东北工业污染区农田土壤对Pb、Cd和Cr(VI)

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1、http://www.paper.edu.cn东北工业污染区农田土壤对Pb、Cd和Cr(VI)的吸附特性研究赵兴敏，花修艺，董德明*，刘劲夫，高明，关久念(吉林大学，环境与资源学院，长春，130012)E-mail:dmdong@mail.jlu.edu.cn.中文摘要：本文采用东北工业污染区的农田土壤研究了Pb、Cd和Cr(VI)的吸附热力学和动力学特征及pH对吸附的影响，以及被吸附的Pb、Cd和Cr(VI)的解吸动力学和pH对Pb、Cd解吸的影响。实验结果表明：不同土壤对三种重金属的吸附能力大小顺序均为：Pb＞Cd>>Cr(VI)。在所

2、研究的浓度范围内，Langmuir和Freundlich等温式均可用来描述Pb和Cd的吸附数据，Cr(VI)的吸附热力学遵循线性关系。动力学实验表明三种金属在土壤上的吸附和解吸在很短时间内达到平衡（24h以内）。随着pH的增加，三种土壤对Pb、Cd的吸附量均增大，而Cr(VI)则是在pH<7.0的情况下，随pH的增加吸附量增大，pH>7.0时，吸附量随pH的增加而减小。随着酸度的增大，Pb、Cd在土壤上的解吸量和解吸速率均增大，而Pb、Cd解吸率却很小（<5%）。以上说明土壤对Pb、Cd有很强的吸附作用，且如果有酸性降水时，Pb、Cd解吸量

3、也很小，所以当土壤受到Pb、Cd污染时，对地下水的污染会很缓慢。土壤对Cr(VI)的吸附能力很小，当土壤受Cr(VI)污染后，对地下水的污染速度可能较快。关键词：：土壤；Pb；Cd；Cr(VI)；吸附1前言近些年来，污水灌溉和固体废弃物堆积等已经造成了大面积的土壤污染。其中土壤重金属污染具有隐蔽性和滞后性，其在土壤中累积后不能被降解，微量或痕量的重金属如Pb,Cd和Cr(VI)通过食物链进入人体后，就会对人体健康产生危害。吸附-解吸过程被认为是[1]控制重金属离子行为的最主要的化学反应过程。研究表明，土壤吸附重金属是一种极其复杂的物理、化学

4、过程，在等温状态下，除了与金属浓度有关外，还与土壤质地、离子种类、pH值等有紧密联系。土壤中重金属的解吸是其被土壤吸附的反过程，它将直接影响重金属[2-12]在土壤及其生态环境中的形态转化，制约其在环境中的迁移和归宿，这些过程常受土壤[13]pH、Eh和吸附载体的影响。重金属对土壤和地下水的污染往往是联系在一起的，土壤一旦被重金属污染，随着时间的推移，重金属离子在降水和自身所载水分的作用下淋溶出来，基金项目：国家“973”项目(No.2004CB418505)-1-http://www.paper.edu.cn逐渐转移到地下水中，随着地下水

5、的流动，逐渐扩散，从而导致对地下水的污染。土壤对Pb,[14-15][16]Cd有很强的吸附能力，Cr(VI)只能和矿物中氧化物表面的正电荷相结合。因为它在水2-4-2-溶液中主要以CrO4、HCrO、Cr2O7形式存在。在碱性和微酸性条件下，土壤对这几种形[17]式的离子吸附较弱，所以各种形式的六价离子在地下环境中具有较高的迁移性，相对于Pb,Cd而言，以往对于Cr(VI)在土壤中吸附解吸行为的研究则较少。本文选择东北工业污染区的农田土壤为研究对象，考察土壤对Pb、Cd和Cr(VI)的吸附特性。目的在于通过土壤对Pb、Cd和Cr(VI)的

6、吸附、解吸实验，获取特征参数，便于更全面的了解Pb、Cd和Cr(VI)在土壤中的吸附、解吸行为，为土壤修复和研究地下水的污染机理提供依据。2实验部分2.1所用土壤和试剂实验所用三种土壤样品分别采自东北某工业城市一化工厂铬渣堆附近的农田和一受污染较重的河流附近农田以及东北另一城市受城市和生活污水污染较重的河流附近的农田（编号分别记为A、B、C）。样品带回实验室后，充分风干、研磨后，过100目尼龙筛，四分法缩分后，留足够量进行实验。土壤的基本性质见表1。本文所用的硝酸铅、硝酸镉、重铬酸钾均为分析纯，实验用水为二次去离子水。表1三种类型土壤的主要

7、物理化学性质TOC容重电导率CECPbCdCr编号pH3(%)(g/cm)(μs/cm)(cmol/kg)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)A7.0714.301.34628157.0660.710.4350.217B7.0210.741.531105135.7432.220.4330.160C8.229.8261.66888157.9924.271.2429.6802.2实验方法（1）吸附：分别称取不同质量的土壤样品于聚乙烯瓶中（Pb、Cd实验所用土壤质量是0.02g，Cr(VI)实验的为2.5g），各加入25mL不同浓度（0.0

8、5-10mg/L）的Pb、Cd和Cr(VI)吸附液（调节并保持体系的pH值为6.0±0.1），振荡吸附一定时间（Pb、Cd为24h，Cr(VI)为6h）后离心，取上清液测定平衡溶