钝化剂对重金属的吸附及其吸附机理的研究

试验探讨了静态条件下沸石和草炭对重金属离子的吸附特性和吸附热力学性质。结果表明,重金属钝化剂沸石和草炭中加入重金属溶液(Cu2+、Mn2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+)的浓度越大,钝化剂对重金属离子的吸附量越多;不同钝化剂对重金属离子的吸附能力略有不同,草炭>沸石;草炭对重金属的吸附亲和力顺序为Zn2+>Mn2+>Cu2+>Cd2+>Pb2+;沸石的为Zn2+>Cu2+>Mn2+>Cd2+>Pb2+;两种钝化剂对重金属的吸附等温线与Freundlich和Temkin方程均有较好的拟合性,Langmuir方程不适宜描述两种钝化剂对重金属的等温吸附过程,其等温线符合Freundlich吸附等温模型。     

外源重金属离子在黄河沉积物中的竞争吸附

以黄河包头段上游清洁河段的沉积物为吸附剂,采用吸附竞争系数对Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+等4种外源重金属离子在黄河沉积物中的竞争吸附进行了探讨。结果表明,当外源重金属离子浓度或体系的离子强度增加时,Pb2+、Cu2+的吸附竞争系数增大,Zn2+、Cd2+的吸附竞争系数减小;不同离子间的竞争吸附有显著的拮抗或协同效应,且此效应的显著程度随体系中离子总量的增加而减弱;黄河沉积物对4种重金属离子的吸附能力排序为:Pb2+≥Cu2+>Zn2+≈Cd2+;温度对外源重金属离子间竞争吸附的影响较为复杂。     

通辽地区4种典型土壤对铅、汞、镉和砷的吸附解吸特征

为明确铅、汞、镉和砷在通辽地区土壤中的吸附-解吸特征,采用批量平衡法,研究通辽地区4种典型土壤(草甸土、盐碱土、风沙土和栗钙土)对Pb(Ⅱ),Hg(Ⅱ),Cd(Ⅱ)和As(Ⅴ)的吸附-解吸行为,并分析影响吸附与解吸的因素。结果表明:1)Langmuir模型适合描述Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在这4种土壤中的吸附特征,Freundlich模型适合描述Hg(Ⅱ)和As(Ⅴ)在这4种土壤中的吸附特征。2)4种土壤对重金属离子的吸附顺序是Pb(Ⅱ)Hg(Ⅱ)Cd(Ⅱ)As(Ⅴ);4种土壤对4种重金属的吸附能力不同,对Pb(Ⅱ)的吸附量顺序是栗钙土盐碱土草甸土风沙土,对Hg(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量顺序是草甸土栗钙土盐碱土风沙土,对As(Ⅴ)的吸附量顺序是栗钙土草甸土盐碱土风沙土。3)二次幂函数可以较好地拟合重金属离子解吸量与吸附量的关系。4)4种土壤对4种重金属离子解吸量顺序是As(Ⅴ)Cd(Ⅱ)Pb(Ⅱ)Hg(Ⅱ);不同土壤对同一重金属离子的解吸量不同,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的解吸量为:风沙土盐碱土栗钙土草甸土,对于Hg(Ⅱ)的解吸量为:风沙土草甸土盐碱土栗钙土,对于As(Ⅴ)的解吸量为:风沙土盐碱土草甸土栗钙土。通辽地区4种典型土壤对铅、汞、镉和砷4种重金属的吸附、解吸行为是不同的。     

重金属阳离子对可变电荷土壤吸附Cl-的诱导效应

选择3种代表性可变电荷土壤(红壤、砖红壤和黄壤)用一次平衡法研究了3种重金属离子(Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ))对土壤吸附Cl-的影响.结果表明,与含钠离子的对照体系相比,重金属离子促进了土壤对Cl-的吸附,3种重金属离子影响Cl-吸附的大小顺序为:Pb(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)＜ Cd(Ⅱ),这与土壤对这3种重金属离子吸附量的大小顺序一致.重金属离子对3种土壤中Cl-吸附促进作用的大小顺序为:砖红壤＞黄壤＞红壤,也与土壤对重金属吸附量的大小一致.Cl在土壤表面主要以静电吸附为主,重金属离子可以通过3种机制促进可变电荷土壤对Cl-的吸附:(1)重金属离子在可变电荷土壤表面的专性吸附增加土壤的表面正电荷,从而增加土壤对Cl-的静电吸附量;(2)重金属阳离子降低了体系的pH,导致土壤表面正电荷增加,对Cl-的静电吸附量增加;(3)重金属阳离子与Cl-形成MCl 型络合物,当这种络合物被土壤吸附时,土壤对Cl-的吸附量增加.但3种机制中以前2种为主.     

