土壤中铅的吸附-解吸行为研究进展

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1、土壤中铅的吸附■解吸行为研究进展杨金燕,杨肖娥1,何振立1,杨金英2I.浙江大学环境与资源学院，浙江杭州310029;2.沈阳炮兵学院外语教硏室，辽宁沈阳110162摘要:铅是重要的土壤重金属污染元素之一,了解铅在土壤中的物理化学行为，有利于预防和修复土壤的铅污染。土壤中铅的吸附■解吸行为，依吸附机理的不同，分为专性吸附和非专性吸附。土壤铅吸附的机理还存在不同的观点,如水解吸附/非水解吸附机理,单分子吸附，双分子吸附机理等。影响土壤中铅吸附■解吸行为的主要因素,有土壤矿物组成、土壤有机质、pH、温度、竞争离子等。文章最后对描述土壤铅吸附过程的主要数学方程(Langmuir方程、

2、Freundlich方程和Tcmkin方程)作了论述。关键词：土壤；铅；吸附■解吸中图分类号:X13I.3文献标识码：A文章编号：1672-2175(2005)01-0102-06随着工业逬程的加快，重金属污染已成为全球性环境问题，尤其是重金属对土壤的污染，因其隐蔽性，不可逆性和长期性的特点，对陆生生态系统构成潜在的巨大威胁。铅是重要的重金属污染元素之一，土壤中过量的铅元素对植物生长能产生不利影响，同时它还可以通过植物根系在植物体内积累，并通过食物链进入人体，危害人的身体健康。近年来的研究表明，土壤铅污染现象比较普遍，特别是在污灌区和公路两侧u用。铅在土壤中的积累、迁移和转化受

3、制于其在土壤体系中的生物、物理过程和氧化还原、沉淀溶解、吸附解吸、络合解离、酸碱等化学过程，而其在土壤的固液界面上的行为却决定于土壤固相中有机、无机组分对铅离子的吸附■解吸特性卩-4]o吸附是化学污染物在生态系统中的一种常见的反应过程，主要是指化学污染物在气■固或液■固两相生态介质中，在固相中浓度升高的过程。研究土壤中重金属的吸附行为对预测重金属的环境效应具有一定的指导意义。物质在载体上的吸附反应是一个动态过程，在部分分子被吸附到载体颗粒物表面的同时，也有许多分子从吸附剂上解离,当吸附速率与解吸速率达到同一水平时，在吸附剂上的吸附量将保持不变，这一状况即为吸附平衡。土壤中铅的吸

4、附解吸平衡不但与土壤类型和土壤组分，还与土壤溶液环境以及铅本身的化学特性等有关⑷。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在土壤及其生态环境中的形态转化，制约这些元素在环境中的迁移和归趋,对植物的有效性及对环境的生物毒性，最终影响农明显地改变这些因素⑺，研究解吸有利于了解重金属的吸附机理及其控制措施。研究土壤对铅的吸附和解吸特性,对寻求有效地控制土壤中重金属的环境行为的对策措施具有重要意义。以往报道大多数集中于镉、铜、锌等元素,有关铅的报道尚不多见。1土壤中铅吸附■解吸行为机理研究吸附包括分配和吸持两个过程：吸持是指化学污染物在固相上的表面吸附现象,是一种固

5、定点位吸附作用；而分配作用是指土壤中的有机质对外来化学物质或污染物的溶解作用。重金属离子进入土壤环境，其吸附有四种形式。即(1)与土壤胶体吸附；(2)与腐殖质发生离子交换；⑶与腐殖酸或富里酸等结合或螯合；⑷发生化学反应产生沉淀。前三种为物理或物化吸附，这种吸附通常能被中性盐、缓冲液或稀酸等所解吸⑶。金属离子在氧化物型表面专性吸附的机理有多种学说，主要有：(1)游离金属离子与表面『起离子交换的配位机理；(2)金属轻基络合物与表面质子交换的水解■吸附机理；(3)认为pH影响表面配位机团活性的表面络合机理等⑷。不同离子在不同土壤中的吸附,依吸附机理的不同，分为专性吸附和非专性吸附。非

6、专性吸附，也称物理吸附。非专性吸附指离子通过在双电位层中以简单库仑作用力与土壤结合,速度较快。一般认为zClNO3碱金属及部分碱土金属如LiNaCa2Mg?1等多为非专性吸附；磷酸根、F■和重金属离子Cu"、Zn2NiMn2Pb?+等属于专性吸附。专性吸附也称化学吸附或强选择性吸附,是指在含有大量浓度的介质离子时，土壤对痕严品的质;1及人类的生存环境。宀，这些过程常受浓度的待测离子的吸附作用，或在吸附自由能中土壤pH、Eh和吸附载体的影响，而植物生长可以非静电因素的贡献比静电因素的贡献大时，这种吸二=MB■■■附作用可称之为专性吸附罔。也有人将专性吸附定义为土壤

7、颗粒与金属离子形成整合物，金属离子在土壤颗粒表面沉淀或与铁猛氧化物共产生沉淀，金属原子在土壤颗粒内层与氧原子或轻基结合，专性吸附的速度较慢叨。土壤中专性吸附的主要载体是有机质和氧化物、主要是氧化镭和氧化铁、¥吕。此外还有硅氧化物以及含有铝硅氧键的无定形矿物如水铝英石。许多研究者指出，Fe、Al、Mn和Si的氧化物及其水合物，在土壤离子专性吸附中起着重要作用〔叫由于土壤表面的不均一性,存在两类不同的吸附点位，即结合能高的点位与结合能低的点位。初始浓度较低时，重金属首先被吸附在结合能高的点位上；