砷和磷在灰漠土中的竞争吸附研究

为探究砷(As)和磷(P)在灰漠土中的竞争吸附特性,采用批实验,结合傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及X射线能谱(EDS)技术对土壤进行表征。结果表明,随着P添加量的增加,土壤对As的吸附量逐渐减小,吸附速率减慢;P初始质量浓度不超过2 mg/L时,As促进土壤对P的吸附。As、P的等温吸附均满足Langmuir模型和Freundlich模型,动力学吸附均符合拟二级动力学模型。As和P均可吸附在土壤分子内O—H、C—H、C=O上,这3种官能团属于竞争吸附位点,As还可以单独吸附到S—H上,吸附反应主要发生在土壤晶格表面。研究区应注意施加磷肥后可能增大土壤中As迁移的风险。

油田再生水对不同植物种子萌发的毒性评价

为探讨油田再生水对不同植物种子萌发的影响及评估其毒性,本研究采用种子萌发试验,以黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festuca elata)、苏丹草(Sorghum sudanense)、旱麦草(Eremopyrum triticeum)、盐地碱蓬(Suaeda salsa)和沙蓬(Agriophyllum squarrosum)为研究对象,研究油田再生水占溶液总体积比例为0%、10%、20%、30%、50%、100%浓度时对不同植物种子萌发的影响。结果表明:黑麦草、高羊茅、苏丹草、旱麦草和盐地碱蓬种子发芽率、发芽势、发芽指数、芽长和根长等指标随油田再生水浓度增加呈先上升后下降趋势,10%再生水浓度处理对黑麦草、高羊茅和苏丹草种子萌发和幼苗生长有显著促进作用(P<0.05),20%再生水浓度处理对旱麦草和盐地碱蓬种子萌发和幼苗生长有显著促进效果,50%以上油田再生水处理对6种植物种子萌发和生长均有显著抑制作用。通过植物种子根长建立剂量-效应曲得出,油田再生水对黑麦草、高羊茅、苏丹草、旱麦草和盐地碱蓬种子根生长的无观察效应浓度(NOEC)均为10%,半最大效应浓度(EC50)依次为32.87%、33.69%、30.56%、32.34%、38.23%。利用模糊数学隶属函数法评价得出,盐地碱蓬的萌发和幼苗生长受油田再生水的影响最小,对其更具有耐受性。研究结果可为国家建立再生水资源利用相关环境标准提供参考依据。

新疆奎屯农田土壤对砷(Ⅴ)的吸附-解吸特征

为明确新疆奎屯垦区农田土壤对As(Ⅴ)的吸附-解吸特征,本研究通过吸附-解吸试验并结合扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和傅里叶红外光谱(FTIR)技术,探究研究区土壤对As(Ⅴ)的吸附-解吸能力及结合机理。结果表明:研究区土壤在吸附As(Ⅴ)的过程中单层和多层吸附同时发生并以单层吸附为主,且吸附容易进行(Freundlich方程参数n>2)。在15、25℃和35℃3个温度下,土壤对As(Ⅴ)的吸附量、结合能力、吸附速率均在35℃时最大,15℃时最小;土壤对As(Ⅴ)的解吸量则在35℃时最小,15℃时最大。土壤是多种Si、Fe、Al氧化物构成的复合体,吸附、解吸反应主要是发生在—OH、N—H、C=O、C—H、—SH 5种官能团上;黏土矿物和有机质为As(Ⅴ)提供发生络合作用的载体,对As(Ⅴ)的吸附起到了促进作用。As(Ⅴ)被吸附到含有C、Si、K、Ca、Na、Mg、Al和Fe元素的有机质、多种金属(氢)氧化物以及黏土矿物等物质中。研究区高pH、低有机质的土壤环境,使As(Ⅴ)容易被释放到土壤溶液中,从而增大了As(Ⅴ)向深层土壤及植物中迁移的风险。

奎屯河下游区域地下水和农田土壤砷的空间分布特征

为探究典型高砷区新疆奎屯垦区地下水和农田土壤As的分布特征以及地下水灌溉对土壤As富集的影响,以新疆奎屯河下游为研究区域,地下水及其灌溉的农田土壤为研究对象,共采集50个地下水水样(以2个地表水水样为对照)和100个农田土样(各采样点分别在0—10 cm和10—20 cm取样)。采用数理统计法和GIS空间插值技术,结合标准差椭圆模型趋势性分析,研究该地区地下水和土壤As的空间分布特征,探讨地下水灌溉对土壤As累积的影响,以期为该地区合理利用地下水进行农业灌溉提供理论支撑。结果表明:研究区地下水As质量浓度范围为0.76—410.00μg·L^(-1),均值为116.38μg·L^(-1),有84%的地下水样品为高砷地下水;0—10、10—20 cm土层中As平均质量分数分别为12.45、10.97 mg·kg^(-1),分别有56%、42%的土壤样点As质量分数超出新疆土壤As元素背景值,土壤As质量分数表现为0—10 cm>10—20 cm;地下水和土壤中As在整体水平上具有相似的空间分布特征,中部及西南方向的地下水As质量浓度较高;0—10 cm土层中,As的高值区主要集中分布于西部及中偏东北方向;10—20 cm土层中,As的分布整体呈现出由东向西方向增加的趋势;地下水As质量浓度与土壤As质量分数呈显著正相关,混灌条件下土壤As质量分数小于井灌条件下土壤As质量分数。综上,奎屯河下游区域长期受地下水灌溉的影响,农田土壤As出现一定累积现象,建议该地区利用地下水进行农业灌溉时多采用混灌方式。