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pH对红壤、黑土不同粒级组分镉吸附解吸的影响

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土壤对镉的吸附和解吸是影响镉在土壤溶液中的浓度、生物有效性及其向地表和地下水迁移的重要因素.土壤对镉的吸附和解吸受土壤类型、土壤溶液的组成和土壤的化学及矿物学特性的影响.土壤各粒级组分在理化性质上有显著差异,必然导致不同组分吸附的镉其环境学归宿的差异,而pH是影响吸附解吸过程的关键因素之一.本研究将红壤和黑土用"湿筛法+沉降法+离心法"分别分离为不同粒级组分(粘粒≤2 μm,粉粒2～20 μm,细砂粒20～200 μm,粗砂粒200～2000 μm),然后采用平衡吸附法研究了pH(3.5～7.0)对红壤和黑土不同粒级组分吸附解吸镉的影响.结果表明: (1)随pH的升高，两种土壤的4种不同粒级组分的镉吸附量和解吸量都随之增大.如:pH=6.611±0.03时，红壤粘粒、粉粒、粗砂粒、细砂粒的镉吸附量分别为92.84±0.85 mmol·kg-1、83.47±0.57 mmol·kg-1、68.69±2.27 mmol·kg-1、47.67±2.27 mmol·kg-1，比pH=3.56±0.04时分别增加了286.8％、399.0%、390.7%、322.9%e pH=6.74±0.06时，黑土粘粒、粉粒、粗砂粒、细砂粒的镉吸附量分别为139.4±3.13 mmol·kg-1、114.7±2.84 mmol·kg-1、97.95±2.56 mmol·kg-1、59.60±0.57 mmol·kg-1，比pH=3.52±0.00时分别增加了122.0％、148.6%、245.7%、222.4%。pH=6.61±0.03时，红壤粘粒、粉粒、粗砂粒、细砂粒的镉解吸量分别为68.81±0.86 mmol·kg-1、61.89±0.46 mmol·kg-1、51.52±1.90 mmol·kg-1、35.46±2.65 mmol·kg-1，比pH=3.56±0.04时分别增加了241.2%、341.4%、327.0%、256.8%。pH=6.74±0.06时，黑土粘粒、粉粒、粗砂粒、细砂粒的镉解吸量分别为94.00±3.74 mmol·kg-1、76.39±2.07 mmol·kg-1、63.95±O.19 mmol·kg-1、39.04±1.32 mmol·kg-1，比pH=3.52±0.00时分别增加了97.45%、108.2%、159.7%、147.4%。 (2)对Cd在各粒级组分中的分配系数Kd(土壤所吸附的镉与溶液中未被吸附的镉的浓度的比值)的对数值与pH值进行拟合，其结果显示分配系数的对数值与pH值呈显著线性正相关，其相关系数r2在0.960-0.990(n=6),供试的各粒级组分对偏的专性吸附随着pH的增加而加强。 (3)两种土壤4种不同粒级组分镉的吸附量由高到低都为粘粒>粉粒>粗砂粒>细砂粒，墓本上有随着粒径增大吸附量降低的趋势，只有细砂粒和粗砂粒不遵循这一规律，初步判断是由于其有机质含量及矿物组成的差异引起的.两种土壤粗砂粒与细砂粒的动电电位(Zeta电位)的测定结果显示，相同pH下两种土壤粗砂粒的Zeta电位都要比细砂粒的低，表明粗砂粒表面带有较多的负电荷，这是其能吸附较多的Cd2+的原因之一。另外，红壤与黑土的粗砂粒的有机质含量是细砂粒的2.00-4.02倍。去除有机质后，黑土和红壤的粗砂粒与细砂粒之间镉吸附量的差异明显变小，据计算，约72%-78%的差异是由有机质引起，且去除有机质后的红壤与黑土同一粒级间吸附量的差异也明显减小。 (4)两种土壤4种不同粒级组分镉的解吸率都有随pH值的增加而减小的趋势，但每种土壤的各粒级组分间无显著差异。 (5)黑土各粒级组分对镉的吸附量均大于红壤相应粒级组分的，这与两种土壤物质组成的差异导致的土壤理化性质的差异有关。随pH的增大，红壤各粒级组分的镉吸附量增幅比黑土的大，这可能是由于红壤是一种可变电荷土壤，其所带电荷受pH的影响比为恒电荷土壤的黑土更大。

Xiao Shuang-cheng、肖双成、Li Zhao-li、李朝丽、Li Yong-mei、李永梅、Zheng Yi、郑毅

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College of Resources and Environmental Science,Yunnan Agricultural University,Kunming 650201

云南农业大学资源与环境学院,昆明 650201

土壤 粒级组分 镉元素 吸附量 氢离子浓度指数

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