pH 对土壤及其组分吸附和解吸镉的影响研究进展

综述pH对土壤和土壤组分吸附和解吸镉的影响研究进展。大量吸附实验研究结果表明,土壤及其组分对镉的吸附随pH增大而增加,pH通过影响Cd2 水解、Cd2 与H 交换作用、吸附表面类型和吸附表面电荷等影响镉的吸附,pH与镉的吸附量间存在密切关系。pH对土壤和土壤组分对镉解吸的影响因提取剂类型不同而呈现不同的趋势,单一无机盐或无机酸提取剂下镉的解吸随pH增大而降低,无机盐加有机酸提取剂下镉的解吸量变化趋势又因pH值和有机酸浓度以及有机酸与镉的络合能力不同而不同。     

褐土含磷量对锌镉吸附与解吸的影响

通过褐土不同浓度的磷培养试验,研究了不同含磷量土壤对锌、镉及锌镉共存时的吸附、解吸影响,以阐述磷与锌镉在土壤系统中的交互作用机制.结果表明,不同含磷量的土壤对不同浓度的锌和镉吸附解吸时,在Zn10条件下,土壤对锌的吸附量先降低后升高,锌解吸量随着土壤中磷含量的增加先升高后降低逐渐趋于平稳.而在Zn80条件下,土壤对锌的吸附量有明显下降趋势,而解吸量随着磷含量的增大先升高后降低,在土壤速效磷含量为89.5 mg·kg-1(添加磷水平360 mg·kg-1)时解吸量达到最大值;在相同磷水平下,随着外加镉浓度的增大,锌的吸附量明显降低.在Cd3处理下,镉的吸附量随磷水平的增大而减小,而Cd30处理下,镉的吸附量随磷水平的增大而增大;但相同磷水平下,随锌浓度的增大,镉的吸附量都明显降低.镉的解吸量随速效磷含量和锌浓度的增加而增大.     

土壤Cu~(2+)和Cd~(2+)的吸附解吸特征及差异分析

[目的]为了阐明重金属在不同类型土壤中的分布和迁移规律。[方法]用室内模拟法研究了农田、草地和林地不同类型土壤对Cu2+和Cd2+的吸附-解吸特征及差异。[结果]农田、草地和林地土壤对Cu2+的最大缓冲容量分别为833.332、71.43和500,对Cd2+的最大缓冲容量分别为75、12.5和21.43。对Cu2+的解吸率分别为8.25%、7.11%和5.06%,对Cd2+的解吸率分别为13.34%、13.66%和13.16%。[结论]土壤对Cu2+和Cd2+的吸附量随平衡液中离子浓度的增加而增加;农田土壤的饱和吸附量、吸附作用力、最大缓冲容量和吸附速率最大,但解吸率各类型土壤间差异不大;Cu2+比Cd2+更容易被土壤吸附,这与其本身化学性质有关;农田土壤吸附Cu2+和Cd2+能力比草地和林地土壤强,这与农田土壤的pH值、有机质、CEC和黏粒含量均高有关。     

有机酸对镉在土壤矿物上吸附特征的影响

研究了有机酸对镉在土壤矿物上吸附特征的影响,结果表明:有机酸对镉在矿物上吸附的影响基本上是一致的:随着胡敏酸浓度的增加,镉的吸附量迅速增大;对低分子量有机酸(草酸、乙酸、柠檬酸等)而言,在浓度较低时,镉的吸附量随着有机酸浓度的增加而有所增大,但随着浓度的增加,镉的吸附量逐渐降低.存在胡敏酸时,高岭石、针铁矿和三羟基铝石对镉的吸附率随着pH的升高而迅速增大,而且吸附率一直高于其它条件下的吸附率,pH>5.0时,吸附率接近100%.在存在低分子量有机酸(草酸、乙酸、柠檬酸等)的情况下,在pH<5.5时,高岭石、针铁矿和三羟基铝石对镉的吸附率随着pH的升高有较大的差异,与矿物种类及有机酸类型有着密切的关系,之后随pH的升高而迅速增大.     

