砂柱和土柱中铁锰的淋溶淀积及其对铅吸附迁移的影响

摘要

本文以不同浓度(0-0.08mol/L)的FeSO4和MnCl2溶液以同时或交替（每淋溶十次铁锰交替）两种淋溶方式在前人淋溶40次的基础上淋溶石英砂柱到70次，黄棕壤土柱到60次，分析其中铁锰氧化物的淋溶淀积特征。并以淋溶60次的黄棕壤和淋溶40次的棕红壤作为供试材料，一方面在这两种土柱上继续淋溶重金属铅(10mg/L)和镉(1mg/L)，研究土柱中铅和镉的动态吸附和迁移特性以及两种重金属的不同存在形态;另一方面以这两种土柱中的土壤进行重金属的静态吸附与解吸，研究两种土壤对铅的等温吸附特征。研究结果表明:
　　1、随着淋溶次数的从40次到60次，砂柱的pH整体呈现微弱地波动变化，而黄棕壤淋出液pH呈微弱的降低趋势;两者的淋出液铁锰含量均略低于淋溶液;游离和非晶质铁锰含量呈明显增加的趋势，且游离和非晶质铁的量远大于游离和非晶质锰的含量;同一处理的石英砂表面的淀积形态由不规则的类球状分布变为主要呈板状或不规则柱状分布。
　　2、当淋溶液中FeSO4浓度相同时，随着MnCl2浓度的增加，石英砂柱和黄棕壤土柱的淋出液的pH整体呈降低的趋势;两者淋出液中铁的含量整体相差不大，锰的含量却是逐渐增加;石英砂游离和非晶质铁含量没有明显的差异，但是游离和非晶质锰含量呈增加的状态;而黄棕壤游离和非晶质铁含量呈现降低的趋势，游离和非晶质锰呈增加的趋势。石英砂表面由小球状逐渐向块状或不规则球状堆积变化。
　　3、石英砂中游离和非晶质铁层间的变化趋势为下层＞上层＞中层，而游离和非晶质锰层间变化趋势为下层＞中层＞上层。黄棕壤土柱上下两层中游离和非晶质铁锰含量，除个别处理以外，大体都是上层大于下层的。相同处理的样品上、中、下层铁锰氧化物都是从类球形向板状的形态变化，且都为不规则分布。
　　4、土壤淋出液的铅镉含量明显低于石英砂，但两者含量在淋溶1-6次间变化不大。铅在本实验主要都以残渣态存在，其次是碳酸盐结合态和离子交换态。镉在本实验中主要都以有机结合态存在，其次是碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态。同时淋溶铁锰处理的铅或镉的铁锰氧化物结合态含量都比相应的未淋溶铁锰处理的高。
　　5、黄棕壤样品对Pb2+的上层最大吸附量为166.76mmol/kg，下层为195.02mmol/kg;而棕红壤上层为299.07mmol/kg，下层为146.72mmol/kg。淋溶后黄棕壤和棕红壤对Pb2+的吸附量都随土壤中锰淀积量的增加而增加。黄棕壤和棕红壤上下层样品的Pb2+吸附量都随着背景离子强度的升高，整体呈现下降的趋势。同时淋溶铁锰溶液的处理与单一淋溶铁或锰溶液的处理相比，前者受背景离子强度的影响较大。此外，淋溶后的棕红壤和黄棕壤对重金属Pb2+的最大吸附量都与上层的游离锰呈显著正相关，相关系数分别达到0.882、0.880。
　　6、黄棕壤和棕红壤上下层样品对铅离子的解吸曲线整体变化规律相似，在0-0.25mmol/L时样品对Pb2+的解吸率陡然上升，并在0-0.5mmol/L之间产生一个峰值。比较两种土壤可以看出黄棕壤的解吸率峰值出现时的Pb2+平衡浓度比棕红壤更低。而整体上棕红壤的解吸率比黄棕壤高，最高达到70％以上，说明棕红壤表面吸附的Pb2+更易解吸。

目录

论文说明

声明

摘要

1．前言

1．1 研究意义

1．2 研究进展

1．2．1 铁锰氧化物的形成与淀积

1．2．2 铁锰氧化物的表面化学性质

1．2．3 铁锰氧化物对铅和镉的影响

1．2．4 重金属的分级

1．3 研究目的

2．材料与方法

2．1 实验材料

2．2 铁锰淋溶实验设计及相关分析方法

2．2．1 铁锰淋溶实验设计

2．2．2 土壤基本理化性质的测定方法

2．2．3 淋溶样品化学分析

2．2．4 淋溶样品表面形貌分析

2．3 重金属淋溶实验设计及测定方法

2．3．1 重金属淋溶实验设计

2．3．2 不同重金属形态测定

2．4 重金属吸附解吸实验

2．4．1 等温吸附实验

2．4．2 解吸解吸实验

2．5 数据处理及分析

3 结果与分析

3．1 铁锰的淋溶淀积

3．1．1 淋出液的pH

3．1．2 淋出液中的铁锰

3．1．3 石英砂柱中不同形态铁锰氧化物的淀积

3．1．4 黄棕壤土柱中铁锰氧化物的淀积

3．1．5 石英砂表面铁锰氧化物的形貌和元素分布

3．2 重金属淋溶部分

3．2．1 重金属淋出液的元素含量

3．2．2 淋溶后土壤样品的重金属形态

3．3 土壤对铅的等温吸附与解吸

3．3．1 等温吸附

3．3．2 不同离子强度对重金属吸附的影响

3．3．3 最大吸附量与不同形态铁锰的相关系数

3．3．4 重金属解吸

4．结论

参考文献

攻读硕士期间参与撰写和发表的文章

致谢