重金属元素在土壤中的化学行为课件

1、重金属元素在土壤中的化学行为1 第二节第二节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中的化学行为2 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中的化学行为3 土壤中镉源：

2、土壤中镉源： 工业废水排放工业废水排放 燃煤和冶炼燃煤和冶炼 大气沉降大气沉降 有机和无机肥料有机和无机肥料 污泥使用污泥使用 固体废弃物使用（垃圾、农业固废、木材加工废弃物）固体废弃物使用（垃圾、农业固废、木材加工废弃物） 等等 重金属元素在土壤中的化学行为4 重金属元素在土壤中的化学行为5 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中的化学行为6 火成岩Cd丰度一般较小，平

3、均约为0.14mg/kg 变质岩中Cd含量为0.42mg/kg 沉积岩中Cd含量最高，平均为1.17mg/kg 重金属元素在土壤中的化学行为7 Page and Binghan (1973)总结 发育於火成岩土壤Cd含量大约为0.1-0.3mg/kg 发育於变质岩土壤Cd含量大约为0.1-1.0mg/kg 发育於沉积岩土壤Cd含量大约为0.3-11mg/kg 世界土壤镉含量为 0.01-0.70mg/kg (Lindsy, 1979) 0.1-0.5mg/kg (Wakita et al., 1970) 平均值为0.06mg/kg 重金属元素在土壤中的化学行为8 中国不同母质发育土壤Cd含量

4、重金属元素在土壤中的化学行为9 中国一些土壤Cd背景值 重金属元素在土壤中的化学行为10 新信息： 中国地质调查局在桂林召开会议(马生明等，2007)，用土壤中元素的全量，以 大宗农作物(水稻、小麦、玉米)为研究对象以绿色或无公害食品卫生标准为判 定基准。将中国区域土壤地球化学评价标准划分为三级，其中： 一级一级(镉含量镉含量0.5 X10 6 )：土壤中元素含量出现明显的地球化学异常，以大宗 农作物的绿色食品卫生标准和国家食品卫生标准作为判别标准，均有超标现象。 重金属元素在土壤中的化学行为11 贵州西南地区土壤镉状况（刘应忠等，贵州西南地区土壤镉状况（刘应忠等，2007） 重金属元素在土壤

5、中的化学行为12 贵州西南地表土壤和松散沉积物中镉地球化学分级图（刘应忠等，贵州西南地表土壤和松散沉积物中镉地球化学分级图（刘应忠等，2007） 重金属元素在土壤中的化学行为13 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中的化学行为14 （一）土壤中镉的价态（一）土壤中镉的价态 理论上讲，理论上讲，CdCd有三种化合态，有三种化合态， 但是，在土壤但是，在土壤pHpH和和h

6、h范围内，土壤中只有一种稳定氧化态范围内，土壤中只有一种稳定氧化态+2+2 所以，土壤中所以，土壤中CdCd化学反应实际上仅限于二价镉的有关反应化学反应实际上仅限于二价镉的有关反应 重金属元素在土壤中的化学行为15 （二）土壤中镉的化学形态（二）土壤中镉的化学形态 不同学者将土壤中镉划分为不同化学形态（陈怀满，2002） Khalid et al. (1980)将土壤镉划分为如下5种化学形态。 1水溶态用水提取 2交换态将中的残留物用1mol/L NaOAc提取 3还原态将2中的残留物用0.15mol/L 草酸和 0.25mol/L草酸铵混合液提取 4DTPA可提取态将中的残留物用0.05mo

7、l/L DTPA和 0.2mol/L醋酸钠（pH7)混合液提取 5难溶性有机化合态将中的残留物在95下，用30%双氧水 消化 重金属元素在土壤中的化学行为16 （三）土壤溶液中镉的化学形态（三）土壤溶液中镉的化学形态 重金属元素在土壤中的化学行为17 非石灰性土壤溶液中镉主要形态为Cd2+, CdCl+和CdSO40 石灰性土壤溶液中镉主要形态为Cd2+, CdCl+，CdHCO3+，CdSO40 在通常施肥条件下，红壤溶液中游离离子态镉占80%. 与红壤比，黄棕壤和黄潮土土壤中Cd2+的比例明显下降，可能是 HCO3-和SO42-的配位作用所致 在石灰性土壤上还出现少量CdHCO3+，CdH

