离子交换吸附环境化学

A. 这是关于环境化学的一句话： 求助亲们解答： 就是为什么pH下降，土壤负电荷减少，阳离子交换就降低呢

B. 土壤化学和环境化学研究进展

(一)土壤营养元素与植物营养

1840年德国李比西(J.F.Liebig)出版了《化学在农业和植物生理学上的应用》一书，提出了土壤是养分的储存库，无机物可以转化为有机物，只需要使用矿质肥料，把植物吸收的矿质养分归还土壤，就能使土壤的耗损与营养物质之间保持平衡，物质的生物循环过程可以免于土壤肥力下降。19世纪后半叶，法鲁(F.A.Fellow)、李希霍芬(F.V.Richthofen)、拉曼(Ramann)等将土壤的形成过程看作是岩石矿物的风化过程和物质的地质循环过程。他们认为岩石风化的碎屑物是植物生长所需矿质养分的来源，土壤是植物养分的储存库；同时，土壤中的矿质养分遭到淋溶，肥力下降，最后变成岩石。

20世纪30～40年代，前苏联维尔拉德斯基(В.И.Вирнадский)和维诺格拉多夫(А.П.Виноградов)证实了土壤形成过程并不是与风化过程和矿物质形成过程完全等同的一种过程，而是一种综合的生物地球化学过程。与此同时，威廉斯(В.Р.Вилbямс)首次提出了土壤统一形成过程的学说，特别强调生物在土壤形成过程中的作用，建立了土壤结构性和土壤肥沃性的新观点。他们系统地研究了植物-土壤系统中所形成的植物有机体和无机灰分的化学组成，阐述了植物在矿质营养元素生物循环中的生物地球化学作用和土壤形成作用。以后的研究也证明，由于有机质的分解和矿化的硅、铝、铁化合物进入生物循环，形成次生粘土矿物，如氧化硅、碳酸钙、水铝英石和蒙脱石类等。

1952年波雷诺夫(Б.Б.Полынов)对风化壳的形成、类型和地球化学过程进行了深刻的论述。1954年费尔斯曼(А.Е.Ферсман)将风化和土壤形成产物的移动、分异和聚集过程的整个土圈及风化壳称为表生作用带。土壤水分状况对土壤中物质的运动和土壤形成过程具有重要的影响。同时，风化和土壤形成物的侧向和横向再分配、分异作用及次生积聚过程在土壤形成过程中也具有很重要的作用。20世纪70年代以来卡瓦古齐(K.Kawaguchi)等重点研究了土壤处于氧化还原交替环境下引起物质移动和累积的情况，特别是水稻土的发生与演变，1978年在菲律宾还专门召开了国际水稻土学术会议。

土壤是营养元素进入有机体的主要环境，土壤中营养元素不足或过剩，必然影响有机体内多种生物化学过程的正常进行，不利于有机体的发育，甚至引起植物病害。如缺锌可引起柑橘叶子出现斑点斑病，停止生长；缺铜可引起果树枯枝。

土壤营养元素除高背景值与低背景值区对农业产品的数量与质量有重要影响外，在土壤营养元素含量属于一般的中等水平地区，由于区域间环境条件的差异和农业产品的多样性，不同自然条件和不同农业结构区域，往往出现某些营养元素的不足，采用增施某些营养元素的方法可获得农作物的显著增产及改善产品品质，因此在我国不少区域开发了硼、钼、锌、铜及稀土等微量元素肥料。为了合理利用微量元素肥料，必须掌握区域土壤环境背景值，以及背景值的活性，这样才能既达到作物增产的目的，又可防止过量施用这些肥料造成土壤污染而危害有机体的后果。

土壤中某元素有效态含量C与全量A的比值，称为该元素的活性B。B是土壤元素全量、有效态、土类、有机质、粘粒、pH值的函数。引入土壤元素背景值的活性就可在农业上使用背景值数据。已知A、B，即可求C，与有效态临界含量相比，就可指导微量元素肥料的经济合理施用。我们可以借助土壤背景值含量粗略计算土壤中有效态含量范围与供给水平，也可借助元素活性反推土壤中元素的丰缺，判断是缺全量或是活性低，从而采取相应的对策，既可使微肥使用合理，作物显著增产，又可防止过量施用造成土壤污染。

(二)元素形态分析与生物有效性研究

由上可知，元素总浓度分析已不能满足科研和生产的需要，如铬、砷、硒是常见的多价元素，不同价态的化合物具有不同的毒性和化学活泼性。如铬(Ⅲ)是人体的必需元素，它在细胞表面有专门受体，并能调节胰岛素正常代谢，但铬(Ⅳ)对人体有高毒性，并能致癌。

Barber(1984)用生物有效性(Bioavailability)的概念将养分区分为“潜在有效”和“实际有效”。研究元素价态工作始于20世纪70年代末，后在国内外逐渐成为重要的研究方向，主要在环境监测、冶金、食品、材料催化剂等领域开展。

元素的价态分析的最终测定方法，与以往的总量测定相同。关键是前处理中采用化学分离法把同一元素的不同价态进行分离。分离方法有有机溶剂萃取法、离子交换树脂分离法和氢氧化物共沉淀法等，然后根据各元素的不同性质可用分光光度法、原子吸收光谱法、电化学分析法、气相色谱法等测定。如俞穆清等提出了用N₂₃₅-MIBK 体系萃取铬(Ⅳ)，TTA-乙醇-MIBK体系萃取铬(Ⅲ)，Na(PO₃)₆-N₂₃₅-MIBK 体系萃取总铬，再用原子吸收光谱法测定的方法。王顺荣探讨了在不同酸度条件下用4-硝基邻苯二胺-甲苯分别萃取硒(Ⅳ)和硒(Ⅵ)，然后用气相色谱法测定的方法。