稻草生物质炭对3种可变电荷土壤吸附Cd（Ⅱ）的影响

按土重的3%和5%向采自海南和广西的3种可变电荷土壤中添加由稻草制备的生物质炭,混合培养30d后用一次平衡法研究了生物质炭对土壤吸附Cd(Ⅱ)的影响及其与土壤表面电化学性质的关系,旨在阐明生物质炭促进可变电荷土壤吸附和固定Cd(Ⅱ)的机制。结果表明,添加稻草炭显著提高了3种土壤的阳离子交换量(CEC)和土壤pH,并使土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。因此,添加稻草炭增加了土壤表面的负电荷量,土壤表面对Cd(Ⅱ)的吸附容量增强,使3种可变电荷土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量增加,且Cd(Ⅱ)吸附量的增幅随稻草炭添加水平的提高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以拟合3种土壤对Cd(Ⅱ)的吸附等温线,但Freundlich方程拟合效果更好,该方程表征吸附容量的参数k也随着稻草炭添加水平提高而增大。研究表明在pH3.0～5.0范围内,稻草炭均增加土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量。添加稻草炭提高土壤pH,促进Cd(Ⅱ)的吸附,因为Cd(Ⅱ)的吸附量随pH升高而增加。解吸实验表明,添加稻草炭处理Cd(Ⅱ)的解吸量高于对照处理,说明生物质炭提高了土壤对Cd(Ⅱ)的静电吸附量。     

硅对不同pH水田土壤吸附-解吸镉的影响

为探讨硅对土壤镉吸附解吸特征的影响,在中和硅酸钠碱性和消除钠离子影响的基础上,进行了不同硅浓度下土壤对镉的等温吸附-解吸试验。结果表明:在试验条件下,Freundlich模型可更好地描述不同硅浓度下2种土壤对镉的吸附-解吸特征;随着加硅量的增加,碱性土壤吸附镉的数量逐渐降低,酸性土壤吸附镉的数量逐渐增加。加硅使碱性土壤方程的k值变小、n值变大,降低了镉的吸附容量却增大了吸附强度;酸性土壤方程的k值变大、n值变小,增加了镉的吸附容量却降低了吸附强度。2种土壤镉的解吸量均随着加硅量的增加而降低,加硅使滞后系数(Δk+Δn)增大,加剧了吸附-解吸过程中的滞后效应。     

贵州喀斯特农业土壤中镉的吸附解吸特性分析

镉(Cd)在农业土壤中的环境行为研究是国内外研究的热点。为镉在贵州土壤中的迁移规律和生态治理提供科学依据,采用批量平衡法,研究镉在贵州不同地区农田土壤中的吸附解吸规律。结果表明:镉在不同地区土壤中的吸附动力学过程为快速吸附、慢速吸附和平衡吸附3个阶段,24h后达到平衡,伪二级动力学模型能较好描述其动力学过程。9个地区土壤对镉的吸附均可用Freundlich模型较好地拟合,其吸附反应△G~o0,吸附反应自发进行,镉在土壤中的吸附-解吸过程存在滞后效应,存在一定环境风险。在不同pH条件下,土壤对Cd的吸附量随pH升高而增加,且溶液中Cd吸附量增加与其初始浓度呈正相关关系。     

天然有机质不同分子量组分对紫色土镉吸附-解吸的影响

环境中广泛分布的天然有机质（NOM）对重金属土壤环境行为具有重要影响。为深化对NOM调控重金属土壤环境行为的认识,本文采用批量平衡试验方法,研究了NOM不同分子量组分（F0,未分级NOM;F1,<5000;F2,5000~10 000;F3,10 000~30 000;F4,>30 000）对紫色土Cd吸附-解吸的影响,分析了NOM效应与其组成和性质的关系。结果表明,添加NOM及其组分（0.1%、0.2%、0.5% C）均增加了土壤对Cd的吸附性能,与未添加NOM对照相比,土壤Cd吸附量增加6.25%~61.22%,而解吸率降低16.22%~56.52%;NOM组分添加量越高,对土壤Cd吸附能力的增加作用越显著;等添加量条件下（0.5% C）,F1、F3、F4组分土壤Cd的吸附量明显高于F0,而F2的作用则相反,其中F1处理的土壤Cd吸附量较F0高约37.98%,解吸率降低了约38.63%,而F2则使土壤Cd吸附量降低了约6.68%,解吸率增加18.02%;随NOM组分分子量的增加,其C、H元素含量增加,而O含量减少,O/C、（N+O）/C元素比值降低,反映出高分子量组分氧化程度更低,极性更弱。研究表明,NOM组分对土壤Cd吸附的影响与其分子量大小的变化并不存在线性依存关系,低分子量组分F1可能主要通过影响土壤pH而改变对Cd的吸持能力,而高分子量组分则还受其结构复杂性的影响。     

