廈門市紅壤對氨氮的吸附研究

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摘要 [目的]為了研究土壤對氨氮的吸附特性對含氨氮廢水的處理提供參考。[方法]在其他條件固定的情況下，研究pH、粒徑、鹽度的變化對土壤吸附的影響。[結果]紅壤對氨態氮具有顯著的吸附作用，并且吸附速度很快，一般在30 min就可以基本達到平衡。粒度越小，pH越大，土壤對氨氮的吸附能力也越強。[結論]該研究對氨氮污水灌溉、氨氮在土壤和地下水中遷移轉化的預測有重要意義。

關鍵詞 氨氮；土壤；吸附

中圖分類號 S153.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）03-00728-01

Abstract [Objective]The research aimed to provide the basis for the treatment of adsorption characteristics of ammonia nitrogen in the soil. [Method] When the other condition was constant， the effects of pH， particle size and salinity on the soil adsorption were studied. [Result] The adsorption of red soil on the ammonia nitrogen was remarkable. The rate of adsorption was very quick， and the balance reached basically in 30 min. When the particle size was smaller， and pH was higher， the adsorption of ammonia nitrogen in the soil was stronger. [Conclusion] The research had important significance on the prediction of waste water irrigation and ammonia nitrogen in the soil and underground water.

Key words Ammonia nitrogen； Soil； Adsorption

氨氮是水體中的營養元素，但高氨氮廢水隨意排放會改變土壤結構，破壞生物多樣性。研究土壤對氨氮的吸附對氨氮污水灌溉以及氨氮在土壤、地下水中遷移轉化的預測有重要意義[1-2]。近年來，許多學者都對氨氮的吸附與解析進行了研究。陳堅等[3]研究了天然沸石去除地下水中氨氮的效果。孫大志等[4]研究了氨氮在土壤中吸附/解吸的動力學與熱力學。筆者針對廈門紅壤對氨氮的吸附進行研究，定量化考察不同環境因素對吸附的影響并分析影響機理，為今后土壤修復研究奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

供試土樣于2013年3月取自于廈門市集美區的紅土壤，取樣深度為100 cm左右。取樣后，將土壤置于背光、通風處陰干，研磨、碾細之后，依次過2.0、1.0和0.5 mm篩，棄去粒徑>2 mm的土壤顆粒，分別得到粒徑為<0.5、0.5～1.0和1.0～2.0 mm的土壤樣品。將過篩所得的各類粒徑土樣裝入錐形瓶中，瓶外用牛皮紙包扎完全，放入高溫滅菌鍋內滅菌40 min以防止微生物對試驗的干擾，冷卻后備用[5]。

1.2 方案設計

配制濃度為0、20、40、60、100、150、200 mg/L的7種氨氮溶液。通過向其中加入一定量土壤，控制土壤量、pH、粒徑和鹽度，比較3種吸附平衡條件下的吸附量[6-7]。

2 結果與分析

2.1 土壤pH對氨氮吸附等溫線的影響

供試土壤過0.5 mm 篩，考察不同pH下氨氮吸附等溫線的變化情況。由圖1可知，pH對氨氮的吸附等溫線有一定的影響。pH越大，土壤對氨氮的吸附量也越多。造成這種現象的原因是pH對NH+4水解平衡的影響。土壤對氨氮的吸附實際上就是對NH+4的吸附。NH+4屬于強酸弱堿鹽，pH的變小會造成溶液中H+濃度的變大，進而促使NH+4的水解向著NH+4方向進行，造成溶液中NH+4增加，土壤與NH+4接觸機會也增加，吸附量也就增大[8]。

2.2 土壤粒徑對氨氮吸附等溫線的影響

供試土壤分別過0.5、1.0、2.0 mm篩，考察pH為7條件下氨氮吸附等溫線的變化情況。根據確定等溫吸附方程的試驗結果，繪制等溫吸附曲線。由圖2可知，不同粒徑土壤吸附量不同，土壤粒徑越小，土壤對氨氮的去除效果越好，0.5 mm粒徑的土壤交換吸附氨氮最大。造成這種現象的原因是相同質量土壤量土壤粒徑越小，比表面積越大，與NH+4接觸也就越充分[9]，越有利于土壤對氨氮的交換吸附，因此土壤顆粒的吸附量增大[10]。

2.3 不同鹽度對氨氮吸附等溫線的影響

供試土壤過0.5 mm篩，考察pH 為7的條件下在氯離子濃度分別為0、0.5、1.0 g/L的條件下氨氮吸附等溫線的變化情況。根據確定等溫吸附方程的試驗結果，繪制等溫吸附曲線。

由圖3可知，在相同粒徑和土壤量情況下，土壤對氨氮的吸附效果隨著鹽度的增加而減弱，即鹽度的變化對土壤對氨態氮的吸附有一定的影響。造成這種現象的原因是Na+與NH+4具有相同的吸附點位，Na+的增加占用NH+4的土壤吸附點位，使得土壤吸附氨氮性能下降[11]。