近年来高精仪器的出现，新的有机试剂的合成，以及计算机在分析化学中的应用，使分析元素价态的方法日趋简单、快速、准确，灵敏度也有了提高。一般不需用化学分离技术，在试样中可直接连续测定同一元素的不同价态，或分别测定具有不同价态的多种元素。例如，孙群等用离子色谱法，在其他大量阴离子存在的情况下，通过把紫外/可见光检测器和电导检测器串联使用可同时分离并测定环境样品中砷(Ⅲ)、砷(Ⅴ)、硒(Ⅳ)和硒(Ⅵ)。迟锡增应用APDC-MIBK-GFAAS法可测定砷(Ⅲ)、砷(Ⅴ)、硒(Ⅳ)、硒(Ⅵ)、锑(Ⅲ)和锑(Ⅴ)。

(三)土壤-植物系统中营养元素的相互作用与有效性

重金属元素(如Cd、Pb、Cu、Zn等)间、营养元素(如N、P、K、Ca、Mg等)间的相互作用研究得已较多，而重金属元素与营养元素间的交互作用研究目前尚处于起步阶段，属于重金属元素污染生态研究的前沿。

1.重金属元素对营养元素在土壤中化学行为的影响

重金属元素对营养元素在土壤中化学行为的影响是土壤重金属污染危害的一个重要方面，它是隐蔽的、长期的，也是导致土壤生产力下降的本质原因，但这方面的研究工作目前在国内外开展得尚不多。

土壤营养元素的吸附解吸过程在某些营养元素的生物有效性方面起着重要作用。K吸附动力学研究发现，添加Cu、Cd明显地降低了土壤对K的吸附，添加量越高，降低程度越大。而且Cu对K吸附的抑制作用大于Cd。K的缓冲容量(PBC)也因Cu、Cd加入量增加而下降，其下降率分别为20%～32%和7%～20%。然而，Bolland报道，Zn处理使针铁矿对P的吸附量明显地高于对照样品。

元素在土壤中的存在形态及其转化与多种因素有关，当其他条件不变时，外加某物质必将对其产生影响。目前，有关重金属污染对土壤营养元素形态转化影响的研究报道很少。Folle等曾报道，加入重金属Cu、Zn、Cd、Ni的硫酸盐，可使土壤中Al-P、Fe-P含量下降，但对其原因未作解释。

营养元素的迁移性既反映其向植物体的转移性(生物有效性)，也表征其在土壤剖面中的垂直移动性，因此，它是生态环境活性的反映。Cu、Cd的加入可引起土壤溶液中K、Mg和Ca的活度增加，且可提取态K、Mg也有增加，Cu的这一影响比Cd大。Robertson报道，重金属污染后引起土壤Ca、Mg、K下移。然而，Folle等和王宏康等的研究认为，土壤受重金属Cu、Ni、Pb、Zn等污染后，P的可提取性明显低于未受污染的土壤。上述结果表明，重金属污染导致土壤对阳离子的保持力减弱、淋溶增加，而使 P 的有效性降低。

2.营养元素对重金属元素在土壤中化学行为的影响

营养元素对重金属吸附解吸作用的影响已有一些研究。Zhu等认为，交换性Ca、Mg离子明显降低土壤对Zn、Cu的吸附，而且Zn吸附降低率大于Cu；K⁺对Zn、Cu吸附的影响甚微。试验表明，土壤对Cu、Cd的吸附作用也因P的施用而减少。Ca²⁺、Mg²⁺不仅使红壤Cd吸持量降低而且解吸量增加。据报道，P 可使富含氧化物的可变电荷土壤对Zn、Cu的吸附增加，而使恒电荷土壤对Zn的吸附降低，说明P对重金属元素行为的影响与土壤性质关系甚大。

营养元素进入土壤后可以引起重金属存在形态的变化。这一工作目前仅在P方面有一些报道。Kaushik等和Shuman的研究表明，施P可明显降低中性及微酸性土壤Zn、Cd、Cu的碳酸盐态、有机态及晶质氧化铁态含量，而增加其交换态及无定形氧化铁态比例，残留态Zn、Cd、Cu则不受影响。P肥的施入也引起了Mn由难溶形态(晶质氧化铁和残留态)向中度可溶形态(无定形氧化铁锰态)转化，这是由于P肥降低了周围土壤pH值及P与氧化物反应速率的缘故。这就意味着P可促进重金属的生态危害性。然而，也有报道指出，酸性土壤中施P使土壤Zn的交换态、有机态比例降低，而残留态和无定形氧化物态Zn比例增加。这是因为P可提高土壤负电荷而增加了Zn的吸附。可见，P对土壤中重金属形态与转化的效应受土壤性质的制约。

土壤重金属迁移性大小决定了它对生物和生态环境的危害大小，可惜这方面的研究甚少。有报道指出，P能有效地促进土壤中As的释放与迁移，这是由于P、As具有相似土壤环境化学行为而产生竞争作用的结果。Brown等报道，施P可增加土壤中可提取态Zn的含量。

