NaCl Hg土壤中吸附规律动力学影响
王艳娇 1 2 谭 红2 杨鸿波 2 舒海霞 2 聂 积 1 2 王 天 1 2 锦林 2
(1贵州学化学工程学院 贵州贵阳 5500032贵州省理化测试分析研究中心 贵州贵阳 550002)
摘 通等温吸附试验吸附动力学试验 研究 NaCl贵州万山石阡松桃 德江 江口 5区道路周边混合土壤中 Hg2+吸
附解吸行结果表明 Hg2+土壤中吸附行溶液中加入 NaCl差异 浓度 NaCl作 Hg2+浓度 300
mgL时 NaCl Hg2+吸附促进作 Hg2+浓度 300 mgL时 NaCl Hg2+吸附显示出抑制作 着 NaCl浓度
增加抑制作增强 添加 NaCl Hg2+吸附量降低 6364解吸率 NaCl加入改变 001 molLKNO3 溶液
Hg2+解吸率达 331 ～ 678 001 molLKNO3 +NaCl溶液 Hg2+解吸率达 215 ～ 473 吸附动力学试验结果表明 5
动力学方程拟合 方程相关系数 R2 均 09 吸附程 NaCl增 Hg2+土壤中流动性 Hg2+
迁移转化产生影响
关键词 NaClHg2+吸附 解吸动力学
中图分类号 S153 文献标识码 A 文章编号 05176611(2010)251375004
MercuryAdsorptionandKineticsinSoilInfluencedbyNaClinDeicingSalt
WANGYanjiaoetal (CollegeofChemicalEngineering GuizhouUniversity Guiyang Guizhou550003)
Abstract AninvestigationontheeffectsofNaClonadsorptionofHg2+ inWanshan Shiqian Songtao DejiangandJiangkouinGuizhou
ProvincewascarriedoutusingisothermaladsorptionandkineticexperimentTheresultsshowedthattheadsorptionbehaviourofHg2+ wasdif
ferentwhenNaClwascarriedintosolutionInthemixedsoil NaClenhancedHg2+ adsorptionobviouslywhentheconcentrationofHg2+was
lowerthan300 mgLThereducedeffectwasinfluencedbydifferentcontaminationofNaClTheadditionofNaClmadethemaxadsorption
ofHg2+ decreased6364ThedesorptionrateofHg2+ waschangedbytheadditionofNaClTherateofHg2+ wasbetween331 and
678 in001 molLKNO3 solution butitwasbetween215 and473 in001 molLKNO3 +NaClsolutionTheresultsofkineticex
perimentshowedthatthecharacteristicsofKineticsequationofmercuryadsorptionwereabove09 andtheprocessofadsorptionwasdifferent
ThemobilityofmercurywasincreasedbyNaClanditcouldbroughtHg2+ moving
Keywords NaClMercuryAdsorptionDesorptionKinetics
基金项目 中国然科学基金项目 (20967001)贵 州省科技 攻关项目
(黔科合 SZ字 [ 2008] [ 3010] )
作者简介 王艳娇 (1983 ) 女 辽 宁沈阳 硕 士研究生 研究方
环境化学
收稿日期 20100518
降低冰雪冰点盐称化冰盐融雪剂 (Deicing
salt)[ 1 2] 长期 清道路积雪方法铺洒融雪
剂 ( NaCl)成低 融雪速度快 NaCl越越国
家采 然消道路冰雪时 着温度逐渐升
高 含 NaCl积雪量融化进入道路周边土壤
水环境 造成 盐害 次生灾害 生态环境问题已越越
受国植物 生态环境科学研究者关注 严霞等研究
化学融雪剂浓度麦玉米种子发芽影响[ 3]
渗入土壤融雪剂造成土壤板结 土盐碱化 进造成植
物枯枝甚死亡 世界城市报告融雪
剂植物影响 Eberhard等融雪剂施造成表
水 水 土壤污染甚整流域产生良生态影
响进行研究 [ 4] 少数文献研究融雪剂土壤环境
中重金属迁移影响 Norrstrom研究关融雪剂土
壤环境中 PbCdZnFe迁移率影响 [ 5] 查阅文献
国外鲜针高 Hg背景值土壤 NaCl作 Hg
迁移行研究报道
2008年国贵州遭遇 56年特雨雪凝冻天气灾
害 重灾区 (贵州铜仁 黔南黔东南 )部分高等级公路全
封闭 部分路段结凝达 20 cm 铺洒融 雪剂 (NaCl )
7 775 t冰 贵州万山 石阡 松桃 德江 江口区土壤中
Hg2 +直具较高背景值 研究土壤 Hg2+吸附解吸
特性基础 结合道路铺洒融雪剂情况 分析高浓度 Na+
Cl进入土壤述区公路线周围黄壤中 Hg2 +迁
移行作机制规律
1 材料方法
11 供试土壤 供试土壤贵州高 Hg2 +背景值区混合
黄壤土样 5区土样序编号 1# ～ 5#分万山
区 石阡区 松桃区 德江区 江口区土样
混合土壤样品区 20采样点采土样混合
成 采样深度 0 ～ 20 cm土样基理化性质检测[ 6] 结果
见表 1土样风干 粉碎 分 20目筛备
表 1 土壤基理化性质
Table1 Thepropertiesoftestedsoil
编号
Code pH值
机质
gkg
Organic
matter
CEC
cmolkg
粘粒质量
分数∥
Massfraction
ofclay
Hg2+
浓度∥mgkg
Massfraction
ofHg2+
