江汉平原旱地和水田土壤镉的吸附与解吸特征及影响因素

为揭示旱地和水田土壤镉的吸附解吸特征,以江汉平原黄豆地、棉花地以及水稻田土壤为研究对象,开展土壤镉的吸附动力学实验、等温吸附?解吸实验以及有机质的影响实验.结果表明:江汉平原土壤对镉的吸附是一个较为复杂的吸附动力学过程且以化学吸附为主,研究区土壤镉的初始吸附速率总体上表现为水田土壤大于旱地土壤;旱地土壤对Cd2+具有较...     

长江（公安段）不同地貌成因类型冲积土中Cd的分布特征

长江流域多目标地球化学调查成果显示,长江沿岸冲积带土壤中存在着重金属元素Cd的高值分布.以位于湖北省境内的长江公安段冲积带土壤为研究对象,分析了Cd在不同地貌成因类型浅层(0～20 cm)土壤中的横向分布特征,重点研究了Cd横向、垂向分布特征与Corg含量、pH值和黏粒含量(用硅铝率反映)分布特征的关系.结果表明:①研究区浅层土壤中ω(CA)的分布特征为,湖积低平原区、冲-湖积低平原区及冲洪积低洼平原区地貌成因类型土壤中的含量明显高于冲洪积高漫滩平原区、冲洪积高亢平原区地貌成因类型土壤,其质量分数差异达1.4～1.8倍;②研究区不同地貌成因类型土壤中,ω(Cd)的横向分布特征主要受黏粒含量分布的控制,其次是ω(C<,org);垂向分布特征的主要控制因素是ω(C<,org).     

岩溶区典型土壤对Cd2+的吸附特性

文章采用有序批试验,就岩溶区两种典型石灰土（棕色、黑色石灰土）对Cd2+的吸附行为进行研究。试验结果表明:石灰土对重金属Cd2+具有较强的吸附能力（平均吸附率范围89.84~98.84）,黑色石灰土的吸附能力高于棕色石灰土,吸附量随平衡浓度的增加而增大;Langmuir和Freundlich方程均能很好地描述两种石灰土对Cd2+的等温吸附过程,Freundlich方程拟合最优;两种石灰土吸附镉的动力学特征相似,吸附过程可分为快速反应、慢速反应和吸附平衡3个阶段,棕色石灰土对Cd2+吸附动力学的最优模型为Elovich方程和双常数方程（R>0.9）,黑色石灰土仅在Cd2+初始浓度为100 mg/L条件下,Elovich方程、双常数方程和W-M方程的模拟达到较显著水平（R>0.8）;有机质、碳酸钙含量及CEC值是影响石灰土对Cd2+吸附能力的主控因素,铁、铝、硅氧化物含量对Cd2+吸附影响不大;综合热力学、动力学及影响因素分析认为石灰土对Cd2+吸附机理包括土壤颗粒表面官能团的专性吸附及不均匀粒内扩散、静电作用等非专性吸附过程。      

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量（B）也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数（K）都大于Cd的健合能常数（K）,混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

水稻土中重金属元素Cd、Pb的竞争吸附 ——以长株潭地区水稻土为例

对中国南方的3个水稻土样品进行了Cd、Pb单一离子和混合离子吸附特点的研究。结果表明,3个水稻土样品中Cd、Pb的吸附特点都相似,Langmuir等温方程可很好地描述Cd、Pb的吸附等温线。3个土壤样品中,有较高pH值和较低有机物、CEC浓度、粘土含量、高岭石含量的2个土壤样品对Cd、Pb有较大的吸附量,且其等温吸附拟合的最大吸附量(B)也较大。在两组分混合溶液中,尽管共存离子的存在影响了土壤对单一离子的吸附,同时土壤对Cd的吸附在一定程度上受影响的程度大,但3个土壤样品都表现出对Pb有强的吸附能力。在3个土壤样品中,Langmuir等温方程中Pb的健合能常数(K)都大于Cd的健合能常数(K),混合溶液中的K值高于单一溶液的K值,表明2种金属离子对吸附位点的竞争提高了特定吸附位点的保持力,使金属离子在土壤中特定位点的吸附更加坚固。     

土壤中重金属元素Pb、Cd地球化学行为影响因素研究

通过研究湖南洞庭湖地区水稻土中Pb、Cd与土壤有机质、粘粒和pH值的关系,结果表明,(1)土壤中有机质含量与Cd、Pb有着显著的正相关性,土壤中有机质含量增加可明显降低Cd和Pb的离子态和可交换态含量。(2)随着粘粒含量增加,Pb和Cd离子可交换态占全量的比值略有增加,这说明粘粒表面吸附的Pb和Cd容易进入植物体中,对生态系统安全具有危害的组分。(3)Cd离子交换态与土壤pH值呈显著相关关系,土壤酸化使Cd的离子交换态比例上升,可直接导致农作物中Cd含量增加,防止土壤酸化是控制Cd对生态系统危害的有效途径;Pb的离子交换态与全量的比值与pH值具有显著的相关性,对于Pb污染严重的土壤,保持土壤pH值在弱酸性至弱碱性范围,防止土壤酸化和盐碱化,可以降低Pb危害。土壤有机质含量、pH值等是控制重金属元素地球化学行为的重要因素之一。     

