维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．４０ 吉林大学学报（理学版） ＮＯ．４ ２ ０ ０ ２年１ ０月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＪＩＬＩＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＳＣＩＥＮＣＥ ＥＤＩＴＩＯＮ） ４１７～４】８ 研究简报 稻砂土吸附铜镍铅砷能力的比较 康立娟 ，霍庆来 ，谢忠雷。 （１．吉林农业大学资源与环境学院．长春１３０１１８；２．济南大学化学与环境工程学院，济南２５００２２； ３．吉林大学环境与资源学院．长春１３００２３） 提要：通过对砂壤水稻土中ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ，Ａｓ ４种元素的单元及复合吸附试验，表明其吸附热 力学符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程，吸附能力为Ｐｂ＞＞Ｃｕ￣Ａｓ＞Ｎｉ．共存元素对土壤吸附某一元素的 能力影响不大；用Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程粗略地估算出这４种元素在土壤中的化学容量． 关键词：砂壤水稻土；Ｃｕ；Ｎｉ；Ｐｂ；Ａｓ；吸附 中图分类号：Ｘ３２２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—５４８９（２００２）０４—０４１７—０２ 重金属作为土壤中的常见污染物ｌ１］，其行为特征主要取决于土壤的性质和环境因素．国内外对土 壤的重金属吸附进行了较系统的研究ｌ２］，但对砂壤水稻土特别是金属竞争吸附的研究还未见报道．本 文工作旨在揭示稻砂土对ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ和Ａｓ ４种元素的吸附规律，为治理土壤重金属污染提供参考． １材料与方法 １．１材料砂壤冲积型水稻土取自长春市郊．土壤ｐＨ值为６．７，有机质含量为１．５６ ，阳离子 代换量为１４８．５ ｍｍｏｌ・ｋｇ＿。．重金属背景值（ｍｇ・ｋｇ ）为ｃｕ：４５．１；Ｎｉ：３７．０；Ｐｂ：５０．０；Ａｓ：１５．８． 以四分法取样，风干、研磨、过筛备用． １．２ 试验方法 单元素吸附热力学试验，各元素水平（ｍｇ・ｋｇ－。）分别为：５，１０，’１５，２０，２５， ３ｏ，重复３次；复合元素吸附热力学试验各元素水平（ｍｇ・ｋｇ－。）分别为１ｏ，２ｏ，３ｏ，用Ｌ。（３ ）正交处 理，重复３次．在土样中加入０．０１ ｍｏｌ・Ｌ～ＣａＣｌ。的不同重金属浓度的水溶液，振荡２ ｈ，在培养箱中 平衡１２ ｈ，离心分离，上清液用原子吸收分光光度法测定ｃｕ，Ｎｉ和Ｐｂ；ＤＤＣ—Ａｇ比色法测定Ａｓ． ２结果和讨论 ２．１ 土壤的单元素吸附热力学规律土壤对各种元素的吸附量见表１． Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ（ｍｇ・ｋｇ一 ）ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｏ ａｄｓｏｒｂ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｔｏ ｓｉｎｇｌｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ． ＥＩｅｍｅｎｔ— 垒 ！ ！ ！ 竺 ！ ！！竺 ！竺！ ！！ 兰 ！ 曼！ ！ ！ ！！ Ｎｏ．１ Ｎｏ．２ Ｎｏ．３ Ｎｏ．４ Ｎｏ．５ Ｎｏ．６ Ｎｏ．１ Ｎｏ．２ Ｎｏ．３ Ｎｏ．４ Ｎｏ．５ Ｎｏ．６ Ｎｏ．７ Ｎｏ．８ Ｎｏ．９ 对于单元素吸附，吸附量分别用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程Ｅｌｇ Ｙ—Ｉｇ Ｋ＋（１／ｎ）Ｉｇ ｃ］和Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程 ［１／ｙ一１／Ｑ＋（１／Ｑ）Ｃ Ｋ ］拟合，式中Ｋ，Ｋ 和 为常数，Ｑ为最大吸附量，结果见表２．从表２可见， 用Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程描述稻砂土对铜、镍、铅、砷的吸附规律较Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程更佳（ 一６，ｐ＜Ｏ．０１）．这 与文献［２～４］的结果一致，与草甸黑土吸附这４种元素更符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程的结果［３］不同，也与赤红 壤对Ｃｄ吸附符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程不同［５３，表明不同土壤类型对重金属的吸附特性．而Ｃｕ，Ｐｂ和Ａｓ在 土壤中的吸附次序与草甸棕壤的结果（Ｐｂ：＞Ａｓ：＞Ｃｕ）［２］也不一致．再次证明不同土壤对重金属吸附能 力的差异．但不同土壤对铅的吸附都最强，这可能是因为土壤吸附铅的主要位点是铝所致［３］，土壤中铝 收稿日期：２００２—０５—０９． 作者简介：康立娟（１９６１～）．女，硕士．副教授．从事环境化学研究 维普资讯 http://www.cqvip.com ４１８ 吉林大学学报（理学版） 的含量较大．铅极易被土壤吸附【６］，说明被 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ 铅污染的土壤不能通过降雨淋洗法恢复原 ｔｈｅ ｓｏｌｌ ｔｏ ａｄｓｏｒｂ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ 状．