腐植酸與cd 、zn 絡合特性研究

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1、核農(nóng)學報2000,14(1):44～4844ActaAgriculturaeNucleataeSinica文章編號:100028551(2000)01200442053腐植酸與Cd、Zn的絡合特性研究白玲玉陳世寶華珞韋東普(中國農(nóng)業(yè)科學院原子能利用研究所北京100094)摘要:通過離子交換平衡法測定了胡敏酸的2個不同分子量分級組分及富里酸與Cd、Zn絡合反應的穩(wěn)定常數(shù)及配位數(shù),結(jié)果表明:隨著腐植酸芳構化程度的提高,其與Cd、Zn的絡合物的配位數(shù)及穩(wěn)定常數(shù)也逐漸提高;當胡敏酸的分子量為48339時,其對Cd、Zn的絡合物穩(wěn)定常

2、數(shù)logK值分別為5120和4181,配位數(shù)分別為1126和1115;而當分子量增加為78180時,logK值分別為5168和5137,配位數(shù)分別為1132和1126。富里酸2鎘、鋅的穩(wěn)定常數(shù)(分子量為2300)分別為4144和4142,配位數(shù)分別為1129和1130。這些結(jié)果表明,就減輕污染土壤中Cd、Zn對植物的危害而言,施用廄肥等芳構化程度較高的有機物比芳構化程度低的更為有效。關鍵詞:分級組分腐植酸穩(wěn)定常數(shù)配位數(shù)有機質(zhì)是土壤中較活躍的物質(zhì),金屬元素的地球化學行為和生物效應在很大程度上取決于其在環(huán)境中的賦存形態(tài)和狀態(tài)。研

3、究表明,金屬元素的有機結(jié)合態(tài)是金屬總量中的重要部分,而有機質(zhì)中的腐植酸對重金屬離子親和力和大小在很大程度上決定該金屬離子在土壤中的遷移及其對植物的有效性(或毒性),為了探索其在土壤環(huán)境中發(fā)生沉積、富集和分異過程中有機質(zhì)的作用機理,評價有機物質(zhì)對鎘、鋅等重金屬污染的凈化效果,本文對土壤不同分級組成的腐殖酸對鎘、鋅絡合物的絡合特性,以及腐植酸的性質(zhì)與穩(wěn)定常數(shù)及配位數(shù)間的關系進行了初步的探討。腐植酸是地表環(huán)境中的主要有機組成,作為具有較多羧基、酚羥基以及N2和S2結(jié)合點位的有機高分子聚合物,能夠與金屬離子發(fā)生很強的絡合或吸附作用,

4、其對重金屬污染的凈化機制除了參與土壤離子交換反應、提供土壤生物活性物質(zhì)而間接影響重金屬行為外,最重要的機制即作為重金屬離子的絡合劑參與成絡反應,腐植酸的不同分子量分級組成對金屬離子的絡合能力及絡合物的穩(wěn)定性有很大的差異。腐植酸與金屬離子發(fā)生吸附、交換和絡合形成的有機金屬絡合物及吸附物的穩(wěn)定性對植[1][2]物的微量元素營養(yǎng)、土壤形成和環(huán)境保護諸方面起著重要作用。Schnitzer,Randhawa,[3]Stevenson等側(cè)重于胡敏酸(HA)、富里酸(FA)與金屬離子絡合作用中l(wèi)ogK的測定方法及影[4]3+2+2+2+2

5、+響因素的研究;Kerndorff等研究了pH對HA吸附Fe、Cu、Zn、Cd、Mn的影響;收稿日期:1998208213基金項目:國家自然科學基金(39470134),核工業(yè)基金(Y7196F9601)作者簡介:白玲玉(1964—),女,貴州畢節(jié)人,中國農(nóng)業(yè)科學院原子能利用所副研究員,從事土壤重金屬污染及植物營養(yǎng)的研究。1期腐植酸與Cd、Zn的絡合特性研究45[5][6、7]關于腐植酸對金屬離子的絡合、熱力學特征方面,楊亞提等曾作過報道;朱燕婉、陸長青研究了不同來源腐植酸對金屬離子絡合的穩(wěn)定性。本文著重研究HA、FA不同的

6、分子量分級組分對Cd、Zn的絡合特性。1材料與方法111腐植酸樣品供試的腐植酸提取土樣為北京淺色草甸褐土。本試驗腐植酸的提取按照國際腐殖酸協(xié)會(IHSS)推薦的方法,采用Na4PO7/NaOH提取腐植酸,粗腐植酸樣品用1∶1的011mol/LHCl和013mol/LHF洗滌以降低灰分的含量,用凝膠層析法對腐植酸的各分子量分級組分進行提取。112試驗方法[8]采用Schuber提出的離子交換平衡法。11211理論依據(jù)Cd、Zn與腐植酸的單核絡合物的成絡平衡反應可用下式表示:M+xAMAx2+2+式中,M為金屬離子(Cd、Zn)

7、;A為絡合劑(HA、FA);x為絡合物的配位數(shù),即與1mol金屬離子結(jié)合的絡合劑的mol數(shù)。x絡合穩(wěn)定常數(shù)K為:K=[MAx]/[M][A](1)式中,[M]為平衡時溶液中游離金屬離子的濃度;[A]為平衡時溶液中游離的絡合劑的活度,在計算時假設其與起始濃度,即腐植酸鈉的濃度相同,這樣絡合劑(HA、FA)須過量,其濃度為23金屬離子濃度的10～10倍;[MAx]為絡合物的活度,用原子吸收測定,一般用mol濃度代替活度。陽離子交換平衡法的主要根據(jù)是:平衡時一定量陽離子樹脂(R)吸附的某種金屬離子的數(shù)量(MR)在相當大的濃度范圍內(nèi)

8、與溶液中金屬離子濃度[M]成正比:λo=[MR]/[M]=aoV/[100-ao]G(2)式中λ,o為無絡合劑時金屬離子的分配系數(shù);[MR]為平衡時單位重量陽離子交換樹脂所吸附的金屬離子的mol數(shù);ao為與樹脂結(jié)合的金屬離子占總金屬離子量的百分數(shù);100-ao為留在溶液中的金屬離子占總金屬