红壤有机矿物复合体吸附Cu(Ⅱ)的分子机制

摘要

采用元素分析、X射线衍射分析(XRD)、同步辐射扫描透射显微术(STXM)等手段,表征湖南祁阳红壤中颗粒态有机质(Particle organic matter,POM)和有机矿物复合体(Organo-mineral complexes,OMC)的元素组成、矿物组成,以及Cu(Ⅱ)在土体土壤(Bulk soil,BS)和OMC表面的吸附行为、元素微区分布和分子固定机制,以明确实际土壤系统有机矿物复合体对铜吸附的能力及其固定机制.元素分析、XRD结果表明,土体土壤主要由OMC组成,富含黏土矿物,且所含有机质矿化度较BS和POM组分高.等温吸附实验结果表明,BS和OMC等温吸附曲线符合Langmuir和Freundlich方程,BS及OMC对Cu(Ⅱ)吸附等温线类似,且理论最大吸附量相当,说明供试土壤对Cu(Ⅱ)的吸附主要由OMC决定.STXM在亚微米尺度上表征了BS和OMC吸附样品中Cu与C、Fe、Al、Si的微区分布特征,发现Cu在红壤中分布具有空间异质性,Cu主要与羧基碳与铁氧化物形成的有机矿物复合体相结合,控制着红壤中Cu(Ⅱ)的形态分布与有效性.