典型土壤体系中（亚）铁氰络合物的界面分配行为及机制研究

摘要

随着工业的快速发展，产生了大量废气、废水、废渣，据《全国土壤污染状况调查公报》显示，消耗大量氰化物的石油煤炭、化工医药、采矿和冶金业等所在地的土壤环境超标率最高。由于土壤的流动性极差，“三废”中的氰化物将最终迁移至土壤，对土壤环境造成长期危害。本文以不同来源的土壤作为氰化物吸附剂，采用碱性洗涤和顺序提取研究土壤性质与吸附时间对氰化物形态变化的影响。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）对氰化物污染土壤进行表征，分析氰化物在不同土壤中的迁移转化与吸附机理，获得的主要结论如下：　　①土壤酸碱性是影响氰化物迁移转化的首要因素，氰化物在酸性土壤、中偏酸性土壤、碱性土壤中主要分别受普鲁士蓝沉淀、亚铁氰化锰沉淀、在土壤有机质（SOM）和无机矿物上的吸附行为控制。土壤pH越低，土壤对氰化物的吸附容量越大。5种来源土壤对亚铁氰的吸附能力为白山＞沙坪坝＞遵义＞奉节＞晋城，对铁氰的吸附能力为白山＞沙坪坝＞奉节＞遵义＞晋城。　　②在吸附体系中，pH上升与铁氰化物在土壤矿物上的专性吸附和水钠锰矿、无定形锰氧化物对亚铁氰的氧化作用有关。水钠锰矿、无定形锰氧化物对亚铁氰的氧化与SOM对铁氰的还原是控制（亚）铁氰化物相互转化的重要因素。SOM对氰化物尤其是亚铁氰在土壤中的吸附有较大促进作用。SOM对氰化物的吸附容量较大，但吸附速度较慢，对氰化物长期污染碱性土壤的修复治理应重点考虑有机质对氰化物的影响。　　③根据顺序提取与FTIR的结果，铁氰、亚铁氰化物在性质相同或相近的土壤中的存在形态类似。在酸性土壤中，（亚）铁氰化物主要以KFe[Fe(CN)6]沉淀形式存在，吸收峰在2076-2080cm-1。在弱酸性或碱性土壤中，主要以吸附态与有机结合态存在；出现了K2Mn[Fe(CN)6]沉淀，吸收峰在2065-2067cm-1。在有机土壤中，可能形成腐殖酸-（亚）铁氰化物胶束被土壤吸附，吸收峰在2046cm-1。　　④240d的长期吸附期间，氰化物没有发生明显损失。吸附体系pH、Eh与吸附时间、氰化物类型有关。亚铁氰体系pH较铁氰体系高、二者均随时间推移上升。亚铁氰体系Eh较铁氰体系低，在吸附期间逐渐上升。铁氰体系Eh在1-150d下降，在150d之后上升。土壤氰化物吸附量不断增加，但氰化物迁移能力逐渐下降。吸附初期，二者均以吸附态氰化物为主，吸附后期均以有机结合态氰化物为主。

目录

1 绪论

1.1 氰化物概述

1.1.1 氰化物的概念及分类

1.1.2 氰化物来源及危害

1.1.3 土壤氰化物存在形态

1.2 土壤污染的长期环境行为

1.3 土壤中氰化物的形态研究

1.3.1 化学形态分析

1.3.2 微观形态分析

1.4.1 顺序提取概念及发展

1.4.2 顺序提取在土壤中的应用

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究内容

1.5.3 技术路线

1.5.4 创新性

2 实验材料与方法

2.1 实验试剂与仪器

2.2.1 样品采集

2.2.2 样品预处理

2.3 分析测试方法

2.3.1 土壤理化性质测定

2.3.2 土壤吸附体系的 pH、Eh测定

2.3.3 土壤总氰化物测定

2.3.4 溶液中总氰化物测定

2.4 实验方法

2.4.1 土壤等温吸附实验

2.4.2 土壤氰化物长期吸附实验

2.4.3 不同土壤的氰化物吸附实验

2.4.4 含氰土壤解吸动力学实验

2.4.5 含氰土壤顺序提取实验方案

2.5 本章小结

3 不同土壤中氰化物界面分配行为及机制解析研究

3.1.1 实验土壤来源

3.1.2 土壤理化性质测定方法

3.1.3 土壤理化性质测定及结果表征

3.2 不同土壤氰化物吸附研究

3.2.1 土壤氰化物吸附量、pH与 Eh的变化

3.2.2 含氰土壤顺序提取

3.3 土壤 FTIR表征

3.4 土壤氰化物迁移转化的影响因素探究

3.5 本章小结

4 氰化物污染土壤长期环境行为研究

4.1.1 实验土壤来源

4.1.2 土壤理化性质及表征

4.2 吸附时间对土壤氰化物的影响

4.2.1 长期吸附过程中氰化物的固液分配行为

4.2.2 土壤 pH、Eh与氰化物吸附量的变化

4.2.3 含氰土壤碱洗动力学

4.2.4 含氰土壤顺序提取

4.3 FTIR表征

4.4 本章小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 不足与建议

参考文献

附录

A. 学位论文数据集

致谢