低分子有机酸淋溶对土壤中重金属Pb Cd Cu和Zn的影响

采用原状土柱进行模拟淋溶试验,比较研究了3种低分子有机酸条件对土壤中重金属Pb、Cd、Cu和Zn的影响,以及HPO2-4对低分子有机酸淋溶土壤中重金属的影响.结果表明,3种低分子有机酸淋溶液对供试土壤中Pb、Cd、Cu和Zn都具有解吸作用.相同低分子有机酸浓度淋溶条件下,在对Pb和Cd的淋溶中,各低分子有机酸能力大小顺序为柠檬酸>酒石酸>草酸;Cu的解吸顺序为柠檬酸>草酸>酒石酸;Zn的解吸顺序为酒石酸>柠檬酸>草酸.低分子有机酸浓度的增加有利于对土壤中重金属的解吸.重金属形态分析结果表明,土壤中重金属的解吸部分主要来自水溶态、可交换态和碳酸盐结合态3种形态,淋溶过程与重金属的形态分布情况有关.HPO2 4的加入对解吸过程产生抑制作用.     

重金属对安氏伪镖水蚤的急性毒性及摄食的影响

[目的]研究桡足类浮游动物在重金属作用下的中毒效应以及摄食压力的变化。[方法]探究了Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋3种重金属离子对安氏伪镖水蚤的急性毒性,并研究了安氏伪镖水蚤在3种重金属影响下的摄食率变化。[结果]Cu2＋、Zn2＋、Cd2＋对安氏伪镖水蚤的96 h LC50分别为0.1577、0.8941、0.1695mg/L,急性毒性由强至弱为Cu2＋〉Cd2＋〉Zn2＋;急性中毒后,重金属离子对安氏伪镖水蚤摄食率的影响为：Cd2＋〉Cu2＋〉Zn2＋,慢性中毒后,重金属离子对安氏伪镖水蚤摄食率的影响为Cu2＋〉Cd2＋〉Zn2＋。且雄性成体的摄食率普遍低于雌性成体。[结论]3种重金属对安氏伪镖水蚤均有毒性效应。     

丙烯酰胺型高吸水树脂对重金属离子的吸附及解吸附性能

以自制和市售的3种丙烯酰胺型高吸水树脂为试样,通过静态吸附法,就树脂对Cd2＋、Cu2＋和Ni2＋等3种重金属离子的吸附行为以及树脂吸附Cu2＋后在1 mol/L的HCl溶液中的解吸附性能进行了研究.结果表明,离子浓度越大,丙烯酰胺型高吸水树脂对Cd2＋、Cu2＋和Ni2＋的吸附量也越大,最大吸附量分别达到1.66 mmol/g、3.42 mmol/g和1.31 mmol/g.树脂在3种重金属离子的混合溶液中呈现一定的选择性吸附,吸附量大小依次为Cu2＋〉Cd2＋〉Ni2＋.3种树脂吸附Cu2＋后在1 mol/L的HCl溶液中解吸附3 min时,解吸附率分别达到98.62%、98.45%和83.87%.     

