腐殖酸對NH4+-N在土壤中遷移的影響

1、中國科技論文在線- PAGE 4 - FORMTEXT 腐殖酸對NH4+-N在土壤中遷移的影響 FORMTEXT 康鑫， FORMTEXT 張彥作者簡介：康鑫（1985-），男，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究生，主要研究方向：環(huán)境污染防治技術(shù). E-mail: SET bkCompanyEN School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116;School of Environment Science and Spatial

2、 Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116 * MERGEFORMATSchool of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116;School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzh

3、ou, 221116SET bkCompanyCHN 中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116;中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116 * MERGEFORMAT中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116;中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116SET bkPostcode 100012; * MERGEFORMAT100012;SET bkMobile * MERGEFORMASET bkTelphone * MERGEFORMASET bkAddress

4、北京市朝陽區(qū)安外北苑大羊坊8號中國環(huán)境科學(xué)研究院公害樓204; * MERGEFORMAT北京市朝陽區(qū)安外北苑大羊坊8號中國環(huán)境科學(xué)研究院公害樓204;SET bkEmail ; * MERGEFORMAT;SET bkIntroduction 康鑫（1985-），男，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究生，主要研究方向：環(huán)境污染防治技術(shù); * MERGEFORMAT康鑫（1985-），男，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究生，主要研究方向：環(huán)境污染防治技術(shù);SET bkAuthorCHN 康鑫;張彥 * MERGEFORMAT康鑫;張彥SET bkAuthorEN KANG Xin;ZHANG Yan *

5、 MERGEFORMATKANG Xin;ZHANG YanSET bkContact 康鑫 * MERGEFORMAT康鑫SET bkFund * MERGEFORMAT SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MERGEFORMAT1.5SET version 1.5 * MER

6、GEFORMAT1.5SET bkReferencesInfo 1*|*期刊*|*俞盈，陳繁忠，等.污染水體中三氮轉(zhuǎn)化過程的模擬研究J.環(huán)境工程，2007，25(3)：35-37.2*|*期刊*|*李純, 岑況.脫除地下水中硝酸鹽氮的研究進展J .環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2003，26（增）91-95.3*|*期刊*|*張燕，陳余道，等. 乙醇對地下水中硝酸鹽去除作用的研究J.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2008，31（12）：72-76.4*|*期刊*|*Hidekok N, Yoshikazu H. Contribution of soil constituents in adsorption coeffic

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12、cyclic and aromatic compounds to soil J.Chemosphere, 1990, 21(7):867-876.5*|*期刊*|*Hidekok, Naokik, Yoshikazu H. Contribution of soil. constituents in adsorption coefficient of aromatic compounds，halogenated alicyclic and aromatic compounds to soil J.Chemosphere, 1990, 21(7):867-876.6*|*期刊*|*Paola A

13、C, Manuel I V, Silvia B C. Chemical and physi-cochemical characteristics of humic acids extracted from compost, soil and amended soil J. Talanta, 2006, 69:1234-1239.7*|*期刊*|*李春玲,岳欽艷,李穎,等.水中Cu2+、Ni2+與腐殖酸、膨潤土的相互作用研究J.環(huán)境科學(xué)，2010，31(1)：223-230.8*|*期刊*|*盧靜,朱琨,趙艷鋒,等.腐殖酸在去除水體和土壤中有機污染物的作用J.環(huán)境科學(xué)與管理，2006，31(8)

14、：151-155.9*|*期刊*|*劉秀梅,張夫道,馮兆濱.風化煤腐殖酸對氮、磷、鉀的吸附和解吸特性J.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2005，11(5)： 641-646.10*|*期刊*|*劉方春,邢尚軍,劉春生,等. 褐煤腐殖酸對銨的吸附特性研究J. 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2005，11(4)：514- 518.11*|*專著*|*魏復(fù)盛,齊文啟,畢彤,等.水和廢水監(jiān)測分析方法M.4版 北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002：200-284.12*|*期刊*|*徐嘯,劉伯羽,鄧正棟.活性炭吸附重金屬離子的影響因素分析J.能源環(huán)境保護，2010，24(2)：48-50.13*|*期刊*|*赫婧,顏麗,楊凱

15、,等.不同來源腐殖酸的組成和性質(zhì)的研究J.土壤通報，2003，(4)：343-345.14*|*期刊*|*李孟,郭金倉.固/液界面上腐殖酸吸附機理的探討J.武漢理工大學(xué)學(xué)報，2010，32(3)：83-86.15*|*期刊*|*Werner S.Chemical Interaction in Particle Separation J.Environmental Science and Technology, 1977, 11 (12): 1066-1069.SET bkAuthorsInfo *|1|康鑫|KANG Xin|中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116|School of