名山河流域黄壤组分对微团聚体吸附解吸镉的影响

选取名山河流域4种土地利用方式(林地、水田、茶园、旱地)的黄壤为研究对象,采用平衡液等温吸附法和NH4OAC、EDTA溶液解吸法,研究土壤组分(有机质、游离氧化铁)对微团聚体吸附解吸Cd2+的影响.结果表明:去除土壤组分前后,原土及各粒径微团聚体对Cd2+的吸附量均随Cd2+初始浓度增大而增大,吸附量均按以下次序递减:(＜0.002 mm)＞2～0.25 mm＞原土＞0.053～0.002 mm＞0.25～0.053 mm,与有机质、游离氧化铁、CEC呈极显著正相关.吸附减少量大小关系为:去除有机质＞去除游离氧化铁,有机质的贡献率大于游离氧化铁.Freundlich方程拟合效果最佳,达到极显著水平,分布系数Kd值与Cd2+初始浓度呈曲线负相关.NH4OAC解吸率随原吸附Cd2+初始浓度增大而增大,以最大解吸率计,递减规律为:0.25～0.053 mm＞0.053～0.002mm＞原土＞2～0.25 mm＞(＜0.002mm);EDTA解吸率随原吸附Cd2+初始浓度增大而减小,递减规律与NH4OAC解吸率相反.去除土壤组分后,NH4OAC解吸率上升,EDTA解吸率下降,茶园与旱地黄壤非解吸率减小,林地与水田黄壤非解吸率增大.去除土壤组分后,非专性吸附与吸附总量呈极显著正相关,专性吸附与吸附总量呈极显著负相关.     

碱性盐化条件下蒙脱石和伊利石对镉的吸附特征研究

通过吸附试验方法研究了碱性条件下蒙脱石和伊利石对镉的吸附特征以及可溶性无机盐对蒙脱石和伊利石吸附镉的影响.结果表明,碱性条件下两种粘土矿物(蒙脱石和伊利石)对镉的吸附行为受pH值、镉离子初始浓度、两种粘土矿物用量及反应时间等因素的影响;pH值对蒙脱石和伊利石吸附镉影响显著,当pH值从7增加到9时,蒙脱石和伊利石对镉的吸附量分别由5.26 mg·g-1和3.84 mg·g-1增加到7.24 mg·g-1和7.02 mg·g-1;随着两种粘土矿物用量的增加,相对吸附量有降低的趋势;吸附量随着反应时间的增加而增大,当反应时间超过6 h,吸附量不再增加,吸附趋于平衡.在pH9时,可溶性无机盐阳离子对粘土矿物的影响较大:同种无机盐阳离子对粘土矿物解吸镉的影响随着浓度的增加而增大,不同无机盐阳离子在相同浓度条件下,对粘土矿物解吸镉的影响依次为氯化铵>氯化钙>氯化钾>氯化钠;可溶性无机盐阴离子对粘土矿物解吸镉的影响复杂,氯化钠、硝酸钠促进蒙脱石和伊利石对镉的解吸,碳酸钠、磷酸钠、硫酸钠由于阴离子与镉离子结合产生沉淀,最终促进了对蒙脱石和伊利石对镉吸附.     

不同母质发育水稻土对Cd、Pb吸附解吸特性及其影响因子分析

为了解Cd、Pb在土壤中迁移转化规律,探明不同水稻土对Cd、Pb吸附解吸的影响,以红壤、紫色土母质发育的水稻土为对象,研究Cd、Pb在两种土壤中的吸附解吸行为,分析红壤、紫色土对Cd2+、Pb2+吸附解吸特性及其与土壤理化性质的关系。结果表明,两种土壤对Cd2+的吸附用Langmuir、Freimdlich模型均有较好拟合,相关系数在0.95以上;而Pb2+的吸附则用Freimdlich模型拟合较好,相关系数在0.99以上。随着溶液中Cd2+、Pb2+含量的增大,红壤、紫色土对Cd2+、Pb2+的吸附量增大;解吸量亦随吸附量的增加而增加。红壤、紫色土对Cd2+、Pb2+的最大吸附量分别为2871.34 mg/kg和4353.69 mg/kg,10914.65 mg/kg和14249.07 mg/kg;最大解吸率分别达到3.12%和2.43%,1.02%和0.33%。紫色土对Cd2+、Pb2+的吸附量大于红壤,解吸率低于红壤;同等浓度下,红壤、紫色土对Pb2+的吸附量高于Cd2+。研究表明土壤粘粒、有机质、CEC含量是影响红壤、紫色土吸附解吸差异的主要因素。     