不同体系中不同土壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附能力的比较

用等比例和不等比例2种方式比较了长江三角洲和珠江三角洲地区4种水稻土和1种红壤对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)3种重金属离子的单一吸附和竞争吸附情况。结果表明,在不等比例下(Cu∶Pb∶Cd=10∶10∶1),无论是在单一体系还是在竞争条件下,4种水稻土对Pb(Ⅱ)的吸附量均大于其对Cu(Ⅱ)的。在等比例下(Cu∶Pb∶Cd=1∶1∶1)水稻土对3种重金属的亲和力的相对大小为:Pb>Cu>Cd。在红壤体系中,低pH(pH4.2)时土壤对3种重金属离子的吸附亲和力的大小顺序与水稻土相同,但在较高pH时(pH5.2)其顺序为Cu>Pb>Cd。这一变化与红壤对Cu的吸附量随pH的增加幅度大于对Pb的有关。竞争条件下土壤对重金属离子的吸附量均比单一体系中的低,在等比例竞争条件下土壤对Cu和Pb的吸附量的减小幅度比不等比例条件下更大。红壤在pH4.2时对3种重金属离子的吸附量比水稻土中的低得多,但在pH5.2时红壤对重金属离子吸附量的增幅又比水稻土中的大得多。表明土壤无机矿物在重金属吸附中起主导作用,土壤的粘土矿物组成和CEC的大小对重金属吸附有重要影响。     

真菌吸附重金属离子的研究

利用黑曲霉和简青霉制备生物吸附剂,研究了它们对重金属Pb2 离子和Cd2 离子的吸附、解吸行为以及实验条件对吸附的影响,包括吸附剂用量、溶液pH值、吸附时间以及共存离子等因素.结果表明,黑曲霉和简青霉吸附Pb2 离子的最适pH值均为5,吸附Cd2 离子时均为3.二者对Pb2 离子的吸附均在4 h达到平衡,吸附量分别为29.07 mg·g-1和36.65 mg·g-1.Cd2 离子吸附也在约4 h达到最大吸附量,分别为26 mg·g-1和26.5mg·g-1.溶液中Zn2 离子和Cd2 离子的存在都会降低Pb2 离子的吸附量.2种吸附剂对Pb2 离子的吸附都符合Langmuir等温线模型,而对Cd2 离子的吸附都较为符合Freundlich等温线模型.1 mol/L HNO3对吸附有Pb2 离子的黑曲霉和简青霉进行解吸,解吸率分别可达77.4%和92.3%.     

1株芽孢杆菌吸附镉和铜的研究

从土壤中分离并纯化获得1株芽孢杆菌(Bacillus).通过该菌菌液对Cd2+和Cu2+的吸附实验,探讨了该菌株对上述2种重金属离子的吸附特性.结果表明:该菌株对2种重金属离子都有较强的吸附能力,但对Cu2+的吸附能力比对Cd2+强;其吸附行为可以用Langmuir和Freundlich吸附方程描述,但更符合Freundlich吸附方程.与此同时,研究还考察了吸附条件的影响,并获得了最佳的吸附实验条件.     

温度对生物炭吸附重金属特性的影响研究

为探究温度条件对生物炭吸附重金属离子特性的影响,采用吸附试验研究25、45和65 ℃ 3种温度条件下生物炭对单一重金属离子溶液和多种重金属离子混合溶液的吸附能力变化。结果表明：生物炭对4种重金属的吸附均可采用Langmuir和Freundlich方程进行描述;温度是影响生物炭吸附重金属的重要因素,生物炭对Cu的吸附能力随温度的升高而减小,在25 ℃时吸附量最大,为5.27 mg·g^-1,去除率达到36.17%;生物炭对Zn的吸附能力随温度的升高而增加,在65 ℃时吸附量最大,为4.94 mg·g^-1,去除率达到45.36%;生物炭对Cd的吸附能力随温度的升高呈现先增加后降低的趋势,在45 ℃时吸附量最大,为5.82 mg·g^-1,去除率达到53.85%;生物炭对Pb的吸附能力随温度的升高而增加,在65 ℃时吸附量最大,为21.35 mg·g^-1,去除率达到98.61%。混合溶液中,生物炭对4种重金属的吸附强弱顺序为：Pb>Cu>Zn>Cd。温度升高能促进竞争吸附中生物炭对各重金属离子的吸附,对混合重金属离子的总吸附量也增大。     

粘土矿物吸附重金属的研究

采用蒙脱石和高岭石为吸附剂,研究了其对水中的Cu2+、Pb2+、Zn2+的吸附选择性。结果表明:蒙脱石的吸附容量大于高岭石。粘土矿物对重金属的吸附量随着pH值的增大而增大。在pH4,25℃的条件下,蒙脱石和高岭石对不同重金属离子的吸附容量大小顺序均为:Pb2+>Cu2+>Zn2+。通过吸附等温线的拟合,证实了蒙脱石对重金属离子具有良好的吸附选择性。     

