氨氮在黄土包气带中吸附/解吸的动力学机制

关于土壤对氨氮吸附作用及其影响机制的探讨，已得到较为广泛的研究，而与吸附作用相关的解吸机理和氨氮吸附/解吸的动力学机制的系统研究较为薄弱；黄土和古土壤中碳酸钙和氧化铁等对氨氮吸附/解吸的影响机理尚不清楚。本研究拟以地下水氮污染较为严重的关中盆地渭河北部黄土台塬区为典型研究区，聚焦于马兰黄土包气带，以氨氮在黄土包气带中吸附/解吸行为为主线，采用原位测试、室内实验和模型模拟相结合的方法，系统研究氨氮在黄土包气带中吸附/解吸的垂向变化规律及其主要影响因素，揭示有机质、粘土矿物、碳酸钙和氧化铁等相互作用对氨氮吸附/解吸的影响机理；构建多重因素下氨氮吸附/解吸的动力学模型，揭示黄土包气带中氨氮吸附/解吸的动力学机制，深化认识氨氮在黄土包气带中的吸附/解吸规律，为水土污染机理和治理研究提供科学支持。

本项目以地下水氮污染较为严重的关中盆地黄土台塬区为典型研究区，聚焦于黄土包气带，以氨氮在黄土包气带中吸附/解吸行为为主线，采用原位测试、室内实验和模型模拟相结合的方法，分析了区域包气带中“三氮”的分布规律，揭示了包气带结构对“三氮”分布起着重要作用；系统研究了氨氮在黄土和古土壤中吸附/解吸的动力学过程，发现了黄土和古土壤对氨氮吸附/解吸的动力学过程符合二级动力学模型，受控于离子交换反应速率；分析了氨氮在黄土包气带中吸附/解吸特征和解吸滞后性能及其随深度的变化规律，研究了环境因素和特殊物质成分对氨氮吸附/解吸的影响程度，揭示了强碱环境、低温条件、含有一定量的有机质和CaCO3对氨氮吸附/解吸的控制作用，以及这些作用和黄土与古土壤的沉积环境密切相关；通过水岩相互作用模拟发现了氨氮吸附过程中水—岩相互作用主要有斜长石、钾长石、石膏、岩盐和白云石的溶解，石英、方解石和伊利石的沉淀，以及阳离子交换作用，其中阳离子交换作用贡献率最大；确定了氨氮在黄土和古土壤中的穿透滞后效应，划分了氨氮吸附在包气带中经历的四个阶段，指出在实验期内氨氮吸附在黄土和古土壤柱内处于吸附的第二阶段，上述研究成果深化认识了氨氮在黄土包气带中的吸附/解吸规律，为水土污染机理和治理研究提供了科学支持。