1# 570 1601 2058 247 0519
2# 580 1607 2032 235 0489
3# 586 1599 1999 259 0506
4# 598 1600 2108 242 0512
5# 601 1603 2084 238 0493
12 试验方法
121 等温吸附试验 称取供试土壤 1000 0 g(±0000 5
g)置离心中 分 2组 ①分加入离子水 NaCl
水溶液 (01 molL)溶剂配制 Hg2 +溶液 浓度分
051020406080100120140 mgL②加入
浓度 NaCl水溶液 (0204060810121416
20 molL)溶剂配制 8 mgLHg2+溶液 土液 [ 7]
1∶10 恒温 (250 ±01)℃振荡 5 h 离心取清液 第
1组吸附 Hg2 +土样立称重 计算出土样中残留液体
积 然 加入离子水 01 molLNaCl水溶液 恒温 (25
责编辑 刘月娟 责校 卢瑶安徽农业科学 JournalofAnhuiAgriSci2010 38(25)1375013753±01)℃振荡 5 h 离心取清液
取测清液 5 ml 加入 1 ml硫尿 抗坏血酸溶液 (硫
尿 抗坏血酸浓 度均 5) 摇匀静 置 20 min AFS
230E双道原 子荧光光度计测 定吸附 解吸衡 溶液中
Hg2 +浓度 C C′ 计算出土样中 Hg2 +吸附量 (X)解吸
量 (X′)土壤 中 Hg2 +等温吸 附解吸 程分 Lang
muir Freundlich Temkin等温方程拟合 试验重复 5次
122 吸 附 动 力 学 试 验 称 取 供 试 土 壤 1000 0 g
(±0000 5 g)置离心中 分加入离子水 NaCl
水溶液 (01 molL)溶剂配制 8 mgLHg2 +溶液 土液
[ 7] 1∶10 恒温 (25 ±01)℃分振荡 05101520
25303540455055606570 h取出 1离
心 离心取清液 AFS230E双道原子荧光光度计测
定 Hg2+浓度 时计算出时间吸附量 (S) 分双
常数方程 Elovich方程 抛物线方程 级动力学方程二级
动力学方程进行拟合 试验重复 5次
2 结果分析
21 NaCl Hg吸附规律影响 图 1知 5种
混合土壤 浓度 NaCl作 Hg2+浓度低 3 mgL时
注 NaCl溶液 w表示添加 NaCl溶液 y表示
NoteThesolutionwithoutNaClisdenotedbywwhilethatwithNaCl
isdenotedbyyThesamebelow
图 1 NaCl土壤中 Hg等温吸附影响
Fig1 InfluenceofNaClonHgisothermaladsorptioninthesoil
NaCl Hg2 +吸附明显影响 Hg2 +浓度高 3 mgL
时 NaCl Hg2 + 吸附 显示出 强烈抑 制作 着
Hg2+浓度升高 抑制作增 图 2知 吸附液中
Hg2+浓度保持变 土壤 Hg2+吸附量着 NaCl浓度
增降低 影响存衡趋势 达衡时土 壤
Hg2+衡吸附量降低
图 2 浓度 NaCl Hg吸附量影响
Fig2 InfluenceofdifferentconcentrationsofNaClonHgiso
thermaladsorption
土壤吸附解吸特性研究中 常助模型描述重金属
土壤中吸附解吸行 [ 8] 进步探讨外源 NaCl
土壤 Hg2 +吸附行影响 采目前广泛应 Langmuir
Freundlich Temkin等温方程土壤 Hg2 +等温吸附程
进行拟合 表 2知 3方程拟合 R2 值均 09
达 001显著水 整体 5种土壤 NaCl
Hg2+溶液中 Hg2 +吸附量 Langmuir方程 Freundlich方
程拟合效果较 R2 值均 098 根 Langmuir方
程拟合计算吸附量添加 NaCl异 溶
液中添加 NaCl 少土壤溶液中 Hg2+吸附量
降低 2572降低 6364
Freundlich方程中 n作土壤重金属吸附作力
强度指标[ 910] n越 表示土壤重金属离子吸附作
越强 表 2知 5种混合土壤 NaClHg2+溶液中 Hg2+
吸附作均离子水 Hg2+溶液中 Hg2 +吸附作
表 2 土壤 2种溶液中 Hg吸附等温特征值
Table2 ThecharacteristicsofHgisothermaladsorptionequationsintwosolutionsinsoil
编号
Code
处理
Treatment
Langmuir方程 Langmuirequation
1S′1Sm′×k×C+1Sm′
Sm′ k R2
Freundlich方程 Freundichequation
Sm′k×C1n
k n R2
Temkin方程 Temkinequation
S′a+b×lgC
a b R2
1# w 240 253000 0999 9 037 100 0999 577 305 0953
y 132 7350 0988 1 532 231 0953 2250 211 0965
2# w 166 0030 0997 8 094 109 0995 768 312 0950
y 82 0052 0979 2 857 115 0972 988 176 0949
3# w 500 0095 0997 6 175 174 0986 797 286 0912
y 182 0305 0960 3 922 199 0965 3230 116 0944
4# w 385 0167 0987 10 752 141 0995 3050 214 0941
y 286 0106 0979 2 358 182 0967 1660 120 0960
5# w 833 0077 0986 12 571 118 0991 1680 326 0943
y 313 0155 0977 5 547 135 0983 1810 181 0922
注S′吸附量(mgkg)Sm′吸附量(mgkg)C衡浓度(mgL)
