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1、土壤中鉛的吸附■解吸行為研究進(jìn)展楊金燕,楊肖娥1,何振立1,楊金英2I.浙江大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，浙江杭州310029;2.沈陽炮兵學(xué)院外語教硏室，遼寧沈陽110162摘要:鉛是重要的土壤重金屬污染元素之一,了解鉛在土壤中的物理化學(xué)行為，有利于預(yù)防和修復(fù)土壤的鉛污染。土壤中鉛的吸附■解吸行為，依吸附機(jī)理的不同，分為專性吸附和非專性吸附。土壤鉛吸附的機(jī)理還存在不同的觀點(diǎn),如水解吸附/非水解吸附機(jī)理,單分子吸附，雙分子吸附機(jī)理等。影響土壤中鉛吸附■解吸行為的主要因素,有土壤礦物組成、土壤有機(jī)質(zhì)、pH、溫度、競爭離子等。文章最后對描述土壤鉛吸附過程的主要數(shù)學(xué)方程(Langmuir方程、
2、Freundlich方程和Tcmkin方程)作了論述。關(guān)鍵詞：土壤；鉛；吸附■解吸中圖分類號:X13I.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-2175(2005)01-0102-06隨著工業(yè)逬程的加快，重金屬污染已成為全球性環(huán)境問題，尤其是重金屬對土壤的污染，因其隱蔽性，不可逆性和長期性的特點(diǎn)，對陸生生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成潛在的巨大威脅。鉛是重要的重金屬污染元素之一，土壤中過量的鉛元素對植物生長能產(chǎn)生不利影響，同時(shí)它還可以通過植物根系在植物體內(nèi)積累，并通過食物鏈進(jìn)入人體，危害人的身體健康。近年來的研究表明，土壤鉛污染現(xiàn)象比較普遍，特別是在污灌區(qū)和公路兩側(cè)u用。鉛在土壤中的積累、遷移和轉(zhuǎn)化受
3、制于其在土壤體系中的生物、物理過程和氧化還原、沉淀溶解、吸附解吸、絡(luò)合解離、酸堿等化學(xué)過程，而其在土壤的固液界面上的行為卻決定于土壤固相中有機(jī)、無機(jī)組分對鉛離子的吸附■解吸特性卩-4]o吸附是化學(xué)污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的一種常見的反應(yīng)過程，主要是指化學(xué)污染物在氣■固或液■固兩相生態(tài)介質(zhì)中，在固相中濃度升高的過程。研究土壤中重金屬的吸附行為對預(yù)測重金屬的環(huán)境效應(yīng)具有一定的指導(dǎo)意義。物質(zhì)在載體上的吸附反應(yīng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，在部分分子被吸附到載體顆粒物表面的同時(shí)，也有許多分子從吸附劑上解離,當(dāng)吸附速率與解吸速率達(dá)到同一水平時(shí)，在吸附劑上的吸附量將保持不變，這一狀況即為吸附平衡。土壤中鉛的吸
4、附解吸平衡不但與土壤類型和土壤組分，還與土壤溶液環(huán)境以及鉛本身的化學(xué)特性等有關(guān)⑷。土壤中重金屬的解吸是其被土壤吸附的反過程，它將直接影響重金屬在土壤及其生態(tài)環(huán)境中的形態(tài)轉(zhuǎn)化，制約這些元素在環(huán)境中的遷移和歸趨,對植物的有效性及對環(huán)境的生物毒性，最終影響農(nóng)明顯地改變這些因素⑺，研究解吸有利于了解重金屬的吸附機(jī)理及其控制措施。研究土壤對鉛的吸附和解吸特性,對尋求有效地控制土壤中重金屬的環(huán)境行為的對策措施具有重要意義。以往報(bào)道大多數(shù)集中于鎘、銅、鋅等元素,有關(guān)鉛的報(bào)道尚不多見。1土壤中鉛吸附■解吸行為機(jī)理研究吸附包括分配和吸持兩個(gè)過程：吸持是指化學(xué)污染物在固相上的表面吸附現(xiàn)象,是一種固
5、定點(diǎn)位吸附作用；而分配作用是指土壤中的有機(jī)質(zhì)對外來化學(xué)物質(zhì)或污染物的溶解作用。重金屬離子進(jìn)入土壤環(huán)境，其吸附有四種形式。即(1)與土壤膠體吸附；(2)與腐殖質(zhì)發(fā)生離子交換；⑶與腐殖酸或富里酸等結(jié)合或螯合；⑷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀。前三種為物理或物化吸附，這種吸附通常能被中性鹽、緩沖液或稀酸等所解吸⑶。金屬離子在氧化物型表面專性吸附的機(jī)理有多種學(xué)說，主要有：(1)游離金屬離子與表面『起離子交換的配位機(jī)理；(2)金屬輕基絡(luò)合物與表面質(zhì)子交換的水解■吸附機(jī)理；(3)認(rèn)為pH影響表面配位機(jī)團(tuán)活性的表面絡(luò)合機(jī)理等⑷。不同離子在不同土壤中的吸附,依吸附機(jī)理的不同，分為專性吸附和非專性吸附。非
6、專性吸附，也稱物理吸附。非專性吸附指離子通過在雙電位層中以簡單庫侖作用力與土壤結(jié)合,速度較快。一般認(rèn)為zClNO3堿金屬及部分堿土金屬如LiNaCa2Mg?1等多為非專性吸附；磷酸根、F■和重金屬離子Cu"、Zn2NiMn2Pb?+等屬于專性吸附。專性吸附也稱化學(xué)吸附或強(qiáng)選擇性吸附,是指在含有大量濃度的介質(zhì)離子時(shí)，土壤對痕嚴(yán)品的質(zhì);1及人類的生存環(huán)境。宀，這些過程常受濃度的待測離子的吸附作用，或在吸附自由能中土壤pH、Eh和吸附載體的影響，而植物生長可以非靜電因素的貢獻(xiàn)比靜電因素的貢獻(xiàn)大時(shí)，這種吸二=MB■■■附作用可稱之為專性吸附罔。也有人將專性吸附定義為土壤
7、顆粒與金屬離子形成整合物，金屬離子在土壤顆粒表面沉淀或與鐵猛氧化物共產(chǎn)生沉淀，金屬原子在土壤顆粒內(nèi)層與氧原子或輕基結(jié)合，專性吸附的速度較慢叨。土壤中專性吸附的主要載體是有機(jī)質(zhì)和氧化物、主要是氧化鐳和氧化鐵、￥呂。此外還有硅氧化物以及含有鋁硅氧鍵的無定形礦物如水鋁英石。許多研究者指出，F(xiàn)e、Al、Mn和Si的氧化物及其水合物，在土壤離子專性吸附中起著重要作用〔叫由于土壤表面的不均一性,存在兩類不同的吸附點(diǎn)位，即結(jié)合能高的點(diǎn)位與結(jié)合能低的點(diǎn)位。初始濃度較低時(shí)，重金屬首先被吸附在結(jié)合能高的點(diǎn)位上；
