重金属离子在土壤中的迁移研究

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1、重金属离子在土壤中的迁移研究摘要：重金属污染物在土壤中具有长期累积效应、移动性差、滞留时间长，交互作用、难降解，毒性强等特点，其环境效应涉及土壤、水体、动植物和人类，土壤一旦受到重金属污染将难以修复。土壤铅污染具有普遍性，持续时间长和难治理性，隐蔽性，复合性四大特点。一旦进入水体或土壤中，就会造成永久性的污染，被水中的水生生物富集或者被土壤中的植物体吸收，并通过食物链最终在人体内积累，危害人体健康。本论文采用静态和动态实验，探究Pb(II)在淄博地区未污染土壤中的吸附性能和迁移机理，并建立一定的数学模型。为了解重金属铅土壤中的环境化学行为，评价重金属铅的风险，提供参考依据；为

2、污染防治提出管理对策，为制定相关土壤环境标准、预测重金属铅的环境效应具有一定的指导意义；对预防土壤铅污染对人类危害的发生有着重要理论和实际的意义。论文首先对供试土壤用XRD和FTIR等测试手段进行了详细的表征，然后分别从静态批试验和动态土柱淋滤试验探讨了震荡时间、pH、离子强度、吸附剂浓度、腐殖酸等因素对吸附的影响以及土柱厚度、淋滤时间、淋入液浓度、淋入量等因素对迁移的影响，并建立一定的数学模型，模拟评价铅在土壤中的风险，并根据模型预测和预防铅污染。实验结果表明：（1）淄博地区农田土壤与膨润土的主要成分十分相似，表面有羟基、Al–O–Si和Si–O等官能团。（2）在低pH值时

3、，随着pH的增大，吸附率逐渐增加，增大到一定程度后，吸附率吸附率基本达到最高点，保持稳定而不随pH变化；在高pH值时，吸附率随pH值增大而减小。（3）腐殖酸(HA)在低pH值时促进Pb(II)在土壤上的吸附，高pH值时起抑制作用。（4）土壤对Pb(II)是逐步均匀地吸附，直到吸附饱和。土壤对铅的吸附性能比较好，进入土壤中的铅主要积累在土壤的表层，对地下水不会造成太大的威胁。（5）建立的模型相对比较简单，对于污水灌溉区，需要通过实验来确定不同深度的土壤层的吸附饱和值，并结合当地实际情况进行预测。尽量使土壤中污染物质含量始终保持在土壤层吸附饱和值以内，从而防止和消除对地下水的危害

4、。关键词：重金属离子；吸附作用；迁移机理；数学模型1.1.1铅的存在状态和用途重金属原本是指相对密度大于5的金属，但在分类的过程中，却将稀土金属、不溶性金属除去，最终包括铜，锌，铅，锡，钴，锑，汞，镉，铋，镍等10种工业金属元素[1]。铅是地壳中含量最多的重金属元素，同时也是重金属中消费量最大的元素。地壳中铅的总量为1014吨，平均含量为16ppm[2]。铅呈灰白色，比重大(11.34)，熔点低(327.5℃)，沸点高(1525℃)。我国对铅的发现、生产和使用可以追溯到公元前2000年左右。从16世纪开始，铅进入到工业规模化生产阶段，现在全世界每年铅的使用量约为1000万吨。

5、由于铅具有价格低廉，特性优良，高度的化学稳定性等特点，铅及其化合物广泛用于化工制造、冶金、防腐、建筑以及蓄电池制造业，同时还广泛的用于运输、飞机、电报和无线电等行业，且用量还在不断增加[2]。环境中的铅通常以二价离子状态存在，仅少数为金属状态。铅易与许多金属构成合金，并用于工业制造。铅还能吸收放射线，故还能用于原子能工业及X射线工业。另外，铅的许多化合物多用作颜料、涂料、玻璃、陶磁器及氯乙烯稳定齐华、农药等行业[3]。1.1.2土壤中重金属铅的根据土壤中铅的分类，重金属铅的污染可以分为四类：水体污染型，大气沉降型，固体废物污染型，农业污染型。①水体污染含铅的工矿企业废水、城市

6、生活污水等，未经处理就实行清污分流，直接排放。北方缺水的地区的污灌技术和污泥土地利用，使得土壤受到重金属、有机物及其他病原体的污染[4]，另一方面化学肥料和农药的使用[5]等活动也使得大量的重金属进入土壤系统。②大气沉降煤、油、木柴以及垃圾等燃烧产生的工业废气和汽车废气，以及环境中的铅通过地壳侵蚀、火山爆发、海啸、森林山火等现象进入大气[6]，随降水等自然现象进入土壤。③固体废物污染型固体废物污染主要是指堆放在地表的城市垃圾、工厂排出的废渣和污泥等垃圾，经过扩散和降雨的淋溶后，使地表受到不同程度的污染[1]。并在淋溶、地面径流和地下水的作用下向其他环境转移，扩大污染范围[7]

7、。1.1.3重金属铅对土壤的污染现状随着工业化和城市化进程的加速、人口的急剧增加以及工农业的快速发展,土壤铅污染问题日趋严峻。当加入到土壤中的污染物超过了土壤的自净能力，或者污染物在土壤中的累积量超过了土壤的基准量，就会给生态系统造成的危害[8]。公路两侧[9,10]、城市区[11,12]、菜地[13]以及污灌区[14]是铅污染土壤的主要区域。在过去的50年中，铅在环境中全球排放量约为7.83×105吨，其中大部分进入土壤，造成世界各国具有不同程度的土壤重金属污染[15]。我国24个省（市）城郊、污水灌