土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展

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1、宗良綱等：土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展335土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展宗良綱1,2，徐曉炎11.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，江蘇南京210095；2.中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧沈陽110016摘要：首先概述了國內(nèi)外關(guān)于土壤對鎘的吸附解吸的基本研究方法與實驗條件。用于吸附解吸實驗的土樣以通過20目篩為宜，而不同形式的支持電解質(zhì)及其離子濃度的選擇對實驗結(jié)果有很大影響，應(yīng)由實驗的具體目的和要求確定合適的實驗條件。位于土壤顆粒表面的各吸附點位與鎘的結(jié)合能的能量高低不一，可將土壤對鎘的吸附作用區(qū)分為專性吸附和非專性吸附?？捎脗鹘y(tǒng)

2、的或融入新參數(shù)的吸附等溫線表達(dá)土壤對鎘的吸附過程，土壤對鎘的吸附性能可用綜合因子來形容，如吸附勢、吸持率、平均分配系數(shù)、Langmuir方程的常數(shù)k和Freundlich方程的系數(shù)k等表達(dá)方式，同時尋找這些綜合因子與土壤基本理化性質(zhì)之間的關(guān)系。文章最后討論了影響吸附過程的主要環(huán)境因子，并就土壤pH和水分條件的影響機(jī)制進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：鎘；吸附；解吸；土壤中圖分類號：X131.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-2175（2003）03-0331-05宗良綱等：土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展335土壤中鎘的背景值較低，但農(nóng)業(yè)污

3、水灌溉、施用污泥和磷肥、采礦和工業(yè)“三廢”排放，使土壤的鎘污染問題日益嚴(yán)重。進(jìn)入土壤系統(tǒng)的鎘在土壤中處于吸附和解吸的動態(tài)平衡中，這種平衡控制了鎘在土壤系統(tǒng)中遷移和在食物鏈中的傳遞。土壤性質(zhì)與土壤中鎘的吸附解吸動態(tài)有密切的關(guān)系，直接影響到土壤中鎘的環(huán)境風(fēng)險。研究土壤對鎘的吸附和解吸特性，尋求有效地控制土壤中重金屬的環(huán)境行為的對策措施具有重要意義。本文主要對這些研究所采用的方法、條件及其進(jìn)展進(jìn)行綜述。1研究方法與條件研究土壤對Cd的吸附與解吸通常所采用的方法為動態(tài)和靜態(tài)方法。動態(tài)方法是采用柱狀淋濾模擬吸附，在這種條件下離子對流

4、與擴(kuò)散都會發(fā)生，由此得出的模型同時包括化學(xué)參數(shù)和物理參數(shù)。由于不同土壤具有不同性質(zhì)，不同方法的研究結(jié)果不適宜直接比較，同時動態(tài)實驗需要使用均一體系來保證實驗結(jié)果的重現(xiàn)性，具有一定難度[1]。而靜態(tài)研究的結(jié)果相對穩(wěn)定，實驗條件容易控制，因此，目前采用較多。其操作步驟一般都是加入不同濃度的鎘溶液于土壤中，再加入支持電解質(zhì)，恒溫振蕩若干時間后恒溫平衡若干時間，再離心，過濾，用原子吸收分光光度計測定上清液重金屬鎘的含量。這些研究的具體操作步驟因研究目的而異，通常下列幾個因素對研究結(jié)果的影響較大。1.1土樣粉碎度吸附解吸實驗中所用的

5、土樣一般為20目或60目，土壤的不同粉碎度對土壤吸附性能的影響沒有專門報道。然而，樣品研磨太細(xì)，容易破壞土壤礦物晶體。礦物晶粒遭破壞后，暴露出新的表面使土壤顆粒的總表面積增大，因而就會改變土壤對金屬離子的吸附性能，故選用通過20目篩的土樣相對更合理。1.2支持電解質(zhì)吸附實驗中所采用的支持電解質(zhì)類型較多，也有不添加支持電解質(zhì)的。支持電解質(zhì)中的陽離子與重金屬離子競爭吸附點位而對土壤吸附重金屬有一定影響，沒有特定研究目的時一般采用NaNO3作為支持電解質(zhì)。Na+是一價離子且離子半徑小，影響較小，Ca2+與Cd2+離子半徑相近，C

6、a2+的影響比Na+大[2,3]。Naidu認(rèn)為土壤在含鈉的支持電解質(zhì)中對鎘的吸附量至少是在含鈣的支持電解質(zhì)中的2~4倍[4]。研究[5]表明酸性沙質(zhì)土壤對鎘的吸附量在含鈣的支持電解質(zhì)中比在含鈉的支持電解質(zhì)中少約80%。Gray等[6]認(rèn)為用Ca（NO3）2作支持電解質(zhì)后由于土壤的弱吸附點位被Ca2+飽和，Ca(NO3)2能消除鎘的非專性吸附。支持電解質(zhì)中陰離子的種類對重金屬吸附也有影響。支持電解質(zhì)中陰離子為NO3-時，當(dāng)溶液中離子濃度分別為0.003和0.3mol/L時，分別有0%和11%的Cd2+以CdNO3+存在，C

7、dNO3+不易被土壤吸附；陰離子若為Cl—，當(dāng)溶液中離子濃度為0.003和0.3mol/L時，分別有13%和88%的Cd2+以CdCl+存在，CdCl+同樣不易被土壤吸附[7]。O’Connor等[8]研究不同電解質(zhì)（CaSO4、Ca(ClO4)2、CaCl2）對土壤吸附鎘的影響，結(jié)果為鎘吸附量在0.005mol/LCaSO4中最大，在0.005mol/LCa（ClO4）2中位于第二，在0.005mol/LCaCl2中位于第三，在宗良綱等：土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展3350.05mol/LCaCl2中最小，顯示了三種陰離子

8、對土壤吸附鎘的影響力順序為Cl->ClO4->SO42-。又有學(xué)者[9]指出相同離子濃度下，陰離子種類對土壤鎘的吸持和解吸行為因土而異。解吸實驗也支持電解質(zhì)采用NaNO3。若用CaCl2做支持電解質(zhì)，普遍認(rèn)為所得的鎘的解吸量與生物吸收有直接的關(guān)系，這種鎘的形態(tài)被形容為生物有效態(tài)鎘[10，11]。解吸時支