弱酸性水田土壤介质中镉铅的吸附、解吸行为研究

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1、弱酸性水田土壤介质中镉铅的吸附、解吸行为研究　　[摘要]以吸附动力学实验、吸附热力学实验、解吸实验研究土壤对重金属吸附、解吸规律的研究。吸附动力学模型拟合结果表明，修正的Elovich模型能较好地描述Cd、Pb在水田土壤中的吸附动力学；热力学模型拟合结果表明，重金属在溶液中的吸附解吸存在着一个平衡点，溶液浓度小于平衡点时，通常表现为解吸，相反表现为吸附，平衡点浓度的大小受土壤性质等因素制约。　　[关键词]土壤镉铅吸附解吸　　[中图分类号]X820.3[文献标识码]A[文章编号]2095-3437（2013）14-0142-048　　近年来，土壤重金属污染问题已益突显，土壤中重金属的迁移

2、受到人们广泛的关注。大量研究表明，在水环境中相当部分重金属都结合在颗粒态上，土壤通过对重金属的吸附作用，将重金属蓄积于土壤中，对水质来说是一个净化过程，而土壤本身成为潜在污染源。重金属离子在土壤上的吸附-解吸反应等是重金属物理-化学迁移的主要形式，也是重金属在土壤环境中迁移的最重要形式。这种迁移的结果，决定了重金属在土壤环境中的存在形态、富集状况和潜在危害程度。通过土壤对重金属吸附、解吸规律的研究，了解重金属在土壤中的物理化学行为，不仅有助于阐明重金属在土壤中的移动及其植物有效性，而且可为制定土壤重金属的环境容量，防治重金属污染的控制措施等提供理论依据。本研究选择了污染较为严重的两种重

3、金属Cd和Pb，并选择受铅锌矿废水影响最大的土壤类型-水田，且水田中受污染严重的剖面弱酸性土壤为研究对象，在实验室条件下，对Cd和Pb在弱酸性介质中的吸附释放特征进行研究。　　一、材料与方法　　（一）供试土壤　　选择广西某废弃铅锌矿受废水影响最大的水田剖面弱酸性土壤A层（0～20cm）和I层（160～180cm）土壤进行研究。供试土壤的理化性质如表1所示。　　表1供试土壤理化性质单位：mg/kg（pH、OM、CEC除外）　　■　　（二）实验试剂　　1.配制0.0lmol?L-1的NaNO3溶液。　　2.配制以0.01mol?L-1的NaNO3溶液为背景溶液的Cd（NO3）2溶液。　　3

4、.将配好的Cd、Pb系列溶液的pH值调至5.5。　　（三）实验方法　　1.吸附动力学实验　　（1）在9个150mL干净的塑料瓶中分别称取土壤2.50g，并分别加入50mL含Cd（1mg?L-1）的溶液。　　（2）置于恒温振荡器上，在T=（25±1）℃温度条件下分别振荡吸附5min、10min、30min、1h、3h、5h、12h、24h、48h，振荡速度为120r?min-1。　　（3）以4200r?min-1的转速离心5min，取上清液，测定Cd的含量。8　　（4）用含Pb（10mg?L-1）溶液替换含Cd（1mg?L-1）溶液，重复上述实验。测定上清液中Pb的含量。　　2.吸附热力

5、学实验　　（1）在9个150mL干净的塑料瓶中分别称取土壤2.50g，并分别加入50mL不同浓度的含Cd溶液。　　（2）置于恒温振荡器上，在T=（25±1）℃温度条件下分别振荡吸附24h，振荡速度为120r?min-1，然后静止1h。　　（3）以4200r?min-1的转速离心15min，取上层清液，测定上清液中Cd的含量。　　（4）将溶液换成含Pb溶液重复上述实验。测定上清液中Pb的含量。　　（四）解吸实验　　1.称取土壤0.010、0.050、0.10、0.30、0.50、1.0、5.0、10.0、20.0g于9个150mL干净的塑料瓶中，分别加入0.0lmol?L-1的NaNO3

6、溶液50mL。　　2.置于恒温振荡器上，在T=（25±1）℃温度条件下分别振荡吸附24h，振荡速度为120r?min-1，然后静止1h。　　3.以4200r?min-1的转速离心15min，测定上清液中Cd及Pb的含量。　　二、结果与讨论　　（一）镉铅的吸附动力学特征　　图1与图2是Cd与Pb在水田土壤中的吸附动力学曲线。　　■　　图1Cd在水田土壤中的吸附动力学曲线8　　■　　图2Pb在水田土壤中的吸附动力学曲线　　从图1及图2可知，Cd、Pb在土壤中的吸附迅速，Cd在实验开始的1h内基本达到吸附平衡，而Pb在实验开始的3h内也基本达到吸附平衡，12h后土壤对Cd、Pb的吸附量变化不

7、大。Cd、Pb在土壤中的吸附均出现了快吸附与慢吸附这两个过程，这与前人的研究成果类似。究其原因，Cd、Pb的吸附受到土壤表面吸附位点数量的限制所致。吸附反应初期土壤对重金属的吸附位点数目较多，吸附反应速率较快，而随着时间的延长，土壤中的可吸附点位逐渐被重金属占据，空余吸附点位越来越小，吸附速率逐渐降低，直至吸附饱和。需要指出的是，由于实验土壤中原本就含有较大量的Cd、Pb、Zn、Cu等重金属元素，多种重金属共存时，重金属之间吸附解吸是相互联系的