(土壤中镉的吸附解吸研究进展.docVIP

土壤中镉的吸附解吸研究进展 宗良纲1, 2，徐晓炎1 1. 南京农业大学资源环境学院，江苏 南京 210095；2. 中国科学院沈阳应用生态研究所，辽宁 沈阳 110016 摘要：首先概述了国内外关于土壤对镉的吸附解吸的基本研究方法与实验条件。用于吸附解吸实验的土样以通过20目筛为宜，而不同形式的支持电解质及其离子浓度的选择对实验结果有很大影响，应由实验的具体目的和要求确定合适的实验条件。位于土壤颗粒表面的各吸附点位与镉的结合能的能量高低不一，可将土壤对镉的吸附作用区分为专性吸附和非专性吸附。可用传统的或融入新参数的吸附等温线表达土壤对镉的吸附过程，土壤对镉的吸附性能可用综合因子来形容，如吸附势、吸持率、平均分配系数、Langmuir方程的常数k和Freundlich方程的系数k等表达方式，同时寻找这些综合因子与土壤基本理化性质之间的关系。文章最后讨论了影响吸附过程的主要环境因子，并就土壤pH和水分条件的影响机制进行了分析。 关键词：镉；吸附；解吸；土壤 中图分类号：X131.3 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2003）03-0331-05土壤中镉的背景值较低，但农业污水灌溉、施用污泥和磷肥、采矿和工业“三废”排放，使土壤的镉污染问题日益严重。进入土壤系统的镉在土壤中处于吸附和解吸的动态平衡中，这种平衡控制了镉在土壤系统中迁移和在食物链中的传递。土壤性质与土壤中镉的吸附解吸动态有密切的关系，直接影响到土壤中镉的环境风险。研究土壤对镉的吸附和解吸特性，寻求有效地控制土壤中重金属的环境行为的对策措施具有重要意义。本文主要对这些研究所采用的方法、条件及其进展进行综述。 1 研究方法与条件 研究土壤对Cd的吸附与解吸通常所采用的方法为动态和静态方法。动态方法是采用柱状淋滤模拟吸附，在这种条件下离子对流与扩散都会发生，由此得出的模型同时包括化学参数和物理参数。由于不同土壤具有不同性质，不同方法的研究结果不适宜直接比较，同时动态实验需要使用均一体系来保证实验结果的重现性，具有一定难度[1]。而静态研究的结果相对稳定，实验条件容易控制，因此，目前采用较多。其操作步骤一般都是加入不同浓度的镉溶液于土壤中，再加入支持电解质，恒温振荡若干时间后恒温平衡若干时间，再离心，过滤，用原子吸收分光光度计测定上清液重金属镉的含量。这些研究的具体操作步骤因研究目的而异，通常下列几个因素对研究结果的影响较大。 1.1 土样粉碎度 吸附解吸实验中所用的土样一般为20目或60目，土壤的不同粉碎度对土壤吸附性能的影响没有专门报道。然而，样品研磨太细，容易破坏土壤矿物晶体。矿物晶粒遭破坏后，暴露出新的表面使土壤颗粒的总表面积增大，因而就会改变土壤对金属离子的吸附性能，故选用通过20目筛的土样相对更合理。 1.2 支持电解质 吸附实验中所采用的支持电解质类型较多，也有不添加支持电解质的。支持电解质中的阳离子与重金属离子竞争吸附点位而对土壤吸附重金属有一定影响，没有特定研究目的时一般采用NaNO3作为支持电解质。Na+是一价离子且离子半径小，影响较小，Ca2+与Cd2+离子半径相近，Ca2+的影响比Na+大[2, 3]。Naidu认为土壤在含钠的支持电解质中对镉的吸附量至少是在含钙的支持电解质中的2~4倍[4]。研究[5]表明酸性沙质土壤对镉的吸附量在含钙的支持电解质中比在含钠的支持电解质中少约80%。Gray等[6]认为用Ca（NO3）2作支持电解质后由于土壤的弱吸附点位被Ca2+饱和，Ca(NO3)2能消除镉的非专性吸附。 支持电解质中阴离子的种类对重金属吸附也有影响。支持电解质中阴离子为NO3-时，当溶液中离子浓度分别为0.003和0.3 mol/L时，分别有0%和11%的Cd2+以CdNO3+存在，CdNO3+不易被土壤吸附；阴离子若为Cl—，当溶液中离子浓度为0.003和0.3 mol/L时，分别有13%和88%的Cd2+以CdCl+存在，CdCl+同样不易被土壤吸附[7]。O’Connor等[8]研究不同电解质（CaSO4、Ca(ClO4)2、CaCl2）对土壤吸附镉的影响，结果为镉吸附量在0.005 mol/L CaSO4中最大，在0.005 mol/L Ca（ClO4）2中位于第二，在0.005 mol/L CaCl2中位于第三，在0.05 mol/L CaCl2中最小，显示了三种阴离子对土壤吸附镉的影响力顺序为Cl- ClO4- SO42-。又有学者[9]指出相同离子浓度下，阴离子种类对土壤镉的吸持和解吸行为因土而异。 解吸实验也支持电解质采用NaNO3。若用CaCl2做支持电解质，普遍认为所得的镉的解吸量与生物吸收有直接的关系，这种镉的形态被形容为生物有效态镉[10，11]。解吸时支持电解质用M