16、 Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116|康鑫（1985-），男，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究生，主要研究方向：環(huán)境污染防治技術(shù)|北京市朝陽區(qū)安外北苑大羊坊8號中國環(huán)境科學(xué)研究院公害樓204|10001215210837356|2|張彥|ZHANG Yan|中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116|School of Environment Science and Spatial Informat

17、ics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116| * MERGEFORMAT*|1|康鑫|KANG Xin|中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116|School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116|康鑫（1985-），男，中國礦業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)專業(yè)研究生，主要研究方向：環(huán)境污染防治技術(shù)|北京市朝陽區(qū)安外北苑大羊坊8號中國環(huán)境科學(xué)研究院公

18、害樓204|10001215210837356|2|張彥|ZHANG Yan|中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116|School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116|SET bkTitleInfo 腐殖酸對NH4+-N在土壤中遷移的影響|Adsorption of Ammonium on Clays and the Influence| * MERGEFORMAT腐殖酸對NH4+-N

19、在土壤中遷移的影響|Adsorption of Ammonium on Clays and the Influence|（中國礦業(yè)大學(xué) 環(huán)境與測繪學(xué)院，徐州，221116）SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT 摘要： FORMTEXT 通過等溫吸附實驗，測定了不同條件下氨氮在石英砂上的最大吸附量，研究了有腐殖酸和無腐殖酸兩種情況下，氨氮在石英砂上的等溫吸附過程，并運用Langmuir方程和Freundlich方程對吸附熱力學(xué)過程進行了擬合。等溫吸附實驗結(jié)果表明：腐殖酸的存在會改變NH4+-N的吸附方式，增加N

20、H4+-N的吸附量，無腐殖酸時，NH4+-N最大吸附量為0.205 mg/g，有腐殖酸時NH4+-N最大吸附量為0.354mg/g；Langmuir方程比Freundlich更能很好的描述NH4+-N的等溫吸附過程，說明NH4+-N在石英砂上的吸附符合單分子層吸附形式。關(guān)鍵詞： FORMTEXT 腐殖酸；NH4+-N；吸附熱力學(xué)中圖分類號：X53SET bkAuthorsInfo * MERGEFORMAT SET bkTitleInfo * MERGEFORMAT FORMTEXT Adsorption of Ammonium on Clays and the Influence FORMT

21、EXT KANG Xin, FORMTEXT ZHANG Yan(School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology, Xuzhou, 221116)Abstract: FORMTEXT Through the soil column experiences, the product of NH4+-N、NO3-N and NO2-N from the soil column experiences were investigated, this pap

22、er shows the effect of migration and transformation of NH4+-N on humic acids in water, use Langmuir equation and Freundlic equation to fit the thermodynamics of processes. The results showed: Langmuir equation was batter than Freundlic equation to fit the thermodynamics of processes, it mean that NH

23、4+-N adsorbed on the sand surface mainly in the form of monolayer adsorptionKey words: FORMTEXT humic acid; NH4+-N; adsorption kinetics0引言氨氮(NH3-N)、亞硝酸鹽氮(NO2-N)、硝酸鹽氮(NO3-N)簡稱“三氮”，是衡量水體富營養(yǎng)化程度的重要指標。而氨氮更是對水生生物具有毒性作用1。在水環(huán)境中，不同形式的氮之間存在著復(fù)雜的轉(zhuǎn)化關(guān)系，其中硝化-反硝化過程是比較重要的一個過程，氨氮通過硝化作用轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，進而轉(zhuǎn)化為硝酸鹽氮，而硝酸鹽氮則通過反硝化作用

24、轉(zhuǎn)化成氮氣最終離開水環(huán)境。水體中亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮的累積不利于水生生物生長。研究表明，地下水的硝酸鹽污染與地表污染源有關(guān)，如污水灌溉、施肥等活動會造成污灌區(qū)和農(nóng)田地區(qū)的地下水中硝酸鹽含量升高，硝酸鹽的淋溶流失和氮素的地面徑流,是地下水和地表水污染的一個重要原因2。硝酸鹽含量過高時敗壞水味，引起腹瀉，使腸道機能失調(diào)3。氮素由地表污染源向地下水遷移轉(zhuǎn)化的過程中，很大程度上依賴于其在天然顆粒物 (沉積物、土壤、腐殖質(zhì)等)上的吸附與解析作用，其中腐殖酸的作用不可小窺。腐殖酸是自然環(huán)境中廣泛存在的一類高分子物質(zhì)，是動植物殘體通過復(fù)雜的生物、化學(xué)作用形成的，占土壤和水圈生態(tài)體系總有機質(zhì)的50%80%4。

