影响土壤吸附重金属Cd的因子概述(2)

来源:南粤论文中心 作者:刘俊峰 发表于:2015-07-22 13:03  点击:
【关健词】土壤;Cd;吸附;水土环境
3.3 粘土矿物对土壤吸附Cd的影响 土壤粘粒矿物因具有较大的阳离子交换能力和比表面积,因此对重金属具有较强的吸附能力,但根据粘土矿物表面官能团的不同,其对重金属Cd2+的吸附能力也有不同[19,22-24]。土壤粘粒

3.3 粘土矿物对土壤吸附Cd的影响
土壤粘粒矿物因具有较大的阳离子交换能力和比表面积,因此对重金属具有较强的吸附能力,但根据粘土矿物表面官能团的不同,其对重金属Cd2+的吸附能力也有不同[19,22-24]。土壤粘粒矿物要包括层状硅酸盐粘土矿物、纤维状硅酸盐粘土矿物,非硅酸盐粘土矿物(非晶质粘土矿物)。研究发现非晶质粘土矿物中的铁氧化物对Cd2+具有较强的亲和性,土壤颗粒对Cd的最大吸附量与非晶质的铁氧化物含量呈正相关[25-32]。
3.4 土壤中电解质对土壤修复Cd的影响
3.4.1 电解质的离子强度
土壤水溶液中背景电解质的离子浓度对Cd2+的吸附也产生影响,随着土壤水溶液中离子强度的升高,Cd2+的活度系数会随之下降,并且无极络合物的含量也会增加,阳离子与Cd2+的竞争吸附效应也会升高,降低土壤颗粒对Cd2+的吸附能力,反之亦然。例如,当溶液pH为5,NaNO3的离子浓度从0.01mol/L 增加到1.5mol/L时,土壤对Cd2+的最大吸附量由0.1mmol/kg 减少至0.05mmol/kg。当土壤水溶液中电解质为Ca(NO3)2时,土壤对于Cd2+的吸附效果亦有类似的降低效果[33]。
3.4.2 电解质类型
土壤水溶液环境中存在着不同种类的电解质,土壤颗粒对Cd2+的吸附性能主要受到阳离子类型的影响[34]。土壤中钙离子对土壤吸附Cd2+的影响要大于钠离子[34,35]。在以钠离子为主要阳离子土壤中Cd2+的吸附量是以钙离子为主要阳离子土壤的近5倍。如果土壤颗粒表面与钙离子吸附达到饱和,甚至可消除土壤颗粒与Cd2+的交换吸附能力。这是由于在水环境中钠离子产生的水化离子半径与钙离子相比要小,其对Cd2+的吸附点位的影响小;而钙离子与Cd2+则具有相似的水化半径,所以钙离子对土壤吸附Cd2+的影响远大于钠离子。
土壤水溶液中主要阴离子的类型也对土壤吸附Cd2+有一定影响作用。例如,对于0.005mol/L不同阴离子的钙盐(CaSO4、Ca(ClO4)2、CaCl2)为主要电解质的土壤,其对Cd2+最大吸附量顺序为CaSO4>Ca(ClO4)2>CaCl2,所以土壤中主要阴离子对Cd吸附的影响力为Cl->ClO4-> SO42-[36]。
3.5 土壤的氧化还原电位
土壤的氧化还原电位也可以通过影响土壤中硫元素的形态间接影响土壤对Cd2+的影响[16,37,38]。当土壤处于还原环境(如水分饱和状态或深层土壤),土壤或地下水环境中普遍分布的SO42-转化为S2-,从而使土壤环境中的Cd2+转化为CdS沉淀,降低土壤中Cd2+的含量,土壤对Cd的吸附量增加。当土壤处于氧化环境,S2-转化为SO42-,又可使得CdS沉淀中的Cd2+再次释放到环境中,土壤对Cd2+的吸附量明显减少[39,40]。
3.6 其他影响土壤吸附Cd的因子

  影响土壤颗粒吸附Cd2+的因素很复杂,不仅仅是有一个因子作用,往往是由几个或多个因子同时进行作用,且还因土壤自身性质的的差异而不同[41]。土壤颗粒与Cd2+的相互吸附还受到其他的因素的影响。例如,当土壤环境水溶液中的铁、铝、锰离子含量增加,由于竞争吸附的作用,土壤对Cd2+的吸附会明显下降;当土壤中的可溶性硅酸盐增加也会明显增加土壤对Cd2+的吸附做用。此外,土壤中的Cd2+还有可能取代粘土颗粒晶格中的金属离子Cd2+。此外,土壤水分含量也可通过影响土壤氧化还原电位间接改变土壤对于Cd的吸附[16]。

        4 结论 

  土壤颗粒与Cd2+的吸附受到土壤自身性质与土壤水土环境因子的影响。土壤与Cd2+的吸附既有专性吸附也有非专性吸附,吸附规律复杂。目前的研究工作多围绕单土壤单个因子对于Cd2+的吸附作用研究,对于多个离子同时作用影响的研究工作尚少,因此实验结果真实代表性差。在将来的研究工作中,应注重复合因子对于吸附Cd2+的作用影响,并结合相应的数学模拟工具,对土壤中Cd2+的吸附-解吸-迁移工作进行全面研究,为研发修复/钝化土壤中Cd的相关研究提供更全面的理论参数与机理支撑。
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