Pb和Cd在娄土不同剖面土壤中的吸附特性和形态转化特征

摘要

随着现代化和工业化的不断发展，土壤重金属污染问题逐渐成为我们关注的焦点。污染土壤中往往不止含有某一种特定重金属离子而是多离子共同污染，离子之间相互影响，从而影响其生物有效性和迁移特征。本文以娄土为对象，采用吸附等温实验及室内培养实验研究了单一Pb、Cd元素及其共存时的吸附特征、存赋形态及其含水量变化的影响，得到了下面的主要结论：
　　1.单一的Pb在娄土耕层、黏化层和钙积层的分配系数为8.00、8.11和6.05，Langmuir方程最大吸附量为6.07、5.75和6.01mmol/kg；而Cd的分配系数为4.19、7.05和4.72，最大吸附量为5.54、4.77和2.95mmol/kg；均表现出Pb在三种土壤上比Cd具有强的吸附性能。当Pb、Cd共存时，两种离子具有竞争吸附作用，致使土壤对Pb、Cd的吸附量均降低，Pb、Cd互为竞争性吸附离子的亲和力效应在0.8-0.9之间，修正得到双离子的竞争性Langmuir吸附方程可用于描述Pb、Cd的竞争吸附。
　　2.耕层、黏化层和钙积层土壤中Pb、Cd的形态分布具有相似性，Pb、Cd总量中以残渣态为主，交换态的含量都小于10％。当外源Pb、Cd加入土壤后，交换态含量随时间进程逐渐降低，碳酸盐结合态在起始阶段呈现短暂上升，而在培养后期含量逐渐下降，Pb、Cd的铁锰氧化物结合态与有机化合态的含量随时间进程逐渐增加，而在较短的培养时间内，重金属离子较难进入土壤矿物的晶格中，残渣态含量基本保持不变。
　　3.水分条件对于重金属在土壤中的形态及其重新分配具有重要的影响，Pb、Cd在三个不同层次土壤中在干湿交替条件下交换态向其他形态转变的速率最快，其次是75%田间持水量，干旱条件下转变的速率最慢，即干湿交替＞75%田间持水量＞50%田间持水量＞干旱条件。
　　4.存在竞争离子条件下，Pb和Cd的形态转化方向与单一离子存在下有显著不同，其中交换态与碳酸盐态的相对含量增加，残渣态的含量相对降低，铁锰氧化物结合态与有机结合态的含量变化不大，Pb和Cd更倾向于向交换态和易受外界环境影响的碳酸盐结合态转化。
　　重金属在土壤中的共存和竞争，可显著影响其生物有效性和迁移性，研究重金属复合污染的特征是治理的基础，本文仅仅在这些方面做了初步的工作，有待于进一步深入的研究。

目录

声明

1. 绪 论

1.1 研究背景

1.2 重金属在土壤中的形态转化和吸附机理

1.3 存在的问题及研究意义

1.4 主要研究内容及技术路线

2. 土壤中Pb、Cd的竞争吸附特征

2.1 材料与方法

2.2 结果分析

2.3 讨论

2.4 小结

3. Pb、Cd在娄土不同层次土壤中的形态特征

3.1 材料与方法

3.2 结果分析

3.3 小结

4. 加入外源Pb、Cd后土壤中Pb、Cd的形态随时间变化

4.1 材料与方法

4.2 结果分析

4.3 小结

5. 水分条件对Pb、Cd在土壤中形态转化的影响

5.1 材料与方法

5.2 结果分析

5.3 小结

6. Pb、Cd共存时形态转化

6.1 材料与方法

6.2 结果分析

6.3 小结

7. 结论与展望

7.1 主要结论

7.2 研究展望

致谢

参考文献

附录