8、PO40 (熊礼明，1993) 重金属元素在土壤中的化学行为18 沈阳张士污灌区土壤中镉化学形态分布（梁彦秋等，2007） ？ 重金属元素在土壤中的化学行为19 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中的化学行为20 含镉矿物水解Log K0 重金属元素在土壤中的化学行为21 由于镉矿物水解，土壤中稳定存在的镉化物应该只有如下三中 Cd3(PO4)2 CdS 土壤Cd (1

9、)、土壤Cd3(PO4)2稳定性与土壤中磷酸盐浓度和pH有关 (2)、土壤Cd的活度大约为10-7mol/L。 土壤Cd - Cd2+，log K0 = -7.00 在pH大于7.5时，取决于CO2(g)浓度，其Cd活度被CdCO3所 控制。在CO2浓度为0.003大气压时，每增加个pH单位，则 Cd2+活度将降低100倍（Street et al. , 1978). 重金属元素在土壤中的化学行为22 (3)、土壤中CdS的形成 （4-20) 在土壤中当SO42-的浓度为10-3mol/L，pe +pH小于4.74，能够形成CdS 如果是CdCO3而不是土壤Cd控制着土壤Cd2+的活度，其方程

10、式为 pe + pH = 6.75 + 0.12logSO42- 0.12CO2(g) 0.25pH 在土壤中当SO42-的浓度为10-3mol/L,CO2分压为10-2.52大气压时，则上方程可写 pe +1.25pH = 6.69, 当土壤pe +1.25pH 小于6.69,在土壤中能形成CdS 重金属元素在土壤中的化学行为23 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中

11、的化学行为24 Cd（II）的水解平衡及其logK0值 重金属元素在土壤中的化学行为25 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤中的化学行为26 Cd能与卤素、氨和其他无机配位基络合 重金属元素在土壤中的化学行为27 卤素络合反应 重金属元素在土壤中的化学行为28 Cd的卤素络合的稳定性差异很小，其稳定性顺序为，I- Br- Cl 在卤素活度接近10-2mol/L，络合物C

12、dI+，CdBr + ，CdCl +的活度大 约跟Cd的活度相等（10-7 mol/L）。 高Cl-干旱土壤中，Cd可能以CdCl20，CdCl3-, CdCl42-而存在 （Garcia-Miragaya et al。， 1976） 蒙脱石在Cl-体系中对微量Cd的吸附比在相同离子强度下在ClO4-体 系的吸附要少25-50%，这是由于Cd跟Cl-形成了不荷电或荷电的络 合物（ Garcia-Miragaya et al.， 1976 ）。 重金属元素在土壤中的化学行为29 氨的络合物 除非土壤NH3浓度大于10-2mol/L，否则Cd-NH3络合物在土壤中是不重要的 在溶液中，当NH4的浓

13、度大于1mol/L时，才可以形成以Cd(NH3)32+, Cd(NH3)42+为 主的NH3络合物 重金属元素在土壤中的化学行为30 由于土壤中硫酸盐,硝酸盐和磷酸盐浓度难达到形成络合物所需浓度，因此，这些 络合物在土壤中重要性不大。 重金属元素在土壤中的化学行为31 Cd-腐殖酸络合物 证据：土壤溶液中总d（原子吸收法测定）高于Cd 2+离子（离子电极法或电 导法进行计算）因此，高有机质土壤含有络合Cd（Street et al., 1977）. Cd-腐殖酸络合物稳定性与配位数（陆长青等，）： 稳定常数：用离子平衡法测定的Cd-腐殖酸络合物的稳定常数logK值在4.67 7.84. 配位数

14、：各腐殖酸-Cd的配位数在1.2 1.7之间，推测Cd-腐殖酸络合物为1：1 和1：2型混合物 络合位：未解离羧基和酚羟基可能是Cd-腐殖酸络合物的主要络合位 Cd-腐殖酸络合物稳定性质：随腐殖酸芳构化程度增加而增加 应用：施用泥炭等芳构化程度较高的有机物质，对减少重金属元素对作物的危 害可能是有益的 重金属元素在土壤中的化学行为32 第一节第一节: :镉在土壤中的化学行为镉在土壤中的化学行为 一、土壤中镉来源 二、土壤中镉含量 三、土壤中镉形态 四、土壤中镉的溶解 五、土壤中镉的水解反应 六、土壤中镉的络合反应 七、土壤中镉吸附与解吸 八、土壤溶液中镉的动态变化与镉化物平衡 重金属元素在土壤