3.植物体中元素的交互作用

植物是一个复杂的有机整体，其中某一成分的改变(增加或减少)会影响其他成分功能的发挥，最终反映在植物生长发育和产量上。据报道，在100～200mg/L的Pb浓度下，施P处理可促进植株幼苗根生长。在无N情况下，5mg/kg的Zn就引起小麦籽粒、茎秆和根重下降，而在施N 75mg/kg时，Zn浓度达10mg/kg才开始引起这些指标明显下降。

重金属元素作为一种离子，或者与营养元素竞争植物根系吸收位，或者影响植物生理生化过程，从而引起植物对营养元素吸收性能及转运特征的改变。Cd使玉米植株N、K浓度上升而使其吸收量下降，但使P浓度及其吸收量都下降。水稻添加Cd降低了稻草中Mg、Fe、Zn浓度。有试验表明，施Zn使植物P浓度降低，但Cd在Zn存在时可增加植物P浓度，而无Zn时却又降低P浓度。Zn浓度增加，降低了植物Ca、Mg、K、Na浓度以及Ca/Zn比。Yevdokimova指出，Cu、Ni、Co重金属污染土壤后，生长于其上的燕麦地上部分硝酸盐有明显积累现象。Tyksinski曾报道，莴笋中Cu、B与Ca间，Zn、Mn与P间，Zn、Mn与Mg以及Zn与K间存在拮抗作用。过量重金属元素的含量不仅降低了植物对营养元素的吸收，也干扰了营养元素在植物体内的分配，重金属Cd、Mn、Mo使土豆中Ca向地上部的转移明显降低。

营养元素是影响植物吸收重金属的重要因素，有些已成为调控重金属植物毒性的途径与措施。研究表明，植物生长在

-N溶液中，其Cd浓度和吸收量都大于在

-N溶液中生长的植物，N形态对植株Zn浓度的影响也与此类似，但Cd在植株体内的分布则不受N形态的影响。液培中

-N增加单子叶植物对Fe、Al、Cu及Zn的吸收，但

-N则恰恰相反，这可能是植物对

-N吸收引起H⁺分泌造成根系表面环境酸化，而

-N吸收则引起OH^-分泌使根系环境碱化所致。不同种类N肥在促进植物吸收土壤Cd方面的大小顺序为(NH₄)₂SO₄＞NH₄NO₃＞Ca(NO₃)₂，其作用机理一方面可能是盐基阳离子对Cd的置换作用，另一方面可能是肥料降低了周围土壤pH值而增加了Cd的溶解度。土壤施P通常降低旱地植物体内重金属的含量，但也有施P促进Pb对植物有效性的报道。Merry等指出，P施用量需达到一定水平才有明显降低植物体内重金属含量的作用。然而，水稻吸收Cd却随施P而增加。施K可明显降低小麦Zn的浓度及吸收量。土壤Ca、K含量升高使大豆幼苗中Cd浓度显著减低，但大豆幼苗干物质量却没有明显受到影响。

综上所述，土壤-植物系统中营养元素相互作用研究虽取得了一些进展，但绝大多数工作是单向作用的研究，在同一系统中进行双向作用的研究尚少，土壤和植物相互间是分割的，尚未作为一整体参与研究，且有关交互作用机理的认识尚比较肤浅。

C. 何谓化学形态它在环境化学研究中有何意义

环境化学是环境治理的理论基础。只有详细研究环境中的污染物质在空气和水等环境介质中的迁移、转化、归宿的规律,才能找到合理的预防和治理措施。例如在大气环境治理方面，人们可以通过吸收剂吸收和转化为无害气体这两种化学方法对因化石燃料燃烧产生的CO2、SO2、NOx等有害气体进行有效处理；水污染处理中的三级处理通过曝气、吸附、化学凝聚和沉淀、离子交换、电渗析、反渗透、氯消毒等处理方法获取可应用的水。这些治理措施都是在环境化学理论研究的基础上产生的.

D. 腐殖质的环境化学作用有哪些

腐殖质
腐殖质对元素的迁移主要表现为有机胶体对金属离子的表面吸附和离子交换吸附作用，以及腐殖酸对元素的整合作用与络合作用。在腐殖质丰富的环境中.Cu.Pb.Zn.Fe.Mn.T.Ni 等元素可称有机胶体吸附，并随水大量迁移。

E. 河流渗滤系统污染去除机理研究进展

在有利于改善水质的水文地质学方法中，河流渗滤系统是有效地改善地表水水质的、成本低廉的处理方法（Achter et al.，2002）。在一定条件下，地表水体可以与地下水相互转化，特别是在冲积扇区，可以被认为是同一水源，因此，许多地方常采用傍河布井方式开采地下水，以加强两者的水力联系，增加地下水的允许开采量（Winter et al.，1999；王大纯等，1994）。无论在湿润地区还是在干旱地区，在河水入渗补给地下水的过程中，污染物会发生过滤和衰减（Ray et al.，2003）。如果含水层中不含其他污染物或者各种污染物均处于较低的含量水平，则含水层中的水质会远远优于河水，这样能够在保障饮用水安全的同时增加地下水的开采量。国外特别是欧洲许多国家将河流渗滤系统应用于饮用水的生产过程，如斯洛伐克共和国通过河流渗滤获取的饮用水占总饮用水的50%，匈牙利占45%，荷兰占5%，德国占16%（Ludwig et al.，1997）。河流渗滤系统有两个显著的优点：一个是在地表水处理的过程中大大降低了辅助添加剂如消毒剂的使用量；另一个是在保证饮用水安全的前提下大大降低了水处理成本。