土壤中Cd离子地球化学行为模拟实验 ——以山西的典型土壤为例

土壤样品分别采于山西省大同、太原和临汾3个地区。实验分成吸附解吸、竞争吸附和运移实验3个部分。其中吸附实验又分成砂粒土壤和粘粒土壤2个粒级分别实验。结果表明：在常温常压下,3种土壤对Cd的吸附用Langmuir模式来拟合较合适,土壤粘粒的吸附能力大于土壤砂粒的吸附能力。Zn^2＋与Cd^2＋共存时,Cd的吸附受到抑制,在本实验浓度下,腐殖酸对土壤吸附Cd的抑制作用不明显。解吸过程显示土壤对Cd离子的解吸与有机碳、阳离子代换量成负相关。Cd在土壤中的穿透曲线是Cd在土壤中吸附、解吸、络合、迁移等作用的综合体现．Cd在各种土壤中的运移时间顺序为：大同土壤〉临汾土壤〉太原土壤,从而得出Cd在壤质砂土中运移得最快、在粉土中运移得最慢的结论。     

巯基有机硅烷嫁接高岭石对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

由于重金属镉离子的吸附性能较差、毒性大,因此,寻找镉离子的高效吸附材料具有重要现实意义。本文开展巯基硅烷对高岭石的嫁接改性研究,经红外光谱测试证实,成功将巯基引入到高岭石表面。同时,硅烷改性对高岭石晶体结构没有产生影响。通过批量实验考察了高岭石和巯基硅烷改性高岭石(K-SH)对Cd(Ⅱ)的吸附特征,主要探讨了p H值、时间对吸附效率的影响。矿物对Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温方程更符合Langmuir模型,并估算的K-SH的最大吸附量是4.375 mg/g,比高岭石的大近20倍。改性高岭石表面嫁接了巯基后,可为高岭石吸附Cd(Ⅱ)提供大量的新吸附位点,通过配位复合作用显著提高对镉离子的吸附固定能力。因此,巯基硅烷改性高岭石是一种有应用前景的土壤修复材料。     

武汉沿长江、汉江Cd高值带成因初探

在1999—2000年第一轮多目标区域地球化学调查中,湖北省地质调查院在武汉市辖区的沿江(长江、汉江)冲积成因土壤中发现了重金属元素Cd的高值带,长江和汉江冲积土中Cd含量分别为0.33×10-6和0.27×10-6。研究结果表明:①长江和汉江冲积成因土壤的化学组成有明显的差异;②两江冲积物化学组成分别受扬子陆块和秦岭造山带表壳岩系化学组成的制约;③两构造单元表壳岩系相对富Cd岩石的风化产物是两江沿江冲积成因土壤Cd高值带的主要来源之一;④沿江冲积成因土壤中Cd的富集与其表生地球化学性质有关。     

土壤中Pb离子地球化学行为模拟实验 ——以山西的典型土壤为例

土壤样品分别采于山西省大同、太原和临汾3个地区。实验分成吸附解吸、竞争吸附和运移实验3个部分。其中吸附实验分成砂粒土壤和粘粒土壤2个粒级分别进行。结果表明：在常温常压下,Hery模式更适合描述3种土样砂粒部分和粉粘粒部分对Pb^2＋的吸附。吸附实验结果表明,土壤对Pb有很强的吸附作用,吸附过程受CEC的影响很大。在竞争吸附实验中,Pb的存在减少了土壤对Cd的吸收;腐殖酸对土壤吸附Pb^2＋表现出抑制作用。解吸实验结果表明,Pb在土壤中以专性吸附为主,吸附的Pb很难解吸下来。运移实验结果显示,在长达20天的淋滤过程中Pb^2＋仍没有穿透土柱,说明土壤对P^2＋的吸附能力极强,Pb迁移非常缓慢。     

广西象州与横县碳酸盐岩分布区土壤中Cd形态分布特征及影响因素

广西壮族自治区碳酸盐岩分布面积为96 372 km2,约占全区陆地国土面积的407%。由碳酸盐岩风化形成的土壤中Cd、Pb、Hg等重金属元素普遍富集。初步评价发现,农作物籽实对Cd的吸收量与土壤Cd含量无对应关系,农作物Cd超标多出现在土壤Cd含量较低的地区。进一步研究发现,Cd高含量的土壤中普遍含有铝土矿、Fe Mn结核等颗粒。为了探索土壤中Cd存在形态及其影响因素,选择了含铝土矿和铁锰结核的横县土壤和无铝土矿与铁锰结核的象州土壤,系统研究了土壤Cd形态差异及其影响因素。结果表明：(1)象州土壤中Cd主要以活动态形式存在,生物可利用性高,横县土壤中Cd主要以稳定态形式存在,生物可利用性低。(2)pH值为60是象州土壤Cd活动态含量的突变点,pH值在60处含量达到最大值;而在横县,pH降低使活动态Cd比例增加。(3)象州土壤中活动态Cd随有机质增加而增加,表明Cd被有机质弱吸附;而横县土壤有机质含量与Cd形态无明显相关性。(4)由铝土矿导致的土壤高Cd含量,多以残渣态形式存在,不会对动植物造成危害。     