根据Ｆ方程中Ｋ值得出土壤对４种元 素的吸附顺序为：Ｐｂ＞＞Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｎｉ．草甸 黑土吸附４种元素的能力与之一致，但对各 元素的吸附量却较草甸黑土低．这可能是砂 壤土腐殖质的含量较低所致． 砷是变价元素，因氧化还原电位低，在淹水条件下，五价砷化合物易还原成三价的亚砷酸盐，后 者不易被土壤固定．另外砷在土壤中呈负离子态，不易被土壤吸附，迁移能力较强 ］．对砷、镍污染 物，除防止其对作物污染外，还应特别注意它们对地下水的污染． 土壤中重金属的化学容量一般通过等温吸附的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程测定的最大吸附量加背景值求得． 据此对稻砂土进行化学容量估算，结果为：Ｃｕ ５０５．５；Ｎｉ ３２２．２；Ｐｂ ９２６．２；Ａｓ ３９６．３（ｍｇ・ｋｇ ）．稻 砂土对这４种元素的化学容量都较大，说明外源重金属进人土壤后大部分被土壤所吸附固定．但对这 几种元素，稻砂土的化学容量远低于草甸黑土［３］，说明稻砂土的土壤净化能力低于草甸黑土． ２．２ 土壤的复合元素吸附热力学规律从表１看出，由于元素间的竞争吸附作用，使土壤对４种 金属的吸附量降低，这与文献［７］结果一致．但吸附量降低的幅度不大，说明土壤对某元素的吸附能力 主要取决于元素本身，元素间的作用是次要的．土壤中的竞争吸附作用比较复杂，极差分析结果表明， 在本试验浓度范围内，Ｃｕ与Ｎｊ之间表现为拮抗作用；Ｐｂ能降低土壤对Ｎｊ的吸附，但Ｎｊ却不能降低 土壤对Ｐｂ的吸附；而Ｎｉ和Ｐｂ均能抑制土壤对Ａｓ的吸附．对于本试验土壤，共存元素对吸附Ｃｕ的 影响顺序为：Ａｓ＞Ｐｂ￣Ｎｉ；对吸附Ｎｉ的影响顺序为：Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｐｂ；对吸附Ｐｂ的影响顺序为：Ｃｕ＞ Ａｓ￣Ｎｉ；对吸附Ａｓ的影响顺序为：Ｎｉ＞Ｃｕ￣Ｐｂ，Ｃｕ作为共存元素的影响作用较Ｎｉ，Ｐｂ，Ａｓ强． 参考文献 ［１］李书鼎．李雪莲．土壤植物系统重金属长期行为的研究［Ｊ］．环境科学学报．２０００．２０（１）：７６～８Ｏ． ［２］余国营．吴燕玉．土壤环境中重金属元素的相互作用及其对吸附特性的影响［Ｊ］．环境化学．１９９７．１６（１）：３０． ［３］谢忠雷．董德明．赵晓松．草甸黑土对铜镍铅砷的吸附特征［Ｊ］．吉林大学自然科学学报．２０００．（４）：９９～１０１． ［４］杨崇洁．几种金属元素进入土壤后的迁移转化规律及吸附机理的研究［Ｊ］．环境科学．１９８９．１０（３）：２～８． ［５］陈同斌．陈志军．水溶性有机质对土壤中ｃｄ吸附行为的影响［Ｊ］．应用生态学报．２００２．１３（２）：１８３～１８６． ［６］董德明。李鱼．ｐＨ对湿地水环境中生物膜吸附铅和镉的影响［Ｊ］．吉林大学学报（理学版）．２００２．４０（３）： ３０３～３０６． ［７］白庆中。宋燕光，王晖．有机物对重金属在粘土中吸附行为的影响［Ｊ］．环境科学．２０００。２１（５）：６４～６７． Ｃｏｍｐａｒｉｎｇ Ｃａｐａｂｉｌ ｉｔｙ ｏｆ Ｌｏａｍ Ｐａｄｄｙ Ｓｏｉｌ Ａｄｓｏｒｂｉｎｇ Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ ａｎｄ Ａｓ ＫＡＮＧ Ｌｉ—ｊｕａｎ ，ＨＵＯ Ｑｉｎｇ—ｌａｉ。，ＸＩＥ Ｚｈｏｎｇ—ｌｅｉ。 （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｊｉｌｉｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ・Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３０１１８・Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ・Ｊｉｎａｎ［ｒｎｉｖｅｒｓｉｔｙ・Ｊｉｎａｎ ２５００２２・Ｃｈｉｎａ； ３．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２３・Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ ｌｏａｍ ｐａｄｄｙ ｓｏｉｌ ｔｏ ａｄｓｏｒｂ Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ ａｎｄ Ａｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ ａｃｃｏｒｄｓ ｗｉｔｈ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ ｅｑｕａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ａｄｓｏｒｂ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ Ｐｂ》Ｃｕ＞Ａｓ＞Ｎｉ．Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｂｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ｉｓ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｃｏｅｘｉｓｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｆｏｕｒ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏａｍ ｐａｄｄｙ ｓｏｉｌ；ｃｏｐｐｅｒ；ｎｉｃｋｅｌ；ｌｅａｄ；ａｒｓｅｎｉｃ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