旱地和水田土壤DOC吸附-解吸对pH的响应

为揭示pH对农田土壤DOC吸附-解吸的影响,以亚热带红壤区旱地和水田土壤为研究对象,采用室内模拟实验,对两种土壤添加不同DOC量后分别在pH 4、pH 6和pH 8条件处理下的吸附和解吸试验进行研究,分析不同pH反应条件下土壤对DOC的吸附和解吸过程,并计算土壤对DOC吸附和解吸的参数,探讨DOC吸附和解吸对pH的响应,初步探析吸附对DOC组成的影响。结果表明,同一土壤在pH 4、pH 6和pH 8条件下对DOC的吸附量差异显著(P0.05)。随着DOC初始浓度的增加,在pH 4、pH 6和pH 8条件下旱地土壤对DOC的平均吸附量为4.90、2.98和8.86 mg/g,水田土壤对DOC的平均吸附量为4.12、3.10和8.90 mg/g。土壤DOC吸附方程的拟合效果受到pH的显著影响。吸附平衡后,DOC溶液的单位吸光度值E254、E260、E272和E280(芳香性、疏水性组分)的变化率随pH增加而降低。两种土壤对DOC芳香性、疏水性组分的吸附能力受土壤类型影响较小,但受土壤环境pH的影响显著。两种土壤对DOC的解吸量随pH升高而降低。酸性条件下(pH 4),DOC的净吸附量旱地土壤显著大于水田土壤,但在pH 6和pH 8时两种土壤的净吸附量差异不显著。由于红壤区两种土壤多呈酸性,这可能是造成红壤区旱地和水田土壤DOC含量差异的主要原因之一。     

不同磷酸盐下红壤对镉离子的吸附-解吸特征

采用等温吸附法研究了红壤对镉离子的吸附特性,分析加入不同形态的磷酸二氢盐(磷酸二氢铵、磷酸二氢钾和磷酸二氢钙)对镉离子吸附-解吸特征的影响.结果表明,在加入镉浓度O～20 mg·L-1范围内,红壤对镉离子的吸附量随平衡液中镉离子浓度的升高而增加,吸附等温线符合Freundlich方程.土壤吸附镉离子后,在磷添加浓度为0-160 mg·L-1下,土壤对镉离子的等温吸附仍然符合Freundlich方程(R20.94),但磷酸盐对镉离子吸附具有明显影响;磷酸二氢钙使镉离子的最大吸附量降低了2.5%～7.9%,使镉离子的吸附率降低10%～20%,而磷酸二氢铵和磷酸二氢钾对镉离子的吸附特征无明显影响.随加入磷量的增加,3种磷酸盐下镉离子解吸量和解吸率均显著降低,解吸量降幅为15.8%～27.8%,解吸率降低了3.7%～9.5%;但在低镉时磷酸二氢钙对红壤镉离子的解吸率显著高于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.由于Ca2+与Cd2+之间存在较强的竞争吸附,使得磷酸二氢钙对红壤镉离子吸附-解吸的影响大于磷酸二氢铵和磷酸二氢钾.     

硅素物质对水稻土吸附镉的影响研究

采用等温吸附试验,研究了硅素物质对水稻土吸附镉的影响,结果表明:随着硅素物质的加入,相同起始浓度下土壤的吸附量逐渐增大,换言之,由于吸附剂中硅素的加入,Cd2+大量吸附于吸附质表面,导致吸附剂浓度降低。但是在外加Cd2+浓度相同时,加入硅酸钠与加入钢渣后所得吸附结果又有很大差别;供试土壤对Cd2+最大的吸附量Qm和b值均随温度的升高而增加,并且随硅素物质的增加而增加;随温度增加,Cd2+吸附数量增加,土壤对Cd2+的吸附结合能呈增加趋势,Cd2+被吸附的更牢固。     

海泡石对典型水稻土镉吸附能力的影响

通过吸附解吸实验研究了添加海泡石后典型水稻土对Cd的吸附解吸特性及其对吸附溶液pH值变化的响应.结果表明,Freundlich方程可以较好地拟合红黄泥、黄泥田和红沙泥3种典型水稻土对Cd的等温吸附过程(R2>0.962).在溶液初始Cd浓度相同的情况下,添加海泡石可使3种水稻土对Cd的吸附量增加20%以上,增强土壤对Cd的吸附强度,有效降低吸附Cd的解吸率.其效果随海泡石添加量的增大而增强.3种水稻十吸附Cd的解吸率均高于70%,而且都随吸附量的增加而上升.溶液的pH值是影响土壤吸附Cd的一个重要因素,在低pH值的条件下(pH<4),随着溶液pH值的降低,土壤对Cd的吸附量迅速降低,当溶液pH值高于5时,pH值的变化对吸附量的影响较小.在溶液初始pH值2～8范围内,添加海泡石均能有效提高3种水稻土对Cd的吸附能力.     