（一）河流渗滤系统的概念

河流渗滤是一个自然净化过程，它是指河水补给地下水时，河水中的溶质通过河流沉积层入渗进入两岸抽水井或地下水的过程（Ray et al.，2002a）。当对河流或湖泊邻近水域的垂直或水平的抽水井进行抽水时，由于河流与含水层之间存在动态的相互作用，抽水会引起河流和抽水井之间的压力梯度，这样引导性渗滤系统就会引导河水向下通过河流沉积物进入抽水井中。在这个过程中，可以对地表水中存在的大多数污染物进行过滤和清除。河流渗滤系统是一种高效的净化方法，它对微生物有机体、复杂的自然有机物、杀虫剂、除草剂、烃类化合物、药物制剂和芳香族化合物具有很强的去除作用，而这些污染物通过常规的水处理方法很难去除。在该过程中，污染物与沉积层发生各种物理、化学和生物作用，包括过滤、吸附、沉淀、微生物降解以及与地下水混合稀释等作用，而使污染物浓度降低（Chiou et al.，1985；Drzyzga et al.，1997），河水水质得到净化，从而获得高质量的饮用水。河流沉积层既包括河流底泥沉积物，又包括河流两岸的沉积物，所以将两者合称为河流渗滤系统。

（二）河流渗滤过程中污染物的主要迁移转化机制

河流渗滤过程中的主要迁移转化机制是入渗、扩散、过滤、吸附、微生物降解，以及地表水与地下水的混合稀释作用。国外对河流渗滤系统的研究较为深入，有一些针对河流渗滤作用的机理研究，主要包括物理过程和生物地球化学过程等。

1.物理过程

河流渗滤系统是一个天然的过滤器，其中，有机质丰富、粒度细小、表面积很大的河流沉积层，由于具有很大的吸附容量，对入渗污染河水具有很好的净化效能。即使河流水质会由于季节变化、径流和冲击负荷而发生重大变化，其影响也可以在河水通过河流渗滤系统入渗的过程中被消除。其中机械入渗引起对悬浮物质，以及吸附于悬浮固体上的疏水性有机污染物的去除。例如，含黏粒较多的河流沉积物对磷的去除效果最好，对化学需氧量（COD）和NH₄—N的去除效率也比较高，对金属的去除效果也较好。河流渗滤系统还可以去除水中的颗粒物、胶体、微生物等（Hiscock et al.，2002；Worch et al.，2002）。在地表以下迁移的过程中，有机化合物能够被吸附于固体物质上。吸附作用的程度变化取决于化合物的特性和土壤胶体的种类和性质。总的来说，随着接触表面积增大和在河流与出水井之间的径流时间增长，吸附量增加。胶体和细菌表面的吸附作用能够影响有机污染物在土壤和地下水中迁移。Schwarzenbach et al.（1992）研究了挥发性有机化合物，如氯仿、三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯等的吸附行为，并阐述了这些化合物的一系列滞缓因素。此外，地下水和入渗水的混合过程能稀释污染河水，引起污染物浓度下降，并减缓其峰值。

2.生物地球化学过程

河流渗滤系统作为生物地球化学反应器，有着独特的地球化学环境，可将其视为一个分界面，在此分界面上下各种环境要素包括光、温度、pH、E_h、氧气、有机碳等都存在很大的差异，污染河水在通过这个分界面时水质将发生很大变化。Jurgen（2002）取莱茵河水进行试验，结果证明，河流渗滤系统对溶解的有机碳（DOC）、和去除效果均很好。潜在的河流渗滤过程的有利影响包括对可溶性有机物的降解作用和通过反硝化作用以及与地下水的混合作用来降低硝酸盐含量（Bourg et al.，1993；Grischeck et al.，1998；Wett et al.，2002）。Grischek等研究了德国易北河水中浓度。井水中浓度从4.97 mg/L降低到检测限之下。在河流渗滤系统中观察到的氧化还原反应是微生物活动的结果（BGW et al.，1996；Cosovic et al.，1996；Lovley，1991）。这能够为新陈代谢作用和细菌的细胞结构提供能量。氧化还原反应需要作为电子供体的有机化合物和作为电子受体的其他物质的参与。冲积含水层中的电子受体包括溶解氧、、锰的氧化物、氢氧化铁和硫酸盐等（Berner，1981；Champ et al.，1979；Groffman et al.，1999）。在河流渗滤过程中，通常包含溶解氧，在渗滤的最初几厘米至十厘米之间处于有氧环境，随着水流进一步入渗，氧气消耗殆尽，可能出现厌氧环境（Graillat et al.，1986；Bourg et al.，2002）。大多数情况下，溶解氧和常常是细菌催化所利用的电子受体。如果有机化合物的量很充足，而氧气和硝酸盐的量不足，其他的电子受体就会参与到反应中来，从而引起诸如锰和铁的溶解等其他水质问题（Bourg et al.，1993，2002；Graillat et al.，1986；Lovley et al.，1998；Monika et al.，2008）。

