莠去津在吉林省三种土壤中的吸附解吸特性研究

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近年来随着我国农业的发展,农药的大批量施用,在给人们带来经济效益的同时,也给环境造成了不可避免的危害。莠去津作为长期大面积使用的均三氮苯类农药,常施用于玉米的苗前、苗后,但在施用过程中会有20%~70%长期残留于土壤中,是世界范围内土壤和地下水中最常检测到的农药之一。随着莠去津施用量的增大,土壤对其吸附逐渐达到饱和,致使土壤肥力下降。由于我国东北地区耕地面积逐渐减少,土壤的污染防治工作刻不容缓。控制莠去津在土壤中的吸附解吸行为,亦是控制其在环境中迁移转化、归趋和生物有效性的关键因素,直接影响土壤环境中莠去津的污染防治和修复效率。
  本研究以我国东北地区典型的农田土壤白浆土、黑土和盐碱土作为研究对象,探究莠去津在三种土壤类型中的吸附/解吸行为。并探讨了温度、pH、离子类型、生物炭对吸附/解吸特征的影响,以期揭示不同土壤类型在不同环境条件下莠去津迁移规律的变化。研究结果如下:
  (1)莠去津在白浆土、黑土、盐碱土中的吸附/解吸过程可分为:快速吸附/解吸阶段、慢速吸附/解吸阶段、平衡吸附/解吸阶段,在24h内基本达到吸附/解吸平衡。吸附/解吸等温曲线采用准二级动力学方程拟合动力学效果较好,均达到极显著相关(p<0.01),表明土壤对莠去津的吸附过程属于化学吸附。
  (2)Freundlich模型能很好的描述莠去津在三种土壤中的吸附/解吸特性,相关均达到极显著相关(p<0.01),吸附能力大小顺序为:白浆土>黑土>盐碱土。莠去津解吸能力大小顺序为:盐碱土>黑土>白浆土。解吸滞后系数HI均大于0,说明莠去津的解吸均呈现滞后现象,滞后顺序均表现为盐碱土>黑土>盐碱土。
  (3)随着试验温度升高,莠去津在白浆土、黑土、盐碱土中的吸附能力逐渐降低,解吸能力逐渐增大。其在土壤中吸附热力学参数ΔG<0、ΔH<0、ΔS>0说明吸附过程为自发且无序的放热过程;解吸热力学参数△G<0,△H>0,△S>0,说明莠去津解吸是自发、吸热且熵增的过程解吸过程属于自发且无序的吸热过程。
  (4)随着背景溶液pH的升高,莠去津在三种土壤类型中的吸附能力逐渐降低,解吸能力逐渐增强。当背景溶液pH=3时,莠去津在白浆土中的吸附量最大达到11.160mg·kg-1。当背景溶液pH=11时,莠去津在盐碱土中的解吸能力最大达到63.73%。酸性环境有助于莠去津在土壤中的积累。
  (5)在背景溶液中添加适量Na+、Ca2+均可促进土壤对莠去津的吸附,当Na+浓度为0.8mol·L-1时吸附效果最好;当Ca2+浓度为0.5mol·L-1时吸附效果最好;添加Na+、Ca2+均能降低土壤中莠去津的解吸能力。
  (6)添加生物炭后能促进三种土壤对莠去津的吸附,有利于土壤对莠去津的固定,同时抑制莠去津从土壤中解吸。
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