25、在氮素由地表污染源向地下水遷移的過程中，土壤中的有機質(zhì)，尤其是腐殖酸對水環(huán)境中的氮的轉(zhuǎn)化具有十分重要的影響。腐殖酸是自然環(huán)境中廣泛存在的一類高分子物質(zhì)，是動植物殘體通過復(fù)雜的生物、化學(xué)作用形成的，占土壤和水圈生態(tài)體系總有機質(zhì)的50%80%5。由于腐殖酸具有多種活性官能團和較大的表面積，它也是一種環(huán)保型的吸附劑。本文通過室內(nèi)土柱淋濾實驗，模擬了在漬水條件下，有腐殖酸和無腐殖酸兩種情況下三氮的轉(zhuǎn)化規(guī)律，為地下水中“三氮”污染的控制與研究提供依據(jù)。由于其具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，因此具有較強的吸附性能，同時腐殖酸的多種功能團也使其具有很高的反應(yīng)活性6，能與金屬離子、氧化物、氫氧化物、礦物質(zhì)和包括毒性污染物在內(nèi)

26、的有機物發(fā)生相互作用，因此腐殖酸的利用受到人們的重視。目前腐殖酸的研究，多限于其對環(huán)境中有毒有害重金屬和難降解有機物的吸附等方面7,8，對氨氮（NH4+-N）遷移轉(zhuǎn)化過程的影響卻少有報道9,10。目前土地污水處理作為尾水深度處理的一種有效方法得到了廣泛的應(yīng)用，而在這一過程中水中NH4+-N等污染物質(zhì)很容易在土壤顆粒上達到吸附平衡而穿透土壤，對土壤層下面的地下水存在潛在危害。而腐殖酸做為土壤有機質(zhì)的主要組成分，因其膠體的性質(zhì)必然會對氨氮在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化產(chǎn)生影響。1材料與方法1.1 實驗材料本實驗用腐殖酸購自深圳中?；Q(mào)易有限公司，腐殖酸含量99%，灼燒殘渣0.5%，氯化物0.05%，硫酸鹽0.

27、05%，淋濾液采用腐殖酸和去離子水配制。其它化學(xué)藥劑均為分析純，滿足分析測試的精度要求。1.2土壤對NH4+-N的等溫吸附試驗等溫吸附實驗分兩組進行。每組取100mL的具塞錐形瓶6只，每只錐形瓶中放入直徑小于1.1mm 的石英砂25g(使用前，石英砂用1mol/L的HCl浸泡24h后用去離子水沖洗)。在其中一組中加入NH4Cl溶液50ml，溶液濃度分別為5、10、20、30、40與50mg/L；另外一組中加入上述濃度的NH4Cl溶液50ml，同時在每只錐形瓶中加入5mg的腐殖酸。將具塞錐形瓶置于恒溫振蕩箱中，于25條件下以150r/min的轉(zhuǎn)速振蕩反應(yīng)24h，達平衡后取水樣，用0.45um的濾

28、膜抽濾，濾液供分析測試使用。1.3測試與數(shù)據(jù)處理水樣測試指標包括：NH4+-N、NO3-N和NO2-N。NH4+-N采用水楊酸-次氯酸鹽光度法；NO2-N采用紫外分光光度法；NO2-N采用N-（1奈基）-乙二胺光度法。具體測試方法見水和廢水監(jiān)測分析方法（第四版）11。數(shù)據(jù)分析過程中通過統(tǒng)計檢驗剔除異常值。實驗中所有數(shù)據(jù)采用Excel2003和SPSS17進行處理和統(tǒng)計；方程擬合在 HYPERLINK /e-milestone0629/16384.php t _blank Origin7.5完成。2結(jié)果與分析2.1 NH4+-N的吸附等溫線NH4+-N的吸附等溫線一般采用Langmuir模型（公

29、式（1）和Freundlich 模型（公式（2）進行描述。 （1）式中，Ce為吸附平衡時溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量濃度（mg/L）；qe為平衡吸附量（mg/g）；qm為吸附劑的最大吸附量（mg/g）；k為Langmuir常數(shù)（L/mg）。 （2）式中，1/n為異質(zhì)因子，與吸附強度和表面異質(zhì)性有關(guān)；kF為吸附平衡常數(shù)。有腐殖酸和無腐殖酸條件下（下文中有腐殖酸的條件記為Y條件，無腐殖酸的條件記為N條件），石英砂對NH4+-N的吸附采用兩種線性模型擬合結(jié)果見圖1和圖2，擬合方程參數(shù)見表1。 圖1 石英砂對氨氮吸附的Langmuir模擬曲線Fig.1 The Langmuir adsorption isotherms 圖2石英砂對氨氮吸附的Freundlich模擬曲線Fig.2 The Freundlich adsorption isotherms表1 石英砂對NH4+-N的吸附等溫線參數(shù)Table 1 The parameters of adsorption isotherms for NH4+-N條件Langmuir吸附等溫方程Freundlich吸附等溫方程qm/