河流渗滤系统中存在以下生物地球化学过程：

河流渗滤系统污染去除机理研究

河流渗滤系统污染去除机理研究

河流渗滤系统污染去除机理研究

河流渗滤系统污染去除机理研究

河流渗滤系统污染去除机理研究

（三）河流渗滤系统污染去除机理研究现状

1.国外河流渗滤系统污染去除机理研究现状

近年来，河流渗滤系统对有机物的去除机理及去除效率逐渐成为国外学者的研究热点。最近几年的研究证明，河流渗滤系统在控制各种有机物方面非常有效，发生最显著的浓度衰减的污染物包括可溶性总有机碳、浊度、杀虫剂和其他有机污染物等，它还能减缓由暴雨径流造成的突发性污染负荷增大。

河流渗滤系统能够有效地去除一定比例的天然有机物（NOM）和合成有机物（SOC）（Kuehn et al.，2000）。NOM包括溶解的有机物、腐殖质微粒和未腐殖有机物。地表水体中的有机碳（TOC）和COD主要是NOM引起的。Miettinen et al.（1994）通过对某地表水及其地下水监测研究发现，在地表水入渗的过程中，TOC和COD等含量不断降低。Sontheimer（1980）在对莱茵河进行研究时发现，河流渗滤对中等分子量的NOM去除率接近70%。Ludwig et al.（1997）在易北河沿岸开展的研究证实，分子量超过1000g/mol的NOM在河流渗滤过程中不断消失。Wang et al.（1998）在俄亥俄河开展了为期两年的研究，发现河流渗滤作用对NOM的去除主要是由生物作用引起的。Ray et al.（2002b）也在对俄亥俄河流的研究中发现，在距河岸9m的观测井以0.0876m³/h的强度抽取地下水时，井水中TOC比河水中的减少了60%。因此，通过河流渗流系统对NOM的净化作用可以大大提高水的质量。由于野外调查不易实现，国外学者重点针对SOC进行了一些室内模拟试验研究（Bornick et al.，2001；Jutter，1995；Malzer et al.，1993）。Doussan等对河流渗滤系统中苯胺的生物降解进行了研究（Liu，2002；O'Nell et al.，2000；Vasil et al.，2002），Bornick et al.（2001）证明了易北河中苯胺在3h内去除率能够达到100%。Jutter（1999）分析并比较了易北河水和两岸井水中三氯乙烯、四氯乙烯、氯仿的浓度，在井水中几种污染物的浓度显著下降，有的甚至低于检测范围。Widerer et al.（1985）的研究发现：莱茵河中SOC去除效率与其生物降解性及其在河水中的浓度有关。地下水易受除草剂、杀虫剂和洗涤剂的污染。Verstraeten et al.（2002）的研究发现：在普拉特河附近的水井中除草剂浓度比河水中减少了76%。Dillon et al.（2002）报道了最近几年来，墨累河中杀虫剂的浓度大大降低，主要是由于河流渗滤系统的吸附和生物降解作用。Jutter（1992）调查了德国鲁尔河河流渗滤系统对洗涤剂的去除率，发现河流渗滤系统的含水层处于缺氧环境，并且存在强烈的异化硝酸盐还原过程，其对洗涤剂在还原条件下去除率达到99%，表明河流渗滤系统对这些SOC具有良好的去除作用。另外，国外学者还研究了河流渗滤系统对颗粒物、细菌及病原体和重金属的去除（Kim et al.，2002；Weiss et al.，2005）。Sontheimer（1980）发现在莱茵河下游持续性重金属污染物的去除效率较高，其中铬和砷超过90%，镉、锌、铅、铜和镍都超过了50%。

2.国内河流渗滤系统污染去除机理研究进展

我国将河流渗滤作用运用于水处理的时间可能更早，但开展河流渗滤过程中污染物环境化学行为及净化作用的研究时间并不长，只是近年来有吴耀国等利用野外监测手段开展污染河流对地下水化学影响的分析与评价研究发现（吴耀国等，2000，2002a，b，2005，2006；黄瑞华等，2006），河流渗滤系统对城市污水中的COD、重金属、氮等具有很好的净化作用，对COD 的去除主要是好氧微生物降解，其次为厌氧微生物降解，重金属与挥发酚的去除主要是由于土壤吸附作用，而氮的去除是由于好氧环境中的硝化过程与厌氧环境中的反硝化过程联合作用的结果，其中，硝化作用是氮净化效率的限制性因子；河流渗滤系统可以减缓污染河流对沿岸地下水的影响，防止地下水组分浓度的剧烈变化，在河水入渗初期，主要发生硝化反应，随入渗的不断深入，反硝化作用也趋于加强，使系统具有了一定的脱氮功能；在徐州奎河的试验结果表明，该河流渗滤系统对挥发酚去除率大于99%、COD的去除率大于95%、氮的去除率大于95%，且未引起土壤及地下水的污染；在对渭河河床沉积物及沿岸地下水含水层的含水介质研究发现，具有土著反硝化细菌的河流渗滤系统，在NO₃—N约为23.0mg/L的条件下，可使苯胺降解效率达到100%，反硝化条件下，苯胺在河流渗滤系统中的降解仅有少部分经过脱氨作用，绝大部分与腐殖质以共价键形式形成耦合物，且该耦合物更易为微生物所利用，且在降解过程中不产生对环境微生物有毒的中间产物，可实现反硝化条件下河流渗滤系统中苯胺的连续降解。李金荣等（2006a～d，2007a～d）在对渭河渗滤系统的研究中发现，NH₄—N 污水渗滤时发生的环境行为包括反硝化作用、硝化作用，以及离子交换吸附作用，使入渗的污染河水水质得到净化，并向好的方向发展。其中，引起氮损失的主要是反硝化作用，渭河渗滤系统对NH₄—N净化率为86%；含有硝态氮污染的河水在渭河渗滤系统中其环境行为主要为反硝化作用，河流渗滤系统对硝态氮污水有很大的净化作用。苯胺污水在渭河渗滤系统中的环境行为主要为吸附作用和微生物降解作用，结果表明，河流渗滤系统对苯胺污水有很大的净化作用，其净化率可以达到100%。

