農田灰鈣土中有機質和碳酸鈣對Zn吸附-解吸行為的影響

李 虎，賀 婧，劉 沖，武文飛，楊 超，南忠仁*（.蘭州大學資源環境學院，甘肅 蘭州 730000；.寧夏大學資源環境學院，寧夏 銀川 7500）

農田灰鈣土中有機質和碳酸鈣對Zn吸附-解吸行為的影響

李 虎1，賀 婧2，劉 沖1，武文飛1，楊 超2，南忠仁1*（1.蘭州大學資源環境學院，甘肅 蘭州 730000；2.寧夏大學資源環境學院，寧夏 銀川 750021）

采用序批平衡法，研究了Zn在去除有機質及去除碳酸鈣前后灰鈣土的吸附-解吸行為.結果表明，在試驗土壤中吸附量均隨著加入Zn濃度的增加而增加，且去碳酸鈣土對Zn吸附固定能力明顯低于灰鈣土，即有機質對灰鈣土Zn的吸附影響小于碳酸鈣；去有機質及去碳酸鈣前后灰鈣土對Zn的吸附過程不適合用 Langmuir方程描述，而 Freundlich方程能夠很好地擬合，調整后的決定系數R2′均大于0.90，達到極顯著水平（P＜0.01）；去除有機質和碳酸鈣后灰鈣土對Zn的解吸率都升高，且灰鈣土去碳酸鈣后解吸率略高于去有機質；去除有機質及碳酸鈣前后灰鈣土的解吸量均隨吸附量的升高而升高，且去碳酸鈣土解吸量最大，去有機質土次之，灰鈣土最小；土壤有機質和碳酸鈣對Zn均有較強的絡合吸附效應，能有效降低Zn的遷移活性，從而促進吸附，抑制解吸.

Zn；灰鈣土；吸附-解吸；有機質；碳酸鈣

土壤是農業生產的基本物質條件和生態環境的重要組成部分，但隨著城市化進程的加劇和城市人口密度的增加，越來越多的重金屬排放到了土壤中，造成嚴重土壤污染［1］.且土壤中的重金屬可以進入食物鏈并在生物體內積累放大，對陸生生態系統構成巨大的潛在威脅，并且最終直接危害人類的健康［2］.大多數重金屬在土壤系統中相對穩定，一旦進入土壤，幾乎不會在生物物質循環和能量交換過程中分解［3］，對土壤的理化性質、土壤生物特性產生不良影響［4］.使其污染危害范圍增大，從而威脅到地下水.經研究發現Zn既是動植物正常生長繁殖所必需的微量元素，同時又是重要的重金屬污染元素［5-6］.

土壤的吸附--解吸特征是土壤的重要特征之一，它表征土壤的發生和形成［7］.Zn吸附-解吸能力的大小將直接影響到其在土壤中的遷移轉化［8］，影響Zn吸附的因素很多，例如pH值、顆粒組成、有機質含量、碳酸鈣含量、CEC等［9］，其中有機質和碳酸鈣為較重要的兩個因素.Zn雖為人體必需元素，但大量攝入體內也會導致疾病，特別是對兒童的影響更是不容忽視的，而重金屬Zn的生物毒性和有效性受到Zn在土壤中吸附和解吸行為的直接或間接影響.研究Zn進入土壤后吸附解吸的行為，可為人工控制和調節環境中Zn的水平提供參考依據，對農業生產和環境保護都具有一定的實際意義.目前已有大量關于Zn在西北其他地區土壤中的吸附-解吸的行為的研究，研究發現有機質主要是通過改變土壤表面負電荷數量以及與Cd2+發生不同的化學反應而起作用，碳酸鈣含量較高的土壤對Zn有更大的吸附容量和強度［10］.但對于寧夏農田灰鈣土的研究相對較少，尤其是關于土壤成分包括有機物和無機礦物，對寧夏農田灰鈣土中Zn吸附-解吸行為影響的研究基本為空白.因此，本研究選用寧夏吳忠市農田灰鈣土，通過研究Zn在灰鈣土去有機質及碳酸鈣前后的恒溫吸附-解吸實驗，闡明Zn 在灰鈣土中的吸附-解吸行為受有機質和碳酸鈣影響特征，及其影響作用機制.以期為防治及修復寧夏耕地土壤重金屬Zn污染土壤環境及制定Zn在寧夏耕地土壤中的環境容量和遷移轉化提供了可靠的依據.