NoteS′absorption(mgkg)Sm′maximumabsorption(mgkg)Cequilibriumconcentration(mgL)Thesamebelow
22 NaCl Hg吸附解吸关系影响 Langmuir Fre
undlich Temkin等温方程 5种混合土壤 Hg2+等温解
吸程进行拟合 发现 3方程拟合达 001显著水
土壤 2种溶液中 Hg2 +解吸数 Langmuir Fre
1375138卷 25期 王艳娇等 NaCl Hg土壤中吸附规律动力学影响undlich方程拟合结果进行 表 3知 离子水 Hg2 +溶液拟合效果较 Temkin方程拟合效果相
表 3 土壤 2种溶液中 Hg解吸等温曲线拟合特征值
Table3 ThecharacteristicsofHgisothermaldesorptionequationsintwosolutionsinsoil
编号
Code
处理
Treatment
Langmuir方程 Langmuirequation
1S′1Sm′×k×C+1Sm′
Sm′ k R2
Freundlich方程 Freundichequation
Sm′k×C1n
k n R2
Temkin方程 Temkinequation
S′a+b×lgC
a b R2
1# w 124 161 0986 1145 1060 0989 463 594 0953
y 467 1860 0939 3532 1010 0967 3050 2800 0951
2# w 108 158 0991 22850 1160 0996 546 387 0960
y 388 065 0967 6 15100 0810 0970 3320 4100 0972
3# w 168 267 0980 13120 1300 0989 505 361 0983
y 413 061 0946 8 67700 0719 0967 4030 6000 0965
4# w 261 021 0991 12810 1080 0983 420 321 0983
y 703 045 0967 3 34700 0837 0949 2600 3180 0971
5# w 261 089 0988 49510 1190 0974 824 604 0985
y 672 069 0977 16 74100 0717 0969 4920 6430 0945
表 4知 采线性方程 指数方程 幂方程项
式方程拟合 2种溶液相土壤中 Hg2+解吸量 解吸前
吸附量关系效果较 R值均达 99极显著水
NaCl作情况 采 4种方程拟合土壤 Hg2 +
吸附量解吸量关系效果 NaCl作情况
离子水土壤吸附 Hg2 +解吸率达 331 ～ 678
NaCl溶液土壤吸附 Hg2 +解吸率达 215 ～ 473
Langmuir方程计算出 Hg2+吸附量添加 NaCl降
低 图 3知 添加 NaCl Hg2 +解吸量增加
确定土壤离子水 Hg2+溶液中 Hg2+吸持作力较强
表 4 土壤 Hg吸附量解吸量关系
Table4 TherelationofHgdesorptionamountandadsorptionamountintwosolutioninsoil
编号
Code
处理
Treatment
线性方程 Linearequation
ykx+b
k b R2
指数方程 Exponentialequation
yaebx
a b R2
幂方程 Powerequation
yaxb
a b R2
项式方程 Polynomialequation
yax2 +bx+c
a b c R2
1# w 7670 2060 0914 3660 0534 0891 5310 125 0951 25200 20450 14300 1000
y 2880 441 0914 2440 0388 0886 3010 100 0950 4660 5670 2820 0947
2# w 6280 7840 0950 10600 0307 0891 13200 065 0956 17700 14300 164 0997
y 601 1150 0993 1510 0089 0850 182 136 0960 0058 805 2480 0997
3# w 12800 9370 0963 251 1870 0637 1210 350 0763 42600 28900 22500 0999
y 277 3930 0980 4900 0031 0957 2060 052 0973 0014 220 4360 0972
4# w 9360 1810 0939 5620 0646 0823 10700 098 0898 44300 23300 7710 0972
y 536 068 0979 1640 0095 0848 343 116 0935 0130 891 1900 0991
5# w 6680 841 0940 5740 0368 0836 5120 118 0913 14800 16500 15200 0978
y 379 1190 0960 3180 0042 0850 565 092 0933 0006 349 1470 0961
图 3 NaCl土壤中 Hg解吸影响
Fig3 InfluenceofNaClonthedesorptionofHginsoil
23 NaCl Hg吸附动力学影响 图 4知 NaCl
Hg2 +吸附强抑制作 5种土壤离子水 Hg2+
溶液中 Hg2 +吸附程开始吸附衡全程处
稳增长状态 增长幅度 振荡 5 h吸附达衡 土壤
NaClHg2 +溶液中 Hg2 +吸附程开始快速增长 缓
慢趋衡 吸附衡时间 5 h数进行动力学方
程拟合 表 5知 5动力学方程拟合 R2
均 09 2种溶液 种方程拟合
土壤 NaClHg2+溶液中 Hg2+吸附动力学离子
图 4 土壤中 Hg动力吸附趋势
Fig4 KineticsisothermsofHgadsorptioninsoil
水 Hg2 +溶液中 Hg2 +吸附动力学数拟合效果 动力
学方程中 a(斜率 )反映吸附反应速率 [ 11] 拟合
5方程斜率出 5种混合土壤 2种溶液 Hg2+