几种土壤的氟吸附特性研究

采用室内试验方法,研究了4种土壤对氟吸附的特性。结果表明:(1)不同土壤对氟的吸附能力差异很大,随着初始浓度的增大,吸附量明显增大,净吸附量、解吸量也增大,表现为黄壤>红壤>紫色土>石灰土;土壤氟的解吸率随初始浓度的增大而增大,不同土壤间大小次序是石灰土>紫色土>红壤>黄壤。(2)土壤吸附氟后的平衡溶液pH值随氟加入浓度的增大而上升,不同土壤间次序是:石灰土>红壤>紫色土>黄壤。(3)拟合结果表明,Langmuir方程能够较好地拟合土壤对氟的吸附等温线。(4)土壤中氧化物是氟的重要吸附剂,对土壤氟吸附有重要贡献。(5)低分子有机酸对氟吸附的影响一方面表现为阴离子的竞争作用,另一方面表现为酸性条件下的促进作用。     

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。     

紫色水稻土对镉吸附解吸特性的研究

[目的]了解紫色水稻土对镉吸附解吸特性,为紫色水稻土中镉的归趋阐明提供科学依据。[方法]采用一次平衡法进行酸性、中性和石灰性紫色水稻土对镉的吸附解吸试验,用吸附等温方程对试验数据进行拟合,并考察吸附能力和土壤性质的关系。[结果]3种土壤对镉吸附量均随平衡浓度的增加而增加,吸附能力以石灰性土最高,酸性与中性土相近,且吸附等温线均可用Langmuir和Freundli-ch方程很好地拟合。3种土壤镉解吸量和解吸率均随吸附量的增加而增加,其中石灰性土的解吸率最低,而酸性和中性土的解吸率均高于50%。吸附能力与土壤性质有明显关系,其中pH为重要因素,非晶质铁锰氧化物和黏粒等对土壤镉吸附解吸的影响并不明显。[结论]3种土壤中,石灰性土壤对镉的固持和缓冲能力最强,而外源镉进入酸性和中性土壤后的环境风险较高。土壤性质对镉的吸附和固定有重要影响,其中pH为关键因素。     

低分子量有机酸对黑碳吸附Pb Cd的影响

为探讨低分子量有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响,由玉米秸秆燃烧物提取黑碳,用平衡吸附技术研究了有机酸对黑碳吸附铅(Pb2+)和镉(Cd2+)的影响。结果表明:柠檬酸和酒石酸在浓度低于10 mmol.L-1时能促进黑碳对Pb2+的吸附,且柠檬酸的促进作用强于酒石酸;草酸和水杨酸则抑制黑碳对Pb2+的吸附,草酸的抑制作用强于水杨酸;柠檬酸、酒石酸和草酸在浓度低于400 mmol.L-1时能促进黑碳对Cd2+的吸附,促进作用为柠檬酸>酒石酸>草酸;浓度低于4 mmol.L-1的水杨酸也能促进黑碳对Cd2+的吸附;当有机酸促进Pb2+和Cd2+吸附时,随有机酸浓度的提高,Pb2+和Cd2+的吸附量先升高后下降,且有机酸对黑碳吸附重金属离子的影响随有机酸和重金属离子的特性而异。     

我国几种典型土壤不同粒级组分对镉吸附行为影响的研究

土壤各粒级组分在理化性质上有显著差异，必然导致不同组分吸附的镉其环境学归宿的差异。本文采用热力学平衡法研究了黑土、黄棕壤、黄泥土、红壤不同粒级组分（粘粒≤2μm，粉粒2～20μm，细砂粒20～200μm，粗砂粒200～2000μm）对镉的等温吸附，得出了各组分对土壤吸附镉的贡献率，并采用SPSS软件对影响吸附的因子进行了回归分析。结果表明，不同粒级组分对镉的吸附量在4种土壤中均表现为粘粒〉粉粒〉粗砂粒〉细砂粒，且粒级间的差异都达到显著水平；吸附量最小的细砂粒组分对镉的平均最大吸附量为（47．00±9．450）mmol·kg^-1,粘粒、粉粒、粗砂粒对镉的最大吸附量分别平均是细砂粒的4．22±0．67、2．86±0．49、1．7±0．47倍；各组分对镉的吸附量之间的差异随着镉浓度的增大而增大。各组分对土壤吸附镉的贡献率为粉粒〉粘粒〉细砂粒〉粗砂粒（只有红壤中粘粒〉粉粒），土壤80％～90％的镉吸附在〈20μm的组分上，粗砂粒的贡献基本可以忽略不计。各因素对吸附的影响大小为粒级〉有机质〉平衡pH，而游离氧化铁无显著影响。