蔬菜大棚土壤對Pb2+吸附特性

梁聚歡+馬貴

摘要：以固原市清河鎮(zhèn)沙窩村和大灣鎮(zhèn)大灣村兩個地方大棚蔬菜土壤樣品為研究對象，采用平衡吸附法研究了兩種土壤中鉛的吸附特征。結(jié)果表明：沙窩大棚蔬菜土壤對鉛的吸附能力更強(qiáng)，兩處土壤對鉛的吸附平衡均可采用Freundlich等溫吸附方程來擬合。

關(guān)鍵詞：土壤; 鉛 ;吸附特性

中圖分類號：X131.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-9944（2014）12-0167-02

1引言

鉛是環(huán)境中一種主要的重金屬污染元素之一。鉛本身并不是植物生長所必需的元素，植物通過葉子和根系吸收土壤和空氣中的鉛[1]，過多的鉛對植物的影響主要是抑制或異常地促進(jìn)某些酶的活性[2]。鉛在人體內(nèi)積累會引起鉛中毒。農(nóng)田鉛污染本身具有較強(qiáng)的隱蔽性，又由于鉛毒性大、化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)復(fù)雜，對人類生存和可持續(xù)發(fā)展都已構(gòu)成極大威脅[3]，已經(jīng)成為當(dāng)今世界面臨的重大生態(tài)環(huán)境問題之一。

鉛進(jìn)入土壤后，與土體進(jìn)行一系列的物理化學(xué)反應(yīng)而逐漸達(dá)到動態(tài)平衡，其在不同土壤中吸附特性因土壤性質(zhì)，環(huán)境因素的不同而存在很大的差異[4]。土壤對鉛的吸附特性，直接影響土壤溶液金屬離子的濃度和植物對其吸收利用[5]。本論文以固原市清河鎮(zhèn)沙窩村和大灣鎮(zhèn)大灣村大棚蔬菜土壤樣品為研究對象，采用平衡吸附法研究了兩種土壤中鉛的吸附特征，旨對當(dāng)?shù)卮笈锸卟送寥赖墓芾砗铜h(huán)境保護(hù)提供依據(jù)。

2材料與方法

2.1主要儀器

本論文所用主要實驗儀器如表1。

2.2供試土壤

土壤樣品為固原市清河鎮(zhèn)沙窩村和大灣鎮(zhèn)大灣村大棚蔬菜土壤，采樣所用的方法是梅花五點法[6]。

3實驗方法

3.1土壤的基本理化性質(zhì)

將采集來的土樣經(jīng)低溫烘干，用研缽將其充分研磨，經(jīng)過80目的尼龍篩，即可得到所需土壤的樣品。土壤基本理化性質(zhì)均采用常規(guī)分析方法測定[7]。土壤中全鉛的測定采用HF- HClO4-HNO3消煮原子吸收分光光度法。測得土樣的基本理化性質(zhì)如表2。

3.2土壤鉛的吸附量的測定

稱取1.00 g風(fēng)干土于50 mL塑料離心管中，以土液比為1∶25加入含鉛量（以Pb（NO3）2形態(tài)加入）為0、1、5、10、20、50、100、200、300mg/ L的0.01 mol/L的NaN03溶液，振蕩2h，放入25℃恒溫箱中培育22 h，然后以4000 r/min離心5 min，取上清液用原子吸收分光光度計測定鉛含量。根據(jù)所測得的土樣溶液中Pb2+濃度，采用式（1）計算土樣對鉛離子的平衡吸附量。

S= W （C0-C）/m ? ?（1）

式中：S為土樣對重金屬離子的吸附量（μg/g或mg/kg）;C為土樣溶液中Pb2+的平衡濃度（mg/L）;C0為倒入土樣中Pb2+溶液的濃度（mg/L ）;W為倒入土樣中的溶液的質(zhì)量（g）;M為供試土樣的干土質(zhì)量（g）。

3.3土壤等溫平衡吸附模式

研究定量重金屬離子在土壤中吸附規(guī)律常利用等溫吸附模型，常見平衡吸附模式見表3。

4結(jié)果與討論

4.1蔬菜大棚土壤對Pb2+的吸附量

在上述實驗條件下，沙窩村和大灣村土樣中對Pb2+的吸附量與平衡液Pb2+中的濃度的情況如表4。

表4中數(shù)據(jù)顯示，兩處土樣對鉛的吸附量隨著加入鉛離子溶液濃度的增加而增加，而平衡時溶液濃度也基本隨著加入鉛離子溶液濃度的增加而升高。這是因為當(dāng)重金屬離子濃度增大時，它們與土壤表面碰撞的機(jī)會也在增多，因而有較大的吸附機(jī)會，造成土壤對重金屬的吸附量增大。當(dāng)加入鉛離子的濃度為0mg/L時，吸附量為負(fù)值表示土樣中原有的鉛發(fā)生了解吸，加入鉛離子濃度在0～300 mg/L范圍內(nèi)，兩種土樣對加入鉛離子的吸附率均達(dá)到99%以上，加入兩種土樣中鉛離子濃度為300mg/L時，吸附平衡后溶液濃度分別有0.393 mg/L、0.255mg/L，這說明加入土樣中的鉛離子幾乎被完全吸附，可見，兩地區(qū)土樣對鉛的吸附能力都很強(qiáng)，但兩種土樣吸附能力變化趨勢相同，且對鉛的吸附量順序相差不大，對鉛的吸附能力大小依次為：沙窩土樣 >大灣土樣。

4.2土壤鉛吸附曲線的擬合

為了詳細(xì)地研究供試土樣對鉛的吸附模式，將土樣對Pb2+的吸附實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，因0～5mg/L濃度范圍內(nèi)的實驗數(shù)據(jù)受鉛解吸情況的影響，故采用10～300mg/L濃度范圍內(nèi)的實驗數(shù)據(jù)。兩處土樣Freundlich模式和Langmuir模式擬合結(jié)果見表5。

由表5的擬合方程和相關(guān)系數(shù)可以看出，鉛在沙窩和大灣大棚蔬菜土壤土樣上的吸附均可采用Freundlich吸附方程來擬合。

5結(jié)語

對于兩處土樣對Pb2+的等溫平衡吸附實驗，兩種土樣的吸附能力順序基本表現(xiàn)為：沙窩土樣>大灣土樣，并且兩個土壤樣品對重金屬Pb2+的吸附量隨著重金屬溶液濃度的增大而增加;用兩種吸附模式來擬合兩種土樣Pb2+的平衡吸附模型，擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種土樣對Pb2+的吸附用Freundlich模式來擬合較合適;同時可得出，兩種土樣對重金屬的吸附能力均較強(qiáng)。在加入Pb2+離子濃度范圍在內(nèi)，供試土樣幾乎將加入的鉛離子全部吸附，而且均未達(dá)到最大吸附容量，在低濃度范圍（0～50 mg/L）內(nèi)土樣的吸附能力大于高濃度范圍（50～300 mg/L）內(nèi)土樣吸附能力。

參考文獻(xiàn)：

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[7]中國土壤農(nóng)學(xué)會農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會.土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法[M].北京：科學(xué)出版社，1983.endprint