吸附速率序 土壤离子水 Hg2+溶液中 Hg2 +吸附
速率 >土壤 NaClHg2+溶液中 Hg2 +吸附速率
吸附解吸 动力学试验表明 高 Hg2 +溶液中加入 NaCl
会抑制 Hg2+吸附 低 Hg2 +溶液中添加 NaCl吸附
13752 安徽农业科学 2010年表 5 土壤中 Hg吸附动力学方程拟合方程特征值
Table5 ThecharacteristicsofKineticsequationofHgadsorptioninsoil
编号
Code
处理
Trea
tment
双常数方程
Dualconstantequation
lnSalnt+b
拟合方程
Fittingequation R2
Evolich方程
Evolichequation
Sb+alnt
拟合方程
Fittingequation R2
抛物线方程
Parabolicequation
SSm at12 +b
拟合方程
Fittingequation R2
级动力学方程
Firstorderkineticequation
ln(SSm )at+b
拟合方程
Fittingequation R2
二级动力学方程
Secondorderkineticequation
tqt b+at
拟合方程
Fittingequation R2
1# w y883x4872 0976 y0027 7x182 0951 y783x557 0993 y0046 2x0219 0985 y0003 2x+0000 8 0988
y y1396x609 0978 y0011 4x0996 0942 y179x+0344 0986 y0032 9x133 0936 y0002 4x+0009 3 0923
2# w y147x+553 0992 y452x+248 0964 y495x+188 0983 y0637x+3105 3 0994 y0002 9x+0001 2 0992
y y0686x+436 0995 y986x+645 0953 y316x114 0990 y0349x+0333 0930 y0002 3x+0010 6 0906
3# w y0127x+562 0972 y379x+276 0966 y867x+320 0992 y0732x+363 0975 y0002 8x+0000 9 0999
y y0072 5x+434 0976 y114x+541 0947 y327x145 0979 y0376x+0212 0950 y0002 5x+0009 2 0933
4# w y137x+551 0960 y360x+247 0983 y320x+410 0971 y0079 5x+158 0971 y0003 1x+0001 0996
y y0733x+417 0934 y981x+444 0940 y237x114 0965 y0038 2x0173 0961 y0002 5x+0012 2 0883
5# w y0767x+563 0974 y1534x+275 0962 y281x+834 0996 y074x+231 0990 y0002 6x+0001 1 0997
y y0634x+457 0948 y101x+866 0919 y276x0674 0987 y0308x+0411 0917 y0002 7x+0007 3 0981
显示出促进作 种混合溶液吸附非常复杂 影响素
素相互孤立 首先 盐影响吸附剂
吸附质吸附行素 盐加入影响溶质溶解
度 进影响吸附量 溶解度越低 吸附量越 [12]
素导影响素时 土壤低 Hg2+溶液中 Hg2+吸
附量会着 NaCl加入增 次 加入电解质 促
吸附量增加 加入盐溶液中起电解质作 土壤
吸附 破坏土壤颗粒表面 促进溶质吸附 增吸附
量 影响素时 土壤溶液中 Hg2+吸附量会
增 竞争吸附点位 浓度溶液土壤
间吸附衡浓度 衡吸附量 浓度越 吸附量
越 相吸附剂具吸附力晶格位置数相 具
吸附点位相[ 13] 浓度越 吸附量越 剩余吸
附点位越少 混合溶液中 加入盐溶液中分子组分
增[ 14] 吸附衡时 作电解质盐占吸附剂部分吸
附点位 余空位吸附原溶质 盐溶液中原溶质产生竞
争吸附 Hg2 +浓度较低溶液中 土壤 Hg2 +吸附衡
需吸附点位较少 时吸附盐需吸附点位吸附 Hg2 +
需吸附点位吸附剂具总吸附点位 产
生竞争吸附 Hg2 +浓度较高溶液中 土壤 Hg2+吸附
衡需吸附点位较 时吸附盐需吸附点位吸附
Hg2 +需吸附点位吸附剂具总吸附点位
产生竞争吸附 知 低 Hg2 +溶液中添加 NaCl促进
吸附时 溶解度电解质 2影响素占导位置 高
Hg2 +溶液中添加 NaCl抑制吸附时 竞争吸附点位影响
素导素
关研究[ 15] 解吸量增加解释 Cl迁移力较
强 易重金属离子发生络合作 形成溶水络合物 造
成重金属二次迁移污染 pH值接中性 Cl浓度
60 mmolL情况 NaCl重金属浸提率着 Cl浓度
增增 溶液中加入盐 (NaCl)时 溶液中 Cl浓度增
土壤吸附 Hg2+形成易溶水络合物 Hg2 +解吸
量增 添加 NaCl促 Hg2+解吸量增
3 结
研究表明 5区混合土壤 2种溶剂配制 Hg2 +
溶液等温吸附解吸类似 土壤 2种溶液吸附解吸程
Langmuir Freundlich Temkin等温方程进行拟合
相关系数均达 001显著水 NaCl加入会抑制
土壤 Hg2 +吸附 种抑制作 NaCl浓度增增
相反 NaCl加入增加 Hg2 +解吸量 5区
混合土壤添加未添加 NaCl 2种 Hg2 +溶液吸附动力
学曲线表现出吸附趋势 土壤离子水 Hg2 +溶液
吸附程始终稳缓慢程 NaClHg2 +溶液
分开始快速吸附缓慢趋衡 2阶段 土壤
Hg2 +吸附速率着 NaCl加入降低 知 雨雪
融化 融雪剂中 NaCl进入土壤 原含高 Hg2 +土壤中
Hg2 +流动性增 造成 Hg2 +次迁移 污染
水 河流土壤
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1375338卷 25期 王艳娇等 NaCl Hg土壤中吸附规律动力学影响
