%~56.05%;3种稳定化处理给水污泥pH值分别下降0.23、0.13和0.19,电导率(EC)分别下降15.91%、11.48%和14.43%,pH值与EC均与可提取态铝呈极显著负相关(P铝污泥中残渣态铝向可提取态铝转化;形貌和官能团表征显示,瞬时冻融循环主要提高了秸秆炭的官能团丰度和改性凹凸棒土的比表面积,从而增加了其对铝污泥可提取态铝的络合与吸附,缓解了瞬时冻融循环对2种稳定化材料铝稳定化效果的影响,其中瞬时冻融循环对2种材料组合的铝稳定化效果影响最小。

关键词：瞬时冻融稳定化给水污泥铝活化

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酸沉降对土壤过程和性状的影响

土壤通报 1997年第4期28卷 187-189页

作者：郭笃发姜爱霞山东师范大学地理系

本文综述了酸沉降对土壤过程和性状的一般影响；酸沉降引起的土壤铝迁移状况与灰化过程的差异，以及影响土壤铝迁移转化的因素。最后评述了土壤对酸沉降敏感性分区的几种方法。

关键词：土壤性状土壤过程铝活化土壤敏感性分区酸雨

大宝山矿区酸性弃土铝形态特征及对类芦生长的影响

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大宝山矿区酸性弃土铝形态特征及对类芦生长的影响

作者：钱欢华南农业大学

学位级别：硕士

大宝山矿区是非常典型的含硫金属矿山,大量硫化物在矿场资源被开采时暴露于空气中氧化,导致土壤发生严重酸化。尽管自然土壤酸化导致的铝毒研究较多,但矿区弃土酸化后的铝活化特征并不清楚,铝毒是否为植被恢复的主要限制因素,是大宝山... 详细信息

大宝山矿区是非常典型的含硫金属矿山,大量硫化物在矿场资源被开采时暴露于空气中氧化,导致土壤发生严重酸化。尽管自然土壤酸化导致的铝毒研究较多,但矿区弃土酸化后的铝活化特征并不清楚,铝毒是否为植被恢复的主要限制因素,是大宝山矿区植被恢复工作急需解决的问题。为研究大宝山矿区酸性弃土铝活化特征及对先锋植物类芦的抑制作用,以广东省15个自然土壤为对比,对大宝山矿区弃土场15个酸性弃土的铝形态和影响因素进行了分析,并通过营养液培养实验,研究了铝和重金属对水土保持先锋植物类芦的协同作用关系,建立了分蘖数、光合作用指标、叶片中铜、锌、钙、镁质量分数与铝、铜、镉、锌浓度之间的数学模型。同时通过石灰与生物质灰配施,研究了改良剂对大宝山酸性弃土中铝和重金属有效性的影响。结果表明:(1)大宝山矿区弃土场酸性弃土主要以砂粒、粉粒为主,且pH值普遍偏低,土壤酸化严重,有机质含量低。大宝山矿区酸性弃土中可提取态铝主要以交换态、无定型硅酸盐铝和晶态铝为主,有机键合铝含量低。与自然土壤相比,大宝山矿区酸性弃土离心态、水提态铝含量显著高于自然土壤,大宝山离心态铝浓度最高达到2068.26mg·L,而自然土壤最高仅34.42mg·L,大宝山水提态铝浓度最高达到188.35mg·L,而自然土壤水提态铝浓度最高只有4.68 mg·L。影响大宝山矿区弃土的铝形态分布的土壤性质有pH值、有机质含量、阳离子交换量、机械组成、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾。水提态、交换态铝最易受pH值、有机质、全氮、速效钾的影响。强有机键合态铝除了受pH值的影响外,还与土壤全氮、速效磷、速效钾有显著正相关性。(2)根据建立的回归模型预测,铝、铜、镉和锌共同胁迫时,铝、铜、镉和锌浓度达到一定水平后均会对类芦产生毒害作用。铝是类芦分蘖、光合作用的主要影响因子,开始对类芦产生抑制作用时的浓度为1500μmol·L;铜、镉是限制根系生长的主要影响因子;锌是抑制类芦分蘖的主要影响因子。铝和锌、铜交互作用可分别降低类芦叶片对铜、镉的富集程度,铝和镉及铜和锌的交互作用均抑制叶片富集锌。(3)单独施用和配施石灰和生物质灰均能有效提高大宝山酸性弃土pH值,降低土壤电导率,从而降低土壤中铝和重金属有效性。石灰配施生物质灰能有效降低活性铝浓度,当改良后土壤pH升高至4.77时,离心态、水提态铝浓度降低至对类芦生长无抑制作用的水平,水提态、交换态铜、锌、镉含量也大大降低。施用石灰和生物质灰对土壤中镁含量无显著影响。

关键词：酸性弃土铝活化类芦重金属改良