土壤中重金属Cu、Cd、Zn、Pb吸附及迁移的实验研究

摘要

土壤的重金属污染越来越受到人们的关注，重金属能通过多种途径进入土壤，并不断积累，在一定条件下可向下部迁移，污染地下水。同时，也可通过食物链威胁到人类的健康和生存。因此，研究重金属在土壤中的吸附、解吸和迁移转化规律及其作用机制，对防治环境污染和修复已污染土壤具有重要的理论意义。本文以污染较为普遍的铜、镉、锌、铅四种重金属和取自青岛地区的棕壤、潮土和砂姜黑土作为研究对象，重点研究了这四种重金属在三种土壤中的吸附、竞争吸附规律及其作用机制，分析比较了不同重金属、不同土壤的吸附能力；同时，对锌、镉在土壤中的迁移过程进行了初步研究，以揭示他们在土壤中的物理化学行为。 本论文通过等温静态吸附实验得出，四种重金属的等温吸附曲线都可用Langmuir、Freundlich和Temkin方程进行拟合，总体上而言，Freundlich方程的拟合效果优于Langmuir和Temkin，说明土壤对重金属的吸附率与平衡液中重金属的浓度有关。砂姜黑土对四种重金属的吸附能力明显高于棕壤和潮土，这主要是由于砂姜黑土具有较高的pH值(7.01)、较高的有机质(16.88g·cm3)和粘粒含量(30.5％)。通过比较不同初始浓度条件下的吸附分配系数Kd，三种土壤对铜、镉、锌、铅的吸附能力的大小顺序都为铅>铜、镉>锌，其中对铜、镉吸附能力的大小顺序与平衡液中的浓度有关，在低浓度条件下，土壤对铜的吸附能力大于镉的，在高浓度条件下，对镉的吸附量大于铜的。土壤对铅的吸附能力明显高于铜、镉、锌，这主要是因为铅进入土壤后易转化成难溶性化合物而被土壤所吸附。 锌、镉共存的土壤中，存在竞争吸附，锌的竞争吸附能力大于镉的，这主要是因为锌的水解能力大于镉的(一级水解常数的负对数pKZn(9.0)

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引言

第一章土壤中重金属吸附作用及迁移过程的研究进展

1.1土壤中重金属的吸附作用

1.1.1土壤中单一重金属的吸附作用

1.1.2土壤中多种重金属的竞争吸附作用

1.2土壤中重金属迁移过程的研究进展

1.3小结

第二章研究的目的意义及内容方法

2.1研究的目的意义

2.1.1 Cu、Cd、Zn、Pd在三种土壤中的吸附作用

2.1.2 Zn、Cd在三种土壤中的竞争吸附

2.1.3 Zn、Cd在三种土壤中的迁移过程

2.2实验内容与方法

2.2.1实验材料

2.2.2化学试剂和仪器设备

2.2.3等温静态批量吸附实验

2.2.4室内土柱出流实验

2.2.5测定方法

2.2.6统计分析

第三章土壤中单一重金属吸附的作用机制

3.1不同土壤对重金属的吸附特征

3.1.1三种土壤Cu等温吸附特性

3.1.2三种土壤Cd等温吸附特性

3.1.3三种土壤Zn等温吸附特性

3.1.4三种土壤Pd等温吸附特性

3.2土壤中Cu、Cd、Zn、Pd的吸附特性及吸附分配系数Kd

3.2.1土壤中Cu、Cd、Zn、Pd的吸附特性

3.2.2土壤中Cu、Cd、Zn、Pd的吸附分配系数Kd

3.3小结

第四章土壤中Zn、Cd竞争吸附的作用机制

4.1同Zn/Cd比例初始浓度条件下的竞争吸附

4.2不同Cd浓度对Zn竞争吸附的影响

4.3不同Zn浓度对Cd竞争吸附的影响

4.4小结

第五章土壤中Zn、Cd的迁移过程

5.1示踪剂Br-1的迁移

5.2土壤中Zn、Cd的迁移

5.3 小结

结论

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