1 材料與方法

1.1 供試土壤

土樣采自寧夏吳忠市紅寺堡區紅城水村，（106°22′57″E；37°13′8″N）深度0～20cm；采樣時間2012年10月28日.采回后鋪在塑料薄膜上于自然陰涼處風干，壓碎，剔除石塊等異物，過2mm尼龍篩備用.其基本理化性質為：pH=8.65（水土比為1：2.5），有機質含量71.2g/kg，碳酸鈣含量12.50％；去碳酸鈣后pH=7.12；Zn的背景值45.64mg/kg；灰鈣土Zn含量為51.3mg/kg.

1.2 試驗設計

本試驗采用序批平衡法，先前的研究表明，Zn加入土壤后在22h內均能達到吸附和解吸平衡，所以本試驗設定的吸附和解吸時間均為22h.試驗在土壤原始 pH值下進行，設定試驗溫度為（25±0.5）℃.根據長期對灰鈣土中Zn含量的調查，對出現的最大濃度作適當延伸，確定為試驗設計的9個處理水平.以0.01mol/L的CaCl2為背景電解質溶液配制不同濃度的Zn2+溶液.其濃度分別為10，20，40，80，120，160，240，320mg/L（溶液的pH值調至土壤本身pH值），同時設置對照TS0.1.3 試驗方法

有機質的去除：分別取上述風干、過20目篩后的土壤，加入30％的H2O2溶液，充分攪動土壤，使有機質分解，待樣品中不再有氣泡生成時，再加入少量H2O2溶液，重復進行3次，經風干、過20目篩后貯藏備用；碳酸鈣的去除：參照Jiao等［11］方法，將土壤樣品用pH=5.0NaAC-HAC緩沖液反復處理，除去碳酸鹽直至酸檢無CO2氣泡反應為止，用去離子水反復洗滌去除多余的緩沖液后，加入0.5mol/L CaCl2溶液處理制成鈣飽和土壤，再用去離子水反復洗滌至用AgNO3檢驗無白色沉淀為止，將此土樣烘干后備用.

吸附解吸試驗：稱取各土樣1.000g于100mL聚乙烯離心管，各離心管按1：20土水比依次加入上述不同濃度Zn離子系列溶液20mL，每個土樣重復3次加入.土壤樣品和溶液混合后在25℃下振蕩2h，在4000r/min下離心10min，過濾，將上述等溫吸附試驗離心后的供試樣品加入20mL0.01mol/LCaCl2，振蕩24h（25℃，200r/min），離心10min（4000r/min），用定量濾紙過濾上清液.用原子吸收光譜儀（Thermo Fishier，SOLAAR M6）測定溶液中Zn元素含量，用差減法計算土壤Zn的吸附量和解吸量.

1.4 分析測試

土壤pH值用酸度計（pH211型）測定，固液比為m：V=1：2.5，有機質含量采用水合熱重鉻酸鉀氧化-比色法測定［12］；碳酸鈣的測定采用KMnO4滴定法［13］；總Zn用王水-高氯酸三酸消解法提取［14］，實驗過程中所有實驗設置3組平行、空白樣、GSS-1標準土樣進行質量控制，誤差控制在5％以內.然后用原子吸收光譜儀（Thermo Fishier，SOLAAR M6）測定.試驗所用試劑均為優級純，所用器皿在使用前均用10％硝酸浸泡24h后依次用自來水和去離子水洗滌至凈.

1.5 數據處理

所得數據采用Microsoft Excel 2007和SPSS 19.0進行統計分析、作圖.

2 結果與分析

2.1 灰鈣土對Zn的吸附特性

圖1為供試土樣對Zn的吸附等溫線，由圖1可知，3種供試土壤對Zn的吸附量存在著較大差異，但Zn的吸附量均隨著平衡溶液中Zn2+濃度的增加而增加，且增加速率逐漸增大.灰鈣土與去有機質及去碳酸鈣土相較對Zn的吸附量較大，且在Zn初始濃度為320mg/L時，灰鈣土、去有機質土、去碳酸鈣土對Zn的吸附量分別為6375.323，6355.341，6341.107mg/kg，由吸附等溫線的形狀的情可以推斷出，即使在試驗設計的最大Zn初始濃度的加入條件下，3種土壤對Zn的吸附量也未達到最大值，即吸附量飽和.