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王艳娇 1 2 谭 红2 杨鸿波 2 舒海霞 2 聂 积 1 2 王 天 1 2 锦林 2
(1贵州学化学工程学院 贵州贵阳 5500032贵州省理化测试分析研究中心 贵州贵阳 550002)
摘 通等温吸附试验吸附动力学试验 研究 NaCl贵州万山石阡松桃 德江 江口 5区道路周边混合土壤中 Hg2+吸
附解吸行结果表明 Hg2+土壤中吸附行溶液中加入 NaCl差异 浓度 NaCl作 Hg2+浓度 300
mgL时 NaCl Hg2+吸附促进作 Hg2+浓度 300 mgL时 NaCl Hg2+吸附显示出抑制作 着 NaCl浓度
增加抑制作增强 添加 NaCl Hg2+吸附量降低 6364解吸率 NaCl加入改变 001 molLKNO3 溶液
Hg2+解吸率达 331 ～ 678 001 molLKNO3 +NaCl溶液 Hg2+解吸率达 215 ～ 473 吸附动力学试验结果表明 5
动力学方程拟合 方程相关系数 R2 均 09 吸附程 NaCl增 Hg2+土壤中流动性 Hg2+
迁移转化产生影响
关键词 NaClHg2+吸附 解吸动力学
中图分类号 S153 文献标识码 A 文章编号 05176611(2010)251375004
MercuryAdsorptionandKineticsinSoilInfluencedbyNaClinDeicingSalt
WANGYanjiaoetal (CollegeofChemicalEngineering GuizhouUniversity Guiyang Guizhou550003)
Abstract AninvestigationontheeffectsofNaClonadsorptionofHg2+ inWanshan Shiqian Songtao DejiangandJiangkouinGuizhou
ProvincewascarriedoutusingisothermaladsorptionandkineticexperimentTheresultsshowedthattheadsorptionbehaviourofHg2+ wasdif
ferentwhenNaClwascarriedintosolutionInthemixedsoil NaClenhancedHg2+ adsorptionobviouslywhentheconcentrationofHg2+was
lowerthan300 mgLThereducedeffectwasinfluencedbydifferentcontaminationofNaClTheadditionofNaClmadethemaxadsorption
ofHg2+ decreased6364ThedesorptionrateofHg2+ waschangedbytheadditionofNaClTherateofHg2+ wasbetween331 and
678 in001 molLKNO3 solution butitwasbetween215 and473 in001 molLKNO3 +NaClsolutionTheresultsofkineticex
perimentshowedthatthecharacteristicsofKineticsequationofmercuryadsorptionwereabove09 andtheprocessofadsorptionwasdifferent
ThemobilityofmercurywasincreasedbyNaClanditcouldbroughtHg2+ moving
Keywords NaClMercuryAdsorptionDesorptionKinetics
基金项目 中国然科学基金项目 (20967001)贵 州省科技 攻关项目
(黔科合 SZ字 [ 2008] [ 3010] )
作者简介 王艳娇 (1983 ) 女 辽 宁沈阳 硕 士研究生 研究方
环境化学
收稿日期 20100518
降低冰雪冰点盐称化冰盐融雪剂 (Deicing
salt)[ 1 2] 长期 清道路积雪方法铺洒融雪
剂 ( NaCl)成低 融雪速度快 NaCl越越国
家采 然消道路冰雪时 着温度逐渐升
高 含 NaCl积雪量融化进入道路周边土壤
水环境 造成 盐害 次生灾害 生态环境问题已越越
受国植物 生态环境科学研究者关注 严霞等研究
化学融雪剂浓度麦玉米种子发芽影响[ 3]
渗入土壤融雪剂造成土壤板结 土盐碱化 进造成植
物枯枝甚死亡 世界城市报告融雪
剂植物影响 Eberhard等融雪剂施造成表
水 水 土壤污染甚整流域产生良生态影
响进行研究 [ 4] 少数文献研究融雪剂土壤环境
中重金属迁移影响 Norrstrom研究关融雪剂土
壤环境中 PbCdZnFe迁移率影响 [ 5] 查阅文献
国外鲜针高 Hg背景值土壤 NaCl作 Hg
迁移行研究报道
2008年国贵州遭遇 56年特雨雪凝冻天气灾
害 重灾区 (贵州铜仁 黔南黔东南 )部分高等级公路全
封闭 部分路段结凝达 20 cm 铺洒融 雪剂 (NaCl )
7 775 t冰 贵州万山 石阡 松桃 德江 江口区土壤中
Hg2 +直具较高背景值 研究土壤 Hg2+吸附解吸
特性基础 结合道路铺洒融雪剂情况 分析高浓度 Na+
Cl进入土壤述区公路线周围黄壤中 Hg2 +迁
移行作机制规律
1 材料方法
11 供试土壤 供试土壤贵州高 Hg2 +背景值区混合
黄壤土样 5区土样序编号 1# ～ 5#分万山
区 石阡区 松桃区 德江区 江口区土样
混合土壤样品区 20采样点采土样混合
成 采样深度 0 ～ 20 cm土样基理化性质检测[ 6] 结果
见表 1土样风干 粉碎 分 20目筛备
表 1 土壤基理化性质
Table1 Thepropertiesoftestedsoil
编号
Code pH值
机质
gkg
Organic
matter
CEC
cmolkg
粘粒质量
分数∥
Massfraction
ofclay
Hg2+