15、中的化学行为33 、镉的非专性吸附与专性吸附的相对性问题？、镉的非专性吸附与专性吸附的相对性问题？ 镉的非专性吸附与专性吸附之间并没有绝对的明显界限所谓的镉的非专性吸附与专性吸附之间并没有绝对的明显界限所谓的 “不能置换不能置换”仅仅是量的多少而已！仅仅是量的多少而已！ Tiller et al(1984)在区分土壤粘粒对在区分土壤粘粒对Cd吸附时，在粘粒吸附重吸附时，在粘粒吸附重 金属后用金属后用0.01mol/L Ca(NO3)2洗涤一次，被洗涤部分称为非专性洗涤一次，被洗涤部分称为非专性 吸附，留下部分则称为专性吸附吸附，留下部分则称为专性吸附 Garcia Miragaya （1980

16、）在研究土壤对微量）在研究土壤对微量Cd吸附时，将不吸附时，将不 能为能为1mol/L NH4Cl和和0.1HCl提取的提取的Cd称为专性吸附称为专性吸附 重金属元素在土壤中的化学行为34 、土壤及粘粒矿物对镉的吸附模式、土壤及粘粒矿物对镉的吸附模式 （）（）Langmuir 吸附等温模式吸附等温模式 John (1971,1972)采用采用Langmuir 吸附模式研究土壤有机质和土壤对吸附模式研究土壤有机质和土壤对Cd吸附吸附 ：平衡时的Cd浓度 x/m: 被吸附的Cd量 b: 最大吸附量 K： 常数，与吸附剂和被吸附物（Cd）之间结合能有关 值大小 有机质重粘土砂壤土砂土 重金属元素在土

17、壤中的化学行为35 （2）、）、Freundlich 等温模式等温模式 Levi-Minzi et al., (1976) 用用Freundlich 等温模式研究了不同理化性质土壤对等温模式研究了不同理化性质土壤对Cd 吸附吸附 b = K CN ：平衡时的Cd浓度 K, N: 常数常数 Levi-Minzi et al., (1976)发现，土壤对发现，土壤对Cd吸附也符合吸附也符合Langmuir 吸附等温模式吸附等温模式 重金属元素在土壤中的化学行为36 问题？问题？ Langmuir 吸附等温模式假设条件 （1）与单覆盖层的可逆平衡 （2）固定的位置吸附和被吸附物的不可移动性 （3）吸

18、附剂表面的均一性，吸附能不依赖表面的覆盖度 重金属元素在土壤中的化学行为37 3、土壤组分对、土壤组分对Cd的吸附的吸附 （1 1）活性硅、铁、铝、锰土壤吸附）活性硅、铁、铝、锰土壤吸附CdCd的影响的影响 土壤活性硅、铁、铝、锰定义：土壤活性硅、铁、铝、锰定义： 用草酸和草酸铵缓冲溶液（用草酸和草酸铵缓冲溶液（pH3.2pH3.2）浸提的土壤硅、铁、铝、锰定义为土壤活）浸提的土壤硅、铁、铝、锰定义为土壤活 性硅、铁、铝、锰性硅、铁、铝、锰 陈怀满（陈怀满（19881988）研究表明：）研究表明： 吸附量（吸附量（Y）与）与Cd浓度，浓度，pH, 活性硅（活性硅（SiO2,%),铁（铁（Fe2

19、O3,%），铝），铝 （Al2O3,%），锰（），锰（MnO,%）符合如下多元回归关系）符合如下多元回归关系 Y = -14.25 + 0.039(Cd) + 157.5 (Si) (R2= 0.914*) Y = 7.739 + 0.030 (Cd) 22.11 (Fe) (R2= 0.950*) Y = 4.708 + 0.030(Cd) 12.53 (Al) (R2= 0.503*) Y = 1.996 + 0.030(Cd) 41.34 (Mn) (R2= 0.417*) 重金属元素在土壤中的化学行为38 John (1972)支出，土壤全铝和代还性铝与支出，土壤全铝和代还性铝与Cd吸

20、附呈负相关，这吸附呈负相关，这 是由于是由于Al对交换位置的竞争对交换位置的竞争 Al3+添加到酸性土壤，将减少添加到酸性土壤，将减少Cd2+的吸附（的吸附（Lagerwerff et al。，。， 1972）。）。 铁处理后的污泥，将减少铁处理后的污泥，将减少Cd的吸附（的吸附（Riffaldi et al., 1983） 重金属元素在土壤中的化学行为39 （2）粘粒含量对土壤吸附）粘粒含量对土壤吸附Cd的影响的影响 Y = -16.202 + 0.030 x1 + 0.332x2 + 0.410 x3 + 0.116x4 Y为为 吸附量，吸附量，x 为 为Cd浓度，浓度， x2为为pH,