圖1 供試土樣對Zn的吸附等溫線Fig.1 Adsorption isothermal of zinc in tested soils

2.1.1 有機質對Zn吸附量的影響 由圖1可以看出，灰鈣土去有機質之后，對Zn的吸附量減小，并且降幅隨著吸附平衡Zn濃度的升高而增加，但幅度不大，這表明有機質可以促進土壤對Zn的吸附.原因可能是土壤有機質中的極性基團如羧基、羥基等使土壤表面帶有大量的負電荷，從而增強對Zn的靜電吸附；另外，焦文濤等［15］研究發現有機質中的腐殖質是土壤中重要的絡合劑，與Zn2+絡合形成穩定的化合物，從而增強其吸附固持能力，與本文研究結果一致.去除有機質后，灰鈣土在初始濃度（120～320mg/L）范圍內，對Zn的吸附率在99％以上，但吸附飽和點未出現；與未去除有機質前相比，灰鈣土對Zn的吸附量顯著減少.為了更好地描述兩種土壤對Zn的吸附過程，本文選用Freundlich型和Langmuir型吸附等溫模型對試驗數據進行擬合，建立吸附等溫線方程，結果見表1.從可決系數來看，Freundlich型吸附等溫線方程適合描述土壤對重金屬Zn吸附過程，而Langmuir型吸附等溫線中Qm和K2為負值，表明該方程不適合用來描述.由表1可見，土壤去除有機質后，灰鈣土Zn吸附Freundlich模型的K1值顯著降低，說明土壤去除有機質后灰鈣土對Zn的吸附能力明顯降低，即土壤有機質可能是影響Zn吸附的一個重要因子.

2.1.2 碳酸鈣對Zn吸附量量的影響 從圖1可以看出，去除土壤去碳酸鈣后，灰鈣土對Zn的吸附量也相對減小，并且降幅比去除有機質土壤的降幅大，即除碳酸鈣組分以后，土壤對Zn吸附量比去有機質小，說明碳酸鈣組分可能是石灰性土壤吸附Zn的主要載體［16］.

灰鈣土去除有機質及碳酸鈣后對Zn的吸附均可用Freundlich方程來描述，相關系數達到0.913.由表1可見土壤去除碳酸鈣后，灰鈣土Zn吸附Freundlich模型的K1值顯著降低至1508.69dm3/kg，表明去除碳酸鈣后灰鈣土對Zn的吸附量也明顯降低，且去除碳酸鈣K1小于去除有機質的，說明土壤碳酸鈣對Zn吸附的影響可能比有機質大.

Freundlich方程中的n-1值可以作為土壤對重金屬離子吸附作用的強度指標［17］，n-1值愈小，則表示土壤對重金屬離子吸附作用力愈大.原碳酸鈣土壤n-1（3.04）值均小于去碳酸鈣及去有機質的，說明去除碳酸鈣及有機質后土壤吸附Zn2+的作用力變小.

表1 供試土樣對Zn的吸附等溫式Table 1 Freundlich parameters and Langmuir parameters for zinc by tested soils

2.2 灰鈣土對Zn的解吸特性

龍新憲等［18］研究發現土壤表面Zn的解吸具有重要的生態意義，因為解吸量的多少，可以表征在一定條件下對地下水、土壤生物、以及作物吸收Zn的潛在風險，且也可以了解到土壤中的Zn是否能達到生物及作物的正常生成代謝.圖2為去有機質和碳酸鈣灰鈣土前后對Zn的解吸量及解吸率隨Zn初始濃度的變化情況.本研究采用0.01mol/L的CaCl2作為解吸劑.

2.2.1 有機質對Zn解吸量的影響 由圖2可知，隨著Zn初始濃度的升高，去有機質前后灰鈣土對Zn的解吸量均持續增大，但增加的速率整體上在下降.去有機質后灰鈣土對Zn的解吸量增大，與吸附量恰好相反，且無論去除有機質與否Zn的解吸量相對吸附量均很少，說明灰鈣土無論是否去除有機質對Zn的吸附滯后作用都比較強，可能是因為Zn的吸附主要以專性吸附為主，被