滏阳河邯郸段表层沉积物中重金属污染研究

为了解滏阳河邯郸段沉积物中重金属含量以及各污染物的生态风险程度,通过采集19个监测断面的表层沉积物,利用电感耦合等离子体质谱仪分析6种重金属元素,以当地土壤环境背景值做参比并采用地累积指数法对沉积物中重金属的污染进行综合性的评价分析。结果表明:滏阳河邯郸段表层沉积物已经不同程度受到Zn、Cu、As、Cd、Pb污染,各种重金属的污染程度为:Cd(强)Zn(中)Cu(无-中)As(无-中)Pb(无),总体呈低度污染水平。     

三门湾沉积物重金属污染及其潜在生态危害评价

沉积物重金属污染对水生生态系统具有潜在危害。对取自三门湾的10个表层沉积物中的重金属（Cu、Ph、zn、cd、Hg、cr、As）元素进行了分析,探讨了其空间分布,运用Hakanson潜在生态危害指数法,评价了表层沉积物中重金属的富集程度和潜在生态风险。结果表明：三门湾表层沉积物中Cu、Pb、zn、Cd、№、cr、As等重金属含量分布无明显规律;7种重金属中,以cr的污染程度最高,平均污染系数为1．30,重金属污染程度由高到低依次是：Cr〉zn〉cu〉Pb〉As〉Hg〉Cd;潜在生态危害评价显示,重金属元素的潜在生态危害均属轻微,潜在生态危害程度顺序是Hg〉Cd〉As〉Cu〉Pb〉Cr〉Zn,对三门湾生态环境具有潜在影响的重金属元素主要是Hg。     

舟山群岛潮间带表层沉积物污染状况及其潜在生态风险评价

于2013年对舟山群岛潮间带表层沉积物中重金属（cu、Pb、cd、zn、cr、Hg、As）和多氯联苯（PcBs）含量进行了测定,采用单因数污染指数法和Hakanson生态风险指数法评价潮间带沉积物污染状况及其潜在生态风险。结果表明,cu、Pb、Cd、Zn、Cr、Hg、As和PCBs的平均含量分别为30．8、27．5、0．183、91．6、41．4、0．064、8．24mg/kg和0．24μg／kg。评价结果显示：研究区域处于中等污染水平和中等潜在生态风险水平,各要素污染程度为Hg〉Cd〉Cu〉Zn〉Pb〉As〉Cr〉PCBs,潜在生态风险程度排序为Hg〉Cd〉As〉Cu〉Pb〉Zn〉Cr〉PCBs,Hg、Cd为首要潜在生态风险因子。     

山西省典型土壤对重金属Cu、Zn和Pb等温吸附特征及应用

寻求高效廉价重金属吸附材料在污水重金属去除领域具有重要意义.本研究采用摇瓶试验,研究了山西省石灰性黏壤土、石灰性砂壤土及碱性膨润土对Cu、Zn和Pb的等温吸附效果,并利用土柱吸附试验进一步研究了3类吸附材料对污水处理厂入厂污水中重金属的实际吸附去除能力.研究结果表明,石灰性黏壤土、石灰性砂壤土及碱性膨润土对污水中Cu、Zn和Pb的等温吸附行为均可用Freundlich吸附等温线显著拟合.吸附材料对Cu、Zn和Pb的吸附作用力与吸附容量呈现石灰性黏壤土＞碱性膨润土＞石灰性砂壤土的变化趋势.石灰性黏壤土、石灰性砂壤土及碱性膨润土对3类重金属的吸附作用力表现为Zn＞Cu＞Pb、Cu＞Zn＞Pb与Cu＞Zn＞Pb,而吸附容量顺序却为Cu＞Zn＞Pb、Pb＞ Cu ＞Zn及Cu＞Pb＞Zn.石灰性黏壤土对污水处理厂接纳污水中Cu、Zn和Pb的吸附去除率为79.9％、97.7％和73.4％,碱性膨润土对相应污水重金属指标的去除率也高达70.3％、90.6％和90.6％.该研究结果可为湿地污水处理土壤的选择以及污水重金属吸附材料的选择提供一定的理论依据.     