21、x3为为CEC, x4为粘粒含量为粘粒含量 重金属元素在土壤中的化学行为40 (3) 胶体组分对胶体组分对Cd的吸附和解吸的影响的吸附和解吸的影响 目前尚没有理想的人工“合成土壤”用来研究土壤组分对土壤吸附 重金属和解吸行为的影响 通常采用“解剖法”（选择溶解法），再结合土壤特性及吸附与解 吸作用之间的统计分析，从而获得一些土壤成分对吸附作用或解吸 行为的影响（Tiller et al., 1984) 重金属元素在土壤中的化学行为41 中国一些研究者通常选择我国南方，东南方具有代表性的四种土壤(砂姜黑土- CBC-，黄棕壤-YBC，红壤-RC，砖红壤-LC)，通过选择溶解法来研究土壤胶体 对物

22、质吸附性能的影响（中国科学院南京土壤研究所，1978；陈怀满， 2002） 将采集的土壤样品用2%紫云英培育一年，以更新有机质 用超生波分散法提取 0.002mm的胶体 用双氧水处理来去除有机质的胶体（用X-OM表示，其中X代表土壤胶体名称） 用连二亚硫酸钠柠檬酸三钠碳酸氢钠处理来去除游离铁的胶体（X-Fe) 用0.5mol/L NaOH处理来去除无定型硅和铝的胶体（X-Si） 所有胶体均经钙饱和，洗涤后进行干燥，研磨，并过0.149mm的筛 X光和电子显微镜分析表明 砂姜黑土主要矿物成分为蒙脱石 黄棕壤的主要矿物成分为水云母 红壤以高岭石、水云母为主，有较多结晶粗大的针铁矿 砖红壤以高岭石为

23、主。氧化铁较多，部分呈针状，部分呈粉末状。 重金属元素在土壤中的化学行为42 青黑土（砂姜黑土）：安徽宿县 黄棕壤：江苏江宁 红壤：江西进贤 砖红壤：广东徐闻 重金属元素在土壤中的化学行为43 重金属元素在土壤中的化学行为44 有机质对土壤胶体吸附Cd的影响 有机质对土壤胶体吸附Cd的影响与pH有关 pH 6.5和7条件下, 去除有机质的砂姜黑土和砖红壤胶体对Cd吸附百分数变化 不大，表明，在该条件下，胶体有足够交换位满足Cd吸附所用 pH6,去除有机质的砂姜黑土和砖红壤胶体对Cd吸附百分数显著下降，可能是 吸附表面的变化或和H+竞争 在pH5-7，去除有机质的黄棕壤胶体对Cd吸附百分数变化不

24、大，可能是由于去 除有机质吸附量下降为氧化铁表观含量的上升所补偿 pH6和5.5，去除有机质的红壤胶体对Cd吸附百分数变化显著 说明，有机质对胶体吸附Cd影响的复杂性 Y(CEC，吸附量） = -17.54 + 0.13（Cd浓度） + 3.27（pH） + 0.04 (OM)，R2=0.95* 表明有机质对胶体吸附量的影响可能是通过影响CEC而引起的 重金属元素在土壤中的化学行为45 ）游离氧化铁对土壤胶体吸附Cd的影响 游离氧化铁对土壤胶体吸附Cd的影响与胶体类型有关 重金属元素在土壤中的化学行为46 重金属元素在土壤中的化学行为47 Y为为 吸附量，吸附量，x 为 为Cd浓度，浓度， x

25、2为为pH, x3为为Fe2O3（%） X3 不显著，含量少 重金属元素在土壤中的化学行为48 将氧化铁换成阳离子交换容量（x3，cmol（+）/kg），则吸附量（Y）与 Cd浓度（x1），pH（x2）和x3之间的关系为： 随着阳离子交换量的增加，吸附量反而下降 表明，去除氧化铁后胶体吸附性能（阳离子交换量变化）可能主要是由于氧化 铁的专性吸附所引起 氧化物在重金属的专性吸附中占有重要位置（陈家坊，1983; 武玖玲，1985）， 低有机质和高氧化物含量的土壤尤其如此（Pulford et al., 1982） 重金属元素在土壤中的化学行为49 ）无定型硅、铝对土壤胶体吸附Cd的影响 Y为为