浓度∥mgkg
Massfraction
ofHg2+
1# 570 1601 2058 247 0519
2# 580 1607 2032 235 0489
3# 586 1599 1999 259 0506
4# 598 1600 2108 242 0512
5# 601 1603 2084 238 0493
12 试验方法
121 等温吸附试验 称取供试土壤 1000 0 g(±0000 5
g)置离心中 分 2组 ①分加入离子水 NaCl
水溶液 (01 molL)溶剂配制 Hg2 +溶液 浓度分
051020406080100120140 mgL②加入
浓度 NaCl水溶液 (0204060810121416
20 molL)溶剂配制 8 mgLHg2+溶液 土液 [ 7]
1∶10 恒温 (250 ±01)℃振荡 5 h 离心取清液 第
1组吸附 Hg2 +土样立称重 计算出土样中残留液体
积 然 加入离子水 01 molLNaCl水溶液 恒温 (25
责编辑 刘月娟 责校 卢瑶安徽农业科学 JournalofAnhuiAgriSci2010 38(25)1375013753±01)℃振荡 5 h 离心取清液
取测清液 5 ml 加入 1 ml硫尿 抗坏血酸溶液 (硫
尿 抗坏血酸浓 度均 5) 摇匀静 置 20 min AFS
230E双道原 子荧光光度计测 定吸附 解吸衡 溶液中
Hg2 +浓度 C C′ 计算出土样中 Hg2 +吸附量 (X)解吸
量 (X′)土壤 中 Hg2 +等温吸 附解吸 程分 Lang
muir Freundlich Temkin等温方程拟合 试验重复 5次
122 吸 附 动 力 学 试 验 称 取 供 试 土 壤 1000 0 g
(±0000 5 g)置离心中 分加入离子水 NaCl
水溶液 (01 molL)溶剂配制 8 mgLHg2 +溶液 土液
[ 7] 1∶10 恒温 (25 ±01)℃分振荡 05101520
25303540455055606570 h取出 1离
心 离心取清液 AFS230E双道原子荧光光度计测
定 Hg2+浓度 时计算出时间吸附量 (S) 分双
常数方程 Elovich方程 抛物线方程 级动力学方程二级
动力学方程进行拟合 试验重复 5次
2 结果分析
21 NaCl Hg吸附规律影响 图 1知 5种
混合土壤 浓度 NaCl作 Hg2+浓度低 3 mgL时
注 NaCl溶液 w表示添加 NaCl溶液 y表示
NoteThesolutionwithoutNaClisdenotedbywwhilethatwithNaCl
isdenotedbyyThesamebelow
图 1 NaCl土壤中 Hg等温吸附影响
Fig1 InfluenceofNaClonHgisothermaladsorptioninthesoil
NaCl Hg2 +吸附明显影响 Hg2 +浓度高 3 mgL
时 NaCl Hg2 + 吸附 显示出 强烈抑 制作 着
Hg2+浓度升高 抑制作增 图 2知 吸附液中
Hg2+浓度保持变 土壤 Hg2+吸附量着 NaCl浓度
增降低 影响存衡趋势 达衡时土 壤
Hg2+衡吸附量降低
图 2 浓度 NaCl Hg吸附量影响
Fig2 InfluenceofdifferentconcentrationsofNaClonHgiso
thermaladsorption
土壤吸附解吸特性研究中 常助模型描述重金属
土壤中吸附解吸行 [ 8] 进步探讨外源 NaCl
土壤 Hg2 +吸附行影响 采目前广泛应 Langmuir
Freundlich Temkin等温方程土壤 Hg2 +等温吸附程
进行拟合 表 2知 3方程拟合 R2 值均 09
达 001显著水 整体 5种土壤 NaCl
Hg2+溶液中 Hg2 +吸附量 Langmuir方程 Freundlich方
程拟合效果较 R2 值均 098 根 Langmuir方
程拟合计算吸附量添加 NaCl异 溶
液中添加 NaCl 少土壤溶液中 Hg2+吸附量
降低 2572降低 6364
Freundlich方程中 n作土壤重金属吸附作力
强度指标[ 910] n越 表示土壤重金属离子吸附作
越强 表 2知 5种混合土壤 NaClHg2+溶液中 Hg2+
吸附作均离子水 Hg2+溶液中 Hg2 +吸附作
表 2 土壤 2种溶液中 Hg吸附等温特征值
Table2 ThecharacteristicsofHgisothermaladsorptionequationsintwosolutionsinsoil
编号
Code
处理
Treatment
Langmuir方程 Langmuirequation
1S′1Sm′×k×C+1Sm′
Sm′ k R2
Freundlich方程 Freundichequation
Sm′k×C1n
k n R2
Temkin方程 Temkinequation
S′a+b×lgC
a b R2
1# w 240 253000 0999 9 037 100 0999 577 305 0953
y 132 7350 0988 1 532 231 0953 2250 211 0965
2# w 166 0030 0997 8 094 109 0995 768 312 0950
y 82 0052 0979 2 857 115 0972 988 176 0949
3# w 500 0095 0997 6 175 174 0986 797 286 0912
y 182 0305 0960 3 922 199 0965 3230 116 0944
4# w 385 0167 0987 10 752 141 0995 3050 214 0941
y 286 0106 0979 2 358 182 0967 1660 120 0960
5# w 833 0077 0986 12 571 118 0991 1680 326 0943
y 313 0155 0977 5 547 135 0983 1810 181 0922
注S′吸附量(mgkg)Sm′吸附量(mgkg)C衡浓度(mgL)
