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1、宗良綱等：土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展343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；2.中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所，遼寧沈陽摘要：首先概述了國內(nèi)外關(guān)于土壤對(duì)鎘的吸附解吸的基本研究方法與實(shí)驗(yàn)條件。用于吸附解吸實(shí)驗(yàn)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(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很大影響，應(yīng)由實(shí)驗(yàn)的具體目的和要求確定合適的實(shí)驗(yàn)條件。位于土壤顆粒表面的各吸附點(diǎn)位與鎘的結(jié)合能的能量高低不一，可將土壤對(duì)鎘的吸附作用區(qū)分為專性吸附和非專性吸附。可用傳統(tǒng)的或融入新參數(shù)的吸附等溫
2、線表達(dá)土壤對(duì)鎘的吸附過程，土壤對(duì)鎘的吸附性能可用綜合因子來形容，如吸附勢(shì)、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(shí)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(hào)：X131.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2003）03-0331-05宗良綱等：土壤中鎘的吸附解吸研究進(jìn)展343土壤中鎘的背景值較低，但農(nóng)業(yè)污水灌溉、施用污泥和磷肥、
3、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(dòng)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(dòng)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(xiǎn)。研究土壤對(duì)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(duì)策措施具有重要意義。本文主要對(duì)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(duì)Cd的吸附與解吸通常所采用的方法為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)方法。動(dòng)態(tài)方法是采用柱狀淋濾模擬吸附，在這種條件下離子對(duì)流與擴(kuò)散都會(huì)發(fā)生，由此得出
4、的模型同時(shí)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(shí)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)需要使用均一體系來保證實(shí)驗(yàn)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(duì)穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)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(shí)間后恒溫平衡若干時(shí)間，再離心，過濾，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)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(gè)因素對(duì)研究結(jié)果的影響較大。1.1土樣粉碎度吸附解吸實(shí)驗(yàn)中所用的土樣一般為20目或60目
5、，土壤的不同粉碎度對(duì)土壤吸附性能的影響沒有專門報(bào)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(huì)改變土壤對(duì)金屬離子的吸附性能，故選用通過20目篩的土樣相對(duì)更合理。1.2支持電解質(zhì)吸附實(shí)驗(yàn)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(diǎn)位而對(duì)土壤吸附重金屬有一定影響，沒有特定研究目的時(shí)一般采用NaNO3作為支持電解質(zhì)。Na+是一價(jià)離子且離子半徑小，影響較小，Ca2+與Cd2+離子半徑相近，Ca2+的影響比Na+大[
6、2,3]。Naidu認(rèn)為土壤在含鈉的支持電解質(zhì)中對(duì)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(duì)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(diǎn)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(duì)重金屬吸附也有影響。支持電解質(zhì)中陰離子為NO3-時(shí)，當(dāng)溶液中離子濃度分別為0.003和0.3mol/L時(shí)，分別有0%和11%的Cd2+以CdNO3+存在，CdNO3+不易被土壤吸附
7、；陰離子若為Cl—，當(dāng)溶液中離子濃度為0.003和0.3mol/L時(shí)，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(duì)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3430.05mol/LCaCl2中最小，顯示了三種陰離子對(duì)土壤吸附鎘的影響力順序
8、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(duì)土壤鎘的吸持和解吸行為因土而異。解吸實(shí)驗(yàn)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(shí)支持電解質(zhì)用MgCl2，M