26、吸附量，吸附量，x 为 为Cd浓度（浓度（x1，g/L），）， x2为为pH, x3为为0.5 mol/L NaOH提取的硅（提取的硅（SiO2%），）， x 为 为0.5 mol/L NaOH提取的铝提取的铝 （Al2O3%） Y = -15.10 + 0.10 x1 + 3.23x2 -0.14x4, R2 = 0.96* 随着随着NaOH提取的相应铝含量的上升，吸附量下降，这是由于铝提取的相应铝含量的上升，吸附量下降，这是由于铝 离子占据了高能量吸附位离子占据了高能量吸附位 Y = -17.56 + 0.10 x1 + 3.23x2 + 0.03x5, R2 = 0.97* 说明，铝的影

27、响为阳离子交换量所放映说明，铝的影响为阳离子交换量所放映 重金属元素在土壤中的化学行为50 硅对不同镉水平下土壤中各形态镉比例的影响（杨超光等，2005） 外源硅施入土壤后，可以使土壤中的交换性镉的量下降，而使碳酸盐结合态、残渣态镉 的比例增加。 重金属元素在土壤中的化学行为51 硅对不同镉水平下玉米吸收镉的影响（杨超光等，2005） 重金属元素在土壤中的化学行为52 土壤胶体吸附土壤胶体吸附Cd 的的Langmuir 方程常数方程常数（王英英等，2006） 重金属元素在土壤中的化学行为53 、土壤组分对、土壤组分对Cd解吸的影响解吸的影响 解吸剂的选择： 解吸剂解吸Cd的量与植物吸收Cd量有

28、良好相关性 已经报道的提取剂如下： 1mol HAc，NH4Ac （pH4.8） 5%HAc 1mol/L NH4NO3 1mol/L DTPA 0.1或0.005 mol/L HCl 1mol/L NaNO3等 （陈涛等，1982；Symeonides，1977；陈怀满，1985；Chen, 1982; Hinesly et al., 1977; Korcak et al., 1978; 陈怀满，1986 ) 重金属元素在土壤中的化学行为54 1mol/L NaNO3对不同土壤组分Cd解吸率与pH，土壤类型有关 重金属元素在土壤中的化学行为55 5、环境因素对土壤吸附、环境因素对土壤吸附Cd

29、的影响的影响 陈怀满等（1986）采取四种土壤研究了离子强度，温度，pH和Cd浓度对土壤 吸附Cd的影响 重金属元素在土壤中的化学行为56 离子强度对土壤吸附Cd的影响 选择不同浓度（mol/L）的NaNO3（0.01，0.1，1.0）作为离子强度调节剂，因 为NO3-与Cd生成的络合物在给定的Cd下均可以忽略 重金属元素在土壤中的化学行为57 重金属元素在土壤中的化学行为58 重金属元素在土壤中的化学行为59 重金属元素在土壤中的化学行为60 离子强度调节剂的类型对Cd吸附（Cd 土-体系分配）的影响 随离子强度调节剂（NaClO4，NaCl，Na2SO4）浓度从0.01到0.1增加， Cd

30、吸附逐渐减少。 在NaCl 体系中，吸附百分数由0.01离子强度的90%减少到1.00的 50%； 其吸附百分数比在相同离子强度下的NaClO4体系少25%-50%。 这是由于Cd与Cl-形成了中性或带负电的配合物，配合物的存在物影 响Cd的吸附。 相同盐浓度的NaClO4体系比，在Na2SO4体系中，Cd的吸附量也有 所降低。这是由于溶液中存在有CdSO40引起的。 重金属元素在土壤中的化学行为61 Cd的吸附量随着电解质浓度的增加而减少的原因如下： 高浓度的电解质阳离子与Cd对有效粘土表面的竞争 Bitter et al.,(1974)研究证实，Ca2+明显减少了粘粒队Cd2+的吸附。 由

31、于离子强度增加，在吸附开始前Cd的活度减少 离子对或络合物的形成 重金属元素在土壤中的化学行为62 2) 温度对土壤吸附Cd的影响 Y: 吸附量（mg/kg）, X: 平衡液浓度（g/L） 重金属元素在土壤中的化学行为63 四种土壤对Cd吸附机理： 物理吸附时，总是伴随能量的释放，因此，随着温度的升高，吸附量应减少。 化学吸附时，其反应热可正可负，温度升高时，反应产物的量有可能增加或减少。 因此，四种土壤对Cd的吸附，至少部分是化学吸附。 重金属元素在土壤中的化学行为64 3) pH和添加Cd浓度对土壤吸附Cd的影响 从pH对吸附量的相对百分比来看，砖红壤和红壤受pH的影响比砂姜黑土，黄棕壤明

