试析东北草甸棕壤的界面电性质及对重金属铅的吸附解吸行为研究

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1、山东大学硕士学位论文东北草甸棕壤的界面电性质及对重金属铅的吸附/解吸行为研究姓名：徐洁申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：侯万国20070410山东大学硕士学位论文摘要我国东jE螅区是重要的粮食生产基地，同时也是重要的老工业基地。但是近年来，东北地区土壤重金属污染日益严重，对生态环境安全和人类健康造成潜在威胁。科学认识东j￡遣区主壤污染形成机制，探索有效的修复途径具褰重要意义。黏主．承界两的电化学性能、污染物淼黏主．水赛瑟土的吸附．脱附行为怒±壤污染物的形态分布、迁移转化及归宿等环境行为的重要影响因素，因此一直是人们研

2、究豹重要内容。本文以东乳草匈拣壤为模型，碜f究了界两电化学往能、重金属铅的吸附．解吸行为和形态分布，考察了一些环境因素特别是低温(冷冻)韵影响，以鹚为科学认识系北地区士壤污染形成机制，探索有效的修复途径提供基础依据。本文的主要研究内容和结论如下：(1)分荆采用电势滴定法(Potenfiomctfietitration)，质量滴定法(Masstitration)和惰性电解质滴定法(Inertelectrolytetitration)测定了荷结构负电荷的东北草甸棕壤样品的零净电荷点(pHvzNc)，研究表明荷结构负电荷的土壤依然

3、存在与电解质浓度无关的零净电荷点，三秘方法的测定结果分别为2．9，5．0和3．3。相比较而言，电势滴定法和惰性电解质滴定法的结果相近，而质量滴定法的结果镳燕。(2)对文献中推算表面质予活性位密度CM)的方法进行了改进，得到东北苹匐棕壤样晶的聪为2。5mmol·g-1。掇摄实验溅寇的pHm,lc，Ⅳs和结掏电穗密度(啪值直接计算出东北萆甸棕壤样品的界面反应特征平衡常数，即1-p芷模型中的p蜀、2-pK模型中p筏imj删p^靠iat，分剐为3．37，2．42和4．32，与文献掇邀的沉积物和蒙脱土的值相近。(3)研究了重金藕铅pb

4、2+)在东jE孳甸棕壤上的吸附行为，探讨了吸附机理。结果表明，其吸附动力学符合准=级吸附速率方程，吸附等温线为Langmuir型：随pH增火，吸附撰在phil4范阐内急剧增大，而在pH--4～6范围内基本不变；惰性电解质(NaN03)的存在可明显抑制Vb2+的吸附，随NaN03浓度的增大，吸附量先急剧下降，后趋于平缓。Pb2+在草甸棕壤颗粒上山东大学硕士学位论文的吸附机理包括离子交换吸附和表面功能基团键合作用吸附，其中表面功能基团键合作用吸附又可分为化学键合吸附和静电键合吸附，前者形成内络合层，后者形成外络合层。(4)研究了

5、重金属铅(Pb2+)在东北草甸棕壤上的解吸行为，结果表明，pb2+从土壤颗粒表面的解吸动力学是一个二阶段过程，即初始的快速阶段之后伴随着一个缓慢阶段；pH在2-．一5范围内解吸量随pH增大急剧下降，pH在5"--10范围内解吸量基本不再变化；解吸量随NaN03浓度增大先急剧上升，后趋于平缓；解吸和吸附过程不是完全可逆的。．70。C冷冻可使pb2+解吸量略有降低。(5)采用Tessier顺序提取法研究了东北草甸棕壤吸附重金属铅的化学形态及分布特征。结果表明，其形态分布规律为：可交换态>碳酸盐结合态>铁锰氧化物结合态>有机结合态

6、>残渣态。在所研究的条件下，．70"C冷冻对草甸棕壤吸附铅的形态分布基本无影响。VIII关键词：东北草甸棕壤；界面电性质；铅；吸附／解吸；形态分析山东大学硕士学位论文ABSTRACTNortheastareaisthemajorgrain-producingbase，meanwhile，istheimportantoldindustrialbaseinChina．Butpollutionofbeavymetalsinsoilhasbeenmoreandmoreseriousduringrecentseveraldecades

7、andhasbecomeapotentialthreattoeco-environmentalsecurityandhumanhealth．Sounderstandthepollutionformationmechanismofnorthestsoilscientificlyandex#oreeffectiverestorationwaysareofgreatsignificance．Electrochemistrypropertiesofclay·waterinterfaceandtheadsorption-desorpt

8、ionbehaviorofpollutantsonclay-waterinterfacearetheimportantfatorswhichinfluencethespeciationdistribution，migration，transformationandfateofpolluta