NoteS′absorption(mgkg)Sm′maximumabsorption(mgkg)Cequilibriumconcentration(mgL)Thesamebelow
22 NaCl Hg吸附解吸关系影响 Langmuir Fre
undlich Temkin等温方程 5种混合土壤 Hg2+等温解
吸程进行拟合 发现 3方程拟合达 001显著水
土壤 2种溶液中 Hg2 +解吸数 Langmuir Fre
1375138卷 25期 王艳娇等 NaCl Hg土壤中吸附规律动力学影响undlich方程拟合结果进行 表 3知 离子水 Hg2 +溶液拟合效果较 Temkin方程拟合效果相
表 3 土壤 2种溶液中 Hg解吸等温曲线拟合特征值
Table3 ThecharacteristicsofHgisothermaldesorptionequationsintwosolutionsinsoil
编号
Code
处理
Treatment
Langmuir方程 Langmuirequation
1S′1Sm′×k×C+1Sm′
Sm′ k R2
Freundlich方程 Freundichequation
Sm′k×C1n
k n R2
Temkin方程 Temkinequation
S′a+b×lgC
a b R2
1# w 124 161 0986 1145 1060 0989 463 594 0953
y 467 1860 0939 3532 1010 0967 3050 2800 0951
2# w 108 158 0991 22850 1160 0996 546 387 0960
y 388 065 0967 6 15100 0810 0970 3320 4100 0972
3# w 168 267 0980 13120 1300 0989 505 361 0983
y 413 061 0946 8 67700 0719 0967 4030 6000 0965
4# w 261 021 0991 12810 1080 0983 420 321 0983
y 703 045 0967 3 34700 0837 0949 2600 3180 0971
5# w 261 089 0988 49510 1190 0974 824 604 0985
y 672 069 0977 16 74100 0717 0969 4920 6430 0945
表 4知 采线性方程 指数方程 幂方程项
式方程拟合 2种溶液相土壤中 Hg2+解吸量 解吸前
吸附量关系效果较 R值均达 99极显著水
NaCl作情况 采 4种方程拟合土壤 Hg2 +
吸附量解吸量关系效果 NaCl作情况
离子水土壤吸附 Hg2 +解吸率达 331 ～ 678
NaCl溶液土壤吸附 Hg2 +解吸率达 215 ～ 473
Langmuir方程计算出 Hg2+吸附量添加 NaCl降
低 图 3知 添加 NaCl Hg2 +解吸量增加
确定土壤离子水 Hg2+溶液中 Hg2+吸持作力较强
表 4 土壤 Hg吸附量解吸量关系
Table4 TherelationofHgdesorptionamountandadsorptionamountintwosolutioninsoil
编号
Code
处理
Treatment
线性方程 Linearequation
ykx+b
k b R2
指数方程 Exponentialequation
yaebx
a b R2
幂方程 Powerequation
yaxb
a b R2
项式方程 Polynomialequation
yax2 +bx+c
a b c R2
1# w 7670 2060 0914 3660 0534 0891 5310 125 0951 25200 20450 14300 1000
y 2880 441 0914 2440 0388 0886 3010 100 0950 4660 5670 2820 0947
2# w 6280 7840 0950 10600 0307 0891 13200 065 0956 17700 14300 164 0997
y 601 1150 0993 1510 0089 0850 182 136 0960 0058 805 2480 0997
3# w 12800 9370 0963 251 1870 0637 1210 350 0763 42600 28900 22500 0999
y 277 3930 0980 4900 0031 0957 2060 052 0973 0014 220 4360 0972
4# w 9360 1810 0939 5620 0646 0823 10700 098 0898 44300 23300 7710 0972
y 536 068 0979 1640 0095 0848 343 116 0935 0130 891 1900 0991
5# w 6680 841 0940 5740 0368 0836 5120 118 0913 14800 16500 15200 0978
y 379 1190 0960 3180 0042 0850 565 092 0933 0006 349 1470 0961
图 3 NaCl土壤中 Hg解吸影响
Fig3 InfluenceofNaClonthedesorptionofHginsoil
23 NaCl Hg吸附动力学影响 图 4知 NaCl
Hg2 +吸附强抑制作 5种土壤离子水 Hg2+
溶液中 Hg2 +吸附程开始吸附衡全程处
稳增长状态 增长幅度 振荡 5 h吸附达衡 土壤
NaClHg2 +溶液中 Hg2 +吸附程开始快速增长 缓
慢趋衡 吸附衡时间 5 h数进行动力学方
程拟合 表 5知 5动力学方程拟合 R2
均 09 2种溶液 种方程拟合
土壤 NaClHg2+溶液中 Hg2+吸附动力学离子
图 4 土壤中 Hg动力吸附趋势
Fig4 KineticsisothermsofHgadsorptioninsoil
水 Hg2 +溶液中 Hg2 +吸附动力学数拟合效果 动力
学方程中 a(斜率 )反映吸附反应速率 [ 11] 拟合