（四）河流渗滤系统污染去除效果的影响因素

河流渗滤系统对地表水污染物去除效率很大程度上取决于水文地质条件，包括：抽水井的类型、抽水井与河流的位置关系、河岸及河床物质的特性、河床冲刷特性、河水温度，以及天然水源特性等。一些学者对影响河流渗滤系统处理效率的因素包括河流沉积层组成、河水温度、滞留时间等进行了研究（Achten et al.，2002；Chung et al.，2005；Friege，2000；Tufenkji et al.，2002）。

1.河岸及河床物质特性

研究表明，河流沉积层的组成特别是其中有机质和黏土的含量对去除效率的影响很大，Schwarzenbach et al.（1983）研究了有机碳含量较低的砂砾石质的河流冲积层中有机物的衰减过程，发现在两个不同的研究地点，水中的60%可溶性有机碳和可去除的有机氯化合物能在迁移过程中在含水层中被去除，但仍有一小部分保留在水中。对于一些特殊的化合物，如1，4-二氯代苯的去除率不足20%。在入渗过程的最初的几米中，生物降解作用是最基本的去除机理，有一些难降解的污染物是不能被本地驯化的厌氧细菌转化的。Miller et al.（2001）利用三种不同的河流沉积物样品进行一些毒素物质的去除试验，发现黏土含量较高和富含有机质的沉积物对其去除率较高，而砂质沉积层几乎不具有去除效果，这可能是由于富含有机物的沉积层具有微生物生长所需要的营养盐，而含砂较多的沉积层所含营养物很少，导致其去除率不高。我国学者李金荣等（2006d，2007a，b）认为，净化程度与该渗滤系统的渗滤介质有关，如果渗滤介质为细粒的黏土层，则对硝态氮污水净化程度很高，其净化率能够达到100%，但易引起地下水硬度升高等负效应，若介质为粗砂粒物质，其净化程度较低，但不易引起地下水硬度升高。

2.河水温度

Schwarzenbach（1983）对河流渗滤系统中的水质随季节和空间的变化进行了研究，认为温度对微生物的活性有非常大的控制作用，所以它是影响河流渗滤系统中水质变化的关键因素。Wang et al.（2002）在对Louisville河岸渗滤设施的研究中发现，由于黏性减弱和水温升高，河水在夏季入渗率较冬季高10%。结果表明，水温的季节变化在对河流渗滤系统的有效性进行评估时是需要考虑的因素之一。

3.其他影响因素

河流渗滤过程，渗滤的质量还取决于河水水质、与地下水的混合稀释作用，以及抽水井与河流之间的距离（Goloka et al.，2005）。抽水井与河流之间需要有足够的距离，使水流获得充分的迁移时间，以便生物降解能够进行更加彻底。

F. 在环境化学中，今天我们老师讲的： 土壤阳离子交换量越好，土壤就越好，比如黑土的阳离子交换量为24.

土壤阳离子交换量是影响土壤缓冲能力高低，也是评价土壤保肥能力、改良土壤和合理施肥的重要依据。土壤阳离子交换量越高，其缓冲能力越好，也就是土壤保肥能力越好。所以黑土好点。

