干旱区绿洲灌漠土对ni吸附—解吸特性探究

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1、干旱区绿洲灌漠土对Ni吸附—解吸特性探究　　摘要：指出了灌漠土是西北干旱区一个重要的耕作土壤类型，而有关干旱区绿洲灌漠土中重金属的吸附解吸研究却很少，尤其是重金属Ni的相关研究更是鲜有报道。以干旱区绿洲灌漠土为供试土壤，以Ni为目标重金属，研究了灌漠土对Ni的吸附解吸特性，为重金属污染的防治、污染土壤的修复以及土壤环境管理提供科学依据。关键词：灌漠土；Ni；吸附-解吸；形态收稿日期：20130520基金项目：环保公益性行业科研专项项目（编号：200909084）；环保公益性项目（编号：NEPCP200809098）资助作者简介：晋王强（

2、1987—），男，甘肃平凉人，硕士，主要从事环境污染研究工作。中图分类号：S157文献标识码：A文章编号：16749944（2013）070165031引言10随着工业的发展，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[1]，对陆生生态系统构成潜在的威胁。Ni是土壤中重要的重金属污染元素之一，少量Ni对植物生长有益，也是人体必需的微量元素之一[2，3]，但当在土壤中蓄积超过允许量后，会使植物中毒；某些Ni的化合物，如羟基Ni毒性很大，是一种致癌的极毒物质[4]。重金属土壤的吸附、解吸是2

3、0世纪60年代以来，土壤化学、植物营养和环境科学研究的一个活跃领域。重金属元素进入土壤环境，不管是从植物营养方面还是环境方面，起作用的不是重金属的总量，而是其中具有活性的部分。而吸附和解吸是控制土壤重金属活性的重要物理化学反应过程，也是控制土壤溶液中重金属离子浓度的主要化学过程之一。土壤对重金属的吸附-解吸是影响土壤系统中重金属的移动性和行为过程的主要因子，影响重金属的生物有效性、潜在毒性和在食物链中传递的程度等。因此，研究土壤中重金属的吸附特征对预测重金属的环境效应具有一定的指导意义。影响土壤重金属离子吸附-解吸反应的因子很多，主要有

4、土壤pH值、有机质、碳酸钙和铁锰氧化物含量、温度和土壤老化等。2材料与方法2.1供试土壤10土壤样品采集于西北干旱区张掖绿洲区（E100°25′54″，N38°59′42″，H1454m），采样深度为0～100cm，每间隔20cm采集一个样品，共采集5个剖面土样。采集的样品置于室内自然风干，剔除大石块、植物根系等杂质，磨细过100目尼龙筛，装袋密封备用。2.2实验方法2.2.1土壤基本性质的测定用pH计测定土壤pH值，用K2Cr2O7氧化法测定土壤有机质含量（OM），用气量法测定碳酸盐含量，用NH4OAc交换法测定阳离子交换量（CEC）

5、。土壤中重金属全量采用HNO3-HClO4消煮、原子吸收分光光度法测定。2.2.2重金属吸附和解吸测定吸附实验：以0.01mol/LCaCl2为支持电解质，采用一次平衡法，其主要操作步骤如下：用分析天平准确称取若干份1.000g风干土样于50mL塑料离心管中，分别加入25mL不同初始浓度（浓度分别为1、2、5、10、25、40、50、75、100mg/L，调节pH=3）Ni2+溶液，Ni源为Ni（NO3）2。悬液在HZQ-X100A型恒温（25℃）振荡器中以200r·min-1振荡24h，然后取出放在LD5-2A型离心机上以3500r·

6、min-1离心10min。过滤后取上清液用原子吸收分光光度计（SOLAARM6AAS）测定Ni2+的含量。解吸实验：将离心管中的吸附平衡液倒尽，然后向离心管中加入25mL1mol/LNH4Ac溶液作为解吸剂。于25℃下在恒温振荡器中以200r·min-1振荡24h，然后取出以3500r·min-1离心10min。过滤后取上清液用原子吸收分光光度计测定Ni2+的含量。102.2.3形态分析实验准确称取1.000g土样数份于50mL的塑料离心管中，分别均向离心管中加入50mg/L的Ni2+溶液25mL，将离心管放在恒温振荡器（25℃，200

7、r·min-1）中振荡24h，然后取出放在离心机上（3500r·min-1）离心10min，过滤取上清液，用原子吸收分光光度计测定Ni2+的浓度。吸附反应后，Ni被土壤吸附后的形态分析采用Tessier连续提取法。3结果与分析3.1土壤对Ni的吸附特性10土壤剖面Ni吸附等温线如图1所示。由图1可见，5层土壤对Ni的吸附等温线均相似。当平衡液中Ni2+浓度较低时，吸附量随浓度的增加而变化较快，吸附曲线较陡；当平衡液中Ni2+浓度继续增加，吸附量增加速度渐趋缓慢。这些土壤对Ni的吸附率均较低，最大吸附率为80.45%（土壤样品S40-60

8、cm，Ni初始浓度1mg/L下），且随着初始浓度的增加而降低，说明Ni在灌漠土中吸附能力很弱。有关文献也指出，土壤对重金属阳离子的吸附能力按以下次序递降：Pb>Cu>Zn>Cd>Ni。各层土壤对Ni的吸附等