河北省典型污灌区土壤和植物重金属累积特征研究

利用田间调查、对比采样和室内分析相结合的方法,研究了河北省典型污灌区土壤和农作物的重金属污染状况。结果表明：与清灌区相比,污灌区土壤的Cu、Zn、Pb、Cd和Cr均有不同程度的积累,且存在个别样点土壤重金属Cd超标的情况。污灌区土壤Cd和zn含量沿汶河流域自上向下呈明显的下降趋势。4个污灌县土壤主要以Cd累积比较明显。玉米秸秆中的Cu、Zn、Pb、Cd和Cr含量均高于籽粒;小麦秸秆中的Pb、Cd和Cr含量均高于籽粒,Cu含量与籽粒基本相当,Zn含量则明显低于籽粒。污灌区重金属从土壤向小麦籽粒的迁移能力高于玉米。玉米和小麦籽粒对重金属的吸收能力均为Zn〉Cd〉Cu〉Pb〉Cr。     

典型黑土区农田土壤与玉米中重金属含量研究

[目的]为了弄清黑土区农田土壤与玉米中重金属含量及其二者之间的相关性。[方法]通过对黑龙江省双城市公路周边土壤及主要农作物玉米进行同步调查取样,分析土壤重金属全量Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg、As含量和玉米各器官中这8种重金属的含量,并得出土壤中8种重金属之间的相关性及玉米各器官的重金属含量与土壤重金属全量的关联性。[结果]除Ni以外,调查区域土壤中其他7种重金属含量均存在一定程度的富集,其中Cd、Pb、Hg的富集程度较高,但均未超过GB15618—1995国家土壤环境质量二级标准,土壤质量尚好。比较得出,土壤重金属含量高于玉米各器官的重金属含量。玉米的不同器官对重金属的富集能力不同,表现出根〉叶〉茎〉籽粒。玉米籽粒中的8种重金属含量均远低于国家粮食标准,玉米品质良好。土壤中除Cr与Ni之间为负相关外,其余各种金属之间均为正相关,其中Cd与Hg之间,Cu与Zn之间呈现0．01水平显著正相关;Cd与Cr、Cu、Zn之间,Cr与Cu、Zn之间,Pb与Cu、Zn之间,Zn与Hg之间呈现0．05水平显著正相关。分析玉米不同器官的重金属含量与土壤重金属全量的相关性得出,土壤重金属全量与玉米各器官重金属含量均呈正相关,但相关性不佳,只有Cd、Cu、Zn在玉米根系与土壤中呈0．05水平显著正相关。[结论]黑土区土壤质量尚好,玉米品质良好。土壤中各种重金属的相关性好,土壤重金属含量与玉米各器官重金属含量相关性不佳。人类活动是造成重金属同源性的主导因素。     

长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征研究（摘要）

[目的]研究长江三角洲地区土壤和水稻重金属污染特征。[方法]测定长江三角洲地区150多个采样点的重金属含量,进行土壤环境质量评价,并研究重金属元素在不同区域和植物不同部位的含量分布以及转换和分配特征。[结果]长江三角洲地区受Cd、Pb、Cr、Cu、Zn的污染,其中Cd污染最严重,Pb、Cu和Zn次之,Cr最轻,几乎不受Hg和As的污染,内梅罗污染指数为0.880,属于警戒级;水稻果实中Cd、Cr、Cu、Hg和Zn超过其背景值。按区域划分,土壤污染程度依次为：环太湖地区〉浙江南部地区〉沿江地区,城市直辖区〉县级城镇及农村;按迁移转化规律划分,根际土壤〉水稻根茎〉水稻果实;转换系数Cd〉Cu〉Zn〉As〉Hg〉Pb〉Cr,分配系数Zn〉Cr〉Cd〉Cu〉Hg〉Pb〉As。[结论]长江三角洲地区污染元素的数值范围较大,个别样本污染严重,应加大重金属污染防治与预防。