G. 我国省级刊物及学报有哪些，投稿信箱是什么

发表论文的话一般看期刊类别，按高级等级分为1类，2类到5类。一般发表在3类以上就不错了。像这样的期刊很多，我仅就三类的列出来，当然只是自然科学版的，(社科版的如果需要再说):
ISTP收录、国外刊物，自然科学进展，天津大学学报（原名为：天津大学学报.自然科学与工程技术版），华东师范大学学报（自然科学版），东北大学学报（自然科学版），四川大学学报（自然科学版），中南大学学报.自然科学版（原名为：中南工业大学学报. 自然科学版） ，同济大学学报（自然科学版），北京理工大学学报，华南理工大学学报（自然科学版），北京工业大学学报，西北工业大学学报，南京大学学报（自然科学版），武汉大学学报（工学版），重庆大学学报（自然科学版），东南大学学报（自然科学版），北方交通大学学报，内蒙古大学学报（自然科学版），北京师范大学学报（自然科学版），中山大学学报（自然科学版），陕西师范大学学报（自然科学版），南京理工大学学报（自然科学版），太原理工大学学报，厦门大学学报（自然科学版），空军工程大学学报（自然科学版），海军工程大学学报，吉林工业大学学报.工学版，武汉理工大学学报，上海理工大学学报，合肥工业大学学报. 自然科学版，甘肃工业大学学报（改名为：兰州理工大学学报），桂林工学院学报，广西师范大学学报（自然科学版），四川大学学报（工学科学版），郑州大学学报（自然科学版），苏州大学学报（工科版），高技术通讯，云南大学学报（自然科学版），东北师范大学学报（自然科学版），上海大学学报，中国科学基金，兰州大学学报（自然科学版），西北大学学报（自然科学版），南京师范大学学报（自然科学版），中国科学技术大学学报，福建师范大学学报（自然科学版），湖南师范大学学报（自然科学版），江西师范大学学报（自然科学版），复旦学报（自然科学版），福州大学学报（自然科学版），湖南大学学报（自然科学版），山东大学学报（自然科学版），应用科学学报，华侨大学学报（自然科学版），吉林大学学报（理学版），宁夏大学学报（自然科学版），西南师范大学学报（自然科学版），湖北大学学报（自然科学版），河北大学学报（自然科学版），河南大学学报（自然科学版），南昌大学学报（理学版），四川师范大学学报（自然科学版），辽宁师范大学学报（自然科学版），山西大学学报（自然科学版），安徽大学学报（自然科学版），黑龙江大学（自然科学版），暨南大学学报（自然科学与医学版），河北师范大学学报（自然科学版），河南师范大学学报（自然科学版），湘潭大学学报（自然科学版），应用数学和力学，应用概率统计，工程数学学报，运筹学学报，数学的实践与认识，高校应用数学学报A辑，应用数学，数学杂志，生物数学学报，数学研究与评论，高等学校计算数学学报，固体力学学报，力学与实践，应用力学学报，实验力学，力学季刊，模糊系统与数学，系统工程，系统工程理论方法应用，系统科学与数学，量子光学学报，高能物理与核物理，强激光与粒子束，物理，工程热物理学报，核聚变与等离子体物理，量子电子学报，液晶与显示，波谱学杂志，应用声学，计算物理，原子核物理评论，原子与分子物理学报，红外与毫米波学报，高压物理学报，低温与超导，低温物理学报，声学技术，质谱学报，噪声与振动控制，光子学报，光谱学与光谱分析，环境化学，分析试验室，化学通报，色谱，分子催化，功能高分子学报，物理化学学报，催化学报，燃料化学学报，电化学，有机化学，分析测试学报，化学试剂，无机化学学报，煤炭转化，化学研究与应用，结构化学，生物多样性，昆虫学报，中国生物化学与分子生物学报，动物学研究，遗传，水生生物学报，应用与环境生物学报，兽类学报，人类学学报，植物生理学通讯，实验生物学报，植物学通报，植物研究 ，菌物系统（改名为：菌物学报），生物化学与生物物理进展，微生物学通报，武汉植物学研究，西北植物学报，广西植物，生命的化学，植物分类学报，动物学杂志，云南植物研究，昆虫分类学报 ，植物生理学报，四川动物，动物分类学报，新型炭材料，复合材料学报，中国腐蚀与防护学报，玻璃钢/复合材料，稀有金属材料与工程，材料导报，稀土，材料热处理学报，材料工程，材料科学与工艺，稀有金属，腐蚀科学与防护技术，宇航材料工艺，材料保护，兵器材料科学与工程，机械工程材料，耐火材料，功能材料与器件学报，煤炭学报，中国矿业大学学报，湘潭矿业学院学报，中国钨业 ，煤田地质与勘探，金属矿山，矿山机械，煤炭科学技术，铀矿冶，煤矿自动化，矿业研究与开发，理化检验——化学分册，钢铁，粉末冶金工业，北京科技大学学报，钢铁研究学报，矿冶工程，硬质合金，冶金自动化，冶金能源，铁合金，焊接学报，特种铸造及有色金属，机械科学与技术，铸造，机械设计，金属热处理，机械传动，振动与冲击，无损检测，制造技术与机床，真空，机械设计与研究，机械强度，传感技术学报，真空科学与技术学报，光学技术，金刚石与磨料磨具工程，润滑与密封，液压与气动，铸造技术，工具技术，低温工程，继电器，热加工工艺，机床与液压，流体机械，机械设计与制造，锻压技术，模具工业，压力容器，变压器，焊接，起重运输机械，轴承，工程机械，仪表技术与传感器，内燃机学报，电网技术，电池，电力自动化设备，微特电机，华北电力大学学报，中国电力，动力工程，电力电子技术，电气传动，高电压技术，小型内燃机与摩托车，燃烧科学与技术，微电机，水力发电学报，电气自动化，高压电器，电机与控制学报，车用发电机，中小型电机，热能动力工程，低压电器，电工技术杂志，汽轮机技术，水力发电，大电机技术，机器人，制造业自动化，光电子•激光，武汉大学学报（信息科学版），电子科技大学学报，电波科学学报，探测与控制学报，激光杂志，西安电子科技大学学报，信号处理，压电与声光，应用激光，电子技术应用 ，数据采集与处理，系统工程与电子技术，红外技术，光电工程，电子元件与材料，光通信技术，微波学报，弹箭与制导学报，激光技术，现代雷达，红外与激光工程，电力系统及其自动化学报，北京邮电大学学报，自动化学报，半导体技术，半导体光电，通信技术，微电子学，固体电子学研究与进展，武汉理工大学学报（信息管理版），微电子学与计算机，模式识别与人工智能，计算机应用，中文信息学报，计算机与应用化学，计算机集成制造系统（CIMS），计算机工程与应用，计算机应用研究，小型微型计算机系统，计算机工程与设计，计算机工程，微型机与应用，计算机应用与软件，中国塑料，塑料工业，合成树脂及塑料，塑料，现代化工，膜科学与技术，合成纤维，合成纤维工业，化学工程，天然气化工.C1.化学与化工，硅酸盐通报，无机盐工业，合成橡胶工业，日用化学工业，涂料工业，过程工程学报，林产工业，农药，中国医药工业杂志，北京化工大学学报，化学反应工程与工艺，橡胶工业，离子交换与吸附，海湖盐与化工，中国陶瓷，棉纺织技术，中国粮油学报，食品科学，印染，制冷学报，中国造纸，中国乳品工业，中国油脂，纺织学报，中国皮革，粮食与饲料工业，北京服装学院学报（自然科学版），丝绸，东华大学学报（自然科学版），郑州轻工业学院学报（自然科学版），酿酒技术，粮油加工与食品机械，城市规划汇刊，建筑结构，给水排水，暖通空调，工业建筑，工程勘察，建筑科学，西安建筑科技大学学报（自然科学版），建筑机械，施工技术，建筑技术，四川建筑科学研究，筑路机械与施工机械化，水处理技术，应用生态学报，环境污染治理技术与设备，化工环保，环境科学研究，生态学杂志，工业水处理，长江流域资源与环境，资源科学，海洋环境科学，环境科学与技术，农业环境保护，农村生态环境，环境工程，环境与健康杂志，环境污染与防治，中国环境监测，地震工程与工程振动，西北地震学报，地震研究，地球物理学进展，地球科学，地学前缘，地球化学，第四纪研究，地球学报，地球科学进展，古生物学报，中国沙漠，地质科技情报，地质与勘探，现代地质，成都理工学院学报，高校地质学报，地层学杂志，矿物岩石，岩石矿物学杂志，水文地质工程地质，中国岩溶，地理学报，地理研究，地理科学，干旱区地理，冰川冻土，地理学与国土研究，山地学报，地理科学进展，大地构造与成矿学，干旱区研究，中国新药与临床杂志，中国药理学通报，中国药理学与毒理学杂志，中国新药杂志，中国抗生素杂志，中国药房，中国医院药学杂志，中国临床药理学杂志，沈阳药科大学学报，中国药科大学学报，华西药学杂志