32、显 重金属元素在土壤中的化学行为65 土壤对Cd吸附量（Y, mg/kg）与添加Cd浓度（x1,g/L）和pH(x2)之间关系如 下： 重金属元素在土壤中的化学行为66 pH对土壤吸附Cd的影响可能机理 对可变电荷土壤，随pH上升，负电荷增加，导致吸附量增加 随pH上升， H+与Cd竞争的减少 从专性吸附的机制来看，重金属离子的吸附，总是伴随氢离子的 释放.因此,随pH上升，有利于Cd吸附 随pH上升，有利于Cd2+水解（Cd2+ + H2O CdOH+ + H+） 重金属元素在土壤中的化学行为67 6、镉的吸附势与解吸势及其应用 土壤对Cd的吸附与解吸受到pH、Eh、温度、有机质含量、CEC

33、、 矿物类型与组成等多种因素的影响。这些因素同时影响着植物 对Cd的吸收 一种土壤对Cd的制约程度最终取决于各种因素的综合影响 必须要有一个指标来体现这些因素的综合效应 植物对镉的吸收与土壤胶体对镉的吸附势和解吸势存在良好的 相关性，被选择作为衡量各种因素对土壤Cd吸附解吸综合效 应（陈怀满等，1988） 吸附势表达式： 重金属元素在土壤中的化学行为68 通过langmuir方程式为基础，推导并定义吸附势如下： 其中，Log Ka为吸附势；Pa为吸附百分数；W为添加吸附剂（土壤或胶体） 的重量；V为添加的溶液体积 S = - kebc1 1 + kec1 其中，S为吸附量； ke为表面键合能有

34、 关的常数； b为最大吸附量； c1为平衡 浓度 重金属元素在土壤中的化学行为69 在实验条件下， log Ka 与log(Keb)的值具有良好的相关性 log Ka 0.2079 + 0.9270 log(Keb), r = 0.993* log Ka的物理意义 强度因素（Ke）与容量因素（b）的综合效应 log Ka是吸附百分数表示的分配比和固液比对数的涵数 重金属元素在土壤中的化学行为70 实验中所得的logKa与pH关系如下： 说明，在实验条件下，logKa与体系的Cd含量无关 重金属元素在土壤中的化学行为71 在一定pH和一定土液比范围内，对特定土壤或胶体logKa基本为一个衡定值

35、如砂姜黑土在pH7.0, 土液比为1:40, 1:60, 1:80, 1: 100,log Ka 为3.780.09 重金属元素在土壤中的化学行为72 解吸势表达式 其中，Log Ka为吸附势；Pd为解吸百分数；W为添加吸附剂（土壤或胶 体）的重量；V为添加的溶液体积 在一定pH和一定土液比范围内，对特定土壤或胶体logKd基本为一个衡定值 在实验条件下，logKa与体系的Cd含量无关，与pH呈良好的直线关系 重金属元素在土壤中的化学行为73 相对解吸势： 在实验中获得的Kd值均为负，为了相互比较方便，在logkd值加上一个数，并 将logKd改写成logKdr,定义logKdr为相对吸附势。

36、 LogKdr越大，表示所吸附的Cd 越容易解吸。 土壤相对解吸势与土壤pH关系如下： 重金属元素在土壤中的化学行为74 重金属元素在土壤中的化学行为75 吸附势与相对解吸势的应用 1）吸附势logKa可用于表征土壤或胶体对Cd的相对选择性 实验中所得的logKa与pH关系如下： 重金属元素在土壤中的化学行为76 不同pH下，四种土壤胶体对Cd吸附的相对选择性依次为： pH YBC0 LC0 RC0 pH 6.5时，CBC0 LC0 YBC0 RC0 pH7.0时，CBC0 LC0 RC0 YBC0 重金属元素在土壤中的化学行为77 2）吸附势logKa可用来预测胶体对Cd的吸附 从60g Cd/L 是胶体对Cd吸附获得如下模式： 假定添加的Cd浓度为40 和60g Cd/L，则用上述模式预测的结果如下： 重金属元素在土壤中的化学行为78 重金属元素在土壤中的化学行为79 3）相对吸附势logKdr可用来表征土壤胶体对Cd的相对固定能力 由土壤相对解吸势与土壤pH关系： 获得pH5.5-6.5范围内，logKdr依次为， RC0 CBC0 LC0 YBC0 表明污染程度相同的情况下