5方程斜率出 5种混合土壤 2种溶液 Hg2+
吸附速率序 土壤离子水 Hg2+溶液中 Hg2 +吸附
速率 >土壤 NaClHg2+溶液中 Hg2 +吸附速率
吸附解吸 动力学试验表明 高 Hg2 +溶液中加入 NaCl
会抑制 Hg2+吸附 低 Hg2 +溶液中添加 NaCl吸附
13752 安徽农业科学 2010年表 5 土壤中 Hg吸附动力学方程拟合方程特征值
Table5 ThecharacteristicsofKineticsequationofHgadsorptioninsoil
编号
Code
处理
Trea
tment
双常数方程
Dualconstantequation
lnSalnt+b
拟合方程
Fittingequation R2
Evolich方程
Evolichequation
Sb+alnt
拟合方程
Fittingequation R2
抛物线方程
Parabolicequation
SSm at12 +b
拟合方程
Fittingequation R2
级动力学方程
Firstorderkineticequation
ln(SSm )at+b
拟合方程
Fittingequation R2
二级动力学方程
Secondorderkineticequation
tqt b+at
拟合方程
Fittingequation R2
1# w y883x4872 0976 y0027 7x182 0951 y783x557 0993 y0046 2x0219 0985 y0003 2x+0000 8 0988
y y1396x609 0978 y0011 4x0996 0942 y179x+0344 0986 y0032 9x133 0936 y0002 4x+0009 3 0923
2# w y147x+553 0992 y452x+248 0964 y495x+188 0983 y0637x+3105 3 0994 y0002 9x+0001 2 0992
y y0686x+436 0995 y986x+645 0953 y316x114 0990 y0349x+0333 0930 y0002 3x+0010 6 0906
3# w y0127x+562 0972 y379x+276 0966 y867x+320 0992 y0732x+363 0975 y0002 8x+0000 9 0999
y y0072 5x+434 0976 y114x+541 0947 y327x145 0979 y0376x+0212 0950 y0002 5x+0009 2 0933
4# w y137x+551 0960 y360x+247 0983 y320x+410 0971 y0079 5x+158 0971 y0003 1x+0001 0996
y y0733x+417 0934 y981x+444 0940 y237x114 0965 y0038 2x0173 0961 y0002 5x+0012 2 0883
5# w y0767x+563 0974 y1534x+275 0962 y281x+834 0996 y074x+231 0990 y0002 6x+0001 1 0997
y y0634x+457 0948 y101x+866 0919 y276x0674 0987 y0308x+0411 0917 y0002 7x+0007 3 0981
显示出促进作 种混合溶液吸附非常复杂 影响素
素相互孤立 首先 盐影响吸附剂
吸附质吸附行素 盐加入影响溶质溶解
度 进影响吸附量 溶解度越低 吸附量越 [12]
素导影响素时 土壤低 Hg2+溶液中 Hg2+吸
附量会着 NaCl加入增 次 加入电解质 促
吸附量增加 加入盐溶液中起电解质作 土壤
吸附 破坏土壤颗粒表面 促进溶质吸附 增吸附
量 影响素时 土壤溶液中 Hg2+吸附量会
增 竞争吸附点位 浓度溶液土壤
间吸附衡浓度 衡吸附量 浓度越 吸附量
越 相吸附剂具吸附力晶格位置数相 具
吸附点位相[ 13] 浓度越 吸附量越 剩余吸
附点位越少 混合溶液中 加入盐溶液中分子组分
增[ 14] 吸附衡时 作电解质盐占吸附剂部分吸
附点位 余空位吸附原溶质 盐溶液中原溶质产生竞
争吸附 Hg2 +浓度较低溶液中 土壤 Hg2 +吸附衡
需吸附点位较少 时吸附盐需吸附点位吸附 Hg2 +
需吸附点位吸附剂具总吸附点位 产
生竞争吸附 Hg2 +浓度较高溶液中 土壤 Hg2+吸附
衡需吸附点位较 时吸附盐需吸附点位吸附
Hg2 +需吸附点位吸附剂具总吸附点位
产生竞争吸附 知 低 Hg2 +溶液中添加 NaCl促进
吸附时 溶解度电解质 2影响素占导位置 高
Hg2 +溶液中添加 NaCl抑制吸附时 竞争吸附点位影响
素导素
关研究[ 15] 解吸量增加解释 Cl迁移力较
强 易重金属离子发生络合作 形成溶水络合物 造
成重金属二次迁移污染 pH值接中性 Cl浓度
60 mmolL情况 NaCl重金属浸提率着 Cl浓度
增增 溶液中加入盐 (NaCl)时 溶液中 Cl浓度增
土壤吸附 Hg2+形成易溶水络合物 Hg2 +解吸
量增 添加 NaCl促 Hg2+解吸量增
3 结
研究表明 5区混合土壤 2种溶剂配制 Hg2 +
溶液等温吸附解吸类似 土壤 2种溶液吸附解吸程
Langmuir Freundlich Temkin等温方程进行拟合
相关系数均达 001显著水 NaCl加入会抑制
土壤 Hg2 +吸附 种抑制作 NaCl浓度增增
相反 NaCl加入增加 Hg2 +解吸量 5区
混合土壤添加未添加 NaCl 2种 Hg2 +溶液吸附动力
学曲线表现出吸附趋势 土壤离子水 Hg2 +溶液
吸附程始终稳缓慢程 NaClHg2 +溶液
分开始快速吸附缓慢趋衡 2阶段 土壤
Hg2 +吸附速率着 NaCl加入降低 知 雨雪
融化 融雪剂中 NaCl进入土壤 原含高 Hg2 +土壤中
Hg2 +流动性增 造成 Hg2 +次迁移 污染
水 河流土壤
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