H. 什么物化-生化处理法

就是物理化学生物三种方法中的两种以上联合使用，像，吹脱，吸附，等

I. 重金属在土壤中以哪些结合态形式存在并简述其环境效应 环境化学

重金属在土壤中的存在形态受其组份以及理化特性的影响，所以其存在形式特别复杂，可以分为以下几种形态 ：

1、交换态:

可进行离子交换以及专性吸附是这种形态重金属的特征。这种形态的重金属可以在阳离子的溶液中被释放出来，可以直接在土壤中被生物吸收 。

2、碳酸盐结合态 ：

通过较为温和的酸就可以将其释放的沉淀或共沉淀的活性形态重金属，也可以称为生物有效态重金属；

3、锰铁结合态：

在土壤氧化物中共沉淀或是专性吸附，但是在还原状态下可以被释放到土壤里。

4、残渣态：

在矿物晶格中包含的重金属形态，较难迁移和被生物利用，对于环境来说是比较安全的，只有在遇到酸、螯合剂或者微生物时才会被释放到环境中，对生态产生影响。

5、有机结合态：

重金属在这种形态下的含量会受到土壤中有机质含量以及配位基团含量的影响，而且金属离子的外层电子轨道形态也可以影响它。

重金属在土壤中的环境效应：

重金属通过溶解、凝聚、沉降等各种反应形成的存在形态及化学性质决定了重金属在土壤中的迁移及对人体的危害程度，重金属的存在形态决定了迁移转化特点、危害程度以及污染的性质。

重金属大多数是属于具有独特的可变价态的过渡性元素，可以在一定条件下发生氧化还原反应。重金属价态不同，它的毒性和活性也不同。

(9)离子交换吸附环境化学扩展阅读：

土壤中重金属污染

土壤中重金属污染具有普遍性、隐蔽性、不可逆性、巨大危害性等特点。

其来源广泛，既有自然来源，也有人为来源，主要包括采矿及冶炼活动、金属加工工艺、农药及肥料的不合理施用、含铅汽油的使用、电池制造产业、工业废弃物的随意堆放、污水灌溉及污泥施肥、大气沉降、电厂的运行等。

重土壤金属污染问题是如今面临的主要环境问题之一，对人类的健康产生不利影响，因此需要有经济、可靠的方法进行土壤改良。重金属污染土壤改良的主要途径有解吸溶解途径以及固化稳定途径。

生物炭是在氧气限制条件下高温( ＜ 900 ℃) 热分解生物质产生的一种富含碳、细粒度、多孔的材料。具有表面吸附的作用，并且能对土壤中重金属的生物有效性和迁移性产生影响，加之其价廉、环保等优点，生物炭在处理土壤重金属问题方面已得到越来越多的关注。

J. 土壤胶体双电层结构的离子交换机理是什么

现以黏土矿物微粒的双电层结构为例说明胶体的结构。黏土矿物微粒的表面带负电荷，它吸附溶液中
正离子(称为反离子)。由于离子的热运动，正离子将扩散分布在微粒界面的周围。图3-6 中，界面NM 是
黏土矿物微粒表面的一部分，符号"+"表示被吸附的正离子。实际界面周围的溶液中有正离子，也有负离
子；因微粒负电场作用，正离子过剩，显然与界面NM 距离越远的液面，由于微粒电场力不断减弱，正离
子过剩趋势也越小，直至为零。