三江平原西部土壤硒分布特征及其影响因素

近年来在黑龙江三江平原局部地区发现有珍贵的富硒土地,但对三江平原土壤硒的分布以及土壤硒含量的控制因素研究较少。三江平原西部地区土地质量地球化学调查发现,该区表层土壤主要以足硒为主,未见硒中毒土壤,富硒土壤主要分布于完达山山前至沿挠力河之间的冲湖积低平原地区,少量分布于萝北县城北部的湖成剥蚀台地,硒不足或硒潜在不足地区主要沿松花江河流以及萝北地区黑龙江古河道展布。根据相关性分析、因子分析、聚类分析结果,并结合硒元素地球化学空间分布,认为三江平原表层土壤硒含量主要受表层土壤中有机质以及土壤质地中黏土的吸附作用影响,铁、锰等氧化物以及土壤pH对硒富集具有一定影响,但作用较小。土壤环境质量综合评价显示三江平原地区多为无风险区,是一块珍贵的清洁土地资源,当地可依托富硒土地发展绿色富硒农业。     

成都平原区水稻土成土剖面Cd形态分布特征及影响因素研究

成土过程中不同形态镉(Cd)迁移转化的影响因素研究对于了解Cd的地球化学行为具有非常重要的意义。以四川省成都平原区农田生态系统水稻土剖面中不同形态Cd分布特征为例,探讨成土过程中不同形态Cd的迁移转化影响因素及其生态危害性。结果表明:总量Cd、离子交换态Cd和碳酸盐Cd均表现出表层富集,深层含量稳定的特征;岷江流域和沱江流域水稻土Cd含量的背景值分别为0.147,0.215mg·kg-1。外源输入耕层土壤中Cd主要为活动态,其增加量占Cd总量增加量的60.71%~90.52%,向下垂向迁移能力非常弱。成土过程随着土壤中Cd总量增加,稳定态Cd含量显著增加,而活动态Cd含量明显降低。土壤的pH值主要对碳酸盐态Cd含量有影响,pH值越大,其含量越高;随着土壤成熟度增高,粉粒和粘粒含量增加的同时,残渣态Cd含量显著降低,而有机结合态Cd含量显著增高。耕层土壤中Cd的生物有效性系数高达0.59~0.65,已经严重地影响到农作物安全。     

水稻吸收Cd的地球化学控制因素研究——以苏锡常典型区为例

对苏锡常地区416套稻米-耕层土样品Cd等元素含量的解剖研究,证实了土壤Cd、Zn、Se、p H、OM、CEC等是控制稻米Cd的重要地球化学因素。相关统计分析结果显示:1)酸性土壤环境中当稻米Cd的BCF值大于10%时,稻米Cd与土壤Cd、Zn呈显著正相关,相关系数大于0.67。土壤Cd的生物有效量普遍较高,土壤中酸可溶态Cd与稻米Cd含量的相关系数大于0.7,接近或稍高于稻米与土壤Cd的相关性;2)土壤Se、OM、CEC均能抑制水稻对土壤Cd的吸收,在一定条件下稻米Cd与土壤Se、OM、CEC之间显著负相关,相关系数均小于-0.5;3)土壤酸化可促进稻米对土壤Cd的吸收,当土壤Cd0.2 mg/kg、OM变化于2.5%~6.5%时,稻米Cd与土壤p H呈显著负相关,相关系数为-0.6;4)水稻不同器官中Cd含量不同,从根部→地上部→稻米Cd含量渐次降低,指示根部水稻器官在稻米从土壤吸收Cd的过程中发挥了更大作用、水稻根系吸收的Cd多积聚于根部。     

重金属元素Cd在水稻土剖面中的分配系数及其影响因素研究:以四川省成都平原区为例

以四川省成都平原区农田生态系统水稻土剖面为例,探讨了Cd分配系数及其影响因素。结果表明:Cd分配系数(Kd)在污染土壤环境和本底土壤环境中是不同的,在剖面PM-3、PM-6和PM-8剖面中污染环境中分配系数(Kd)大于本底环境中的分配系数,而在剖面PM-7中,本底环境中的分配系数(Kd)大于污染环境中的值。在污染环境Cd分配系数受土壤pH值、交换性Mg和铁硅氧化物的影响比较大,而在非污染环境中分配系数受到土壤可溶性Al、Cd全量和铁锰铝氧化物的影响较大。这些土壤的物化性质对分配系数造成影响,使得土壤滤渣和土壤原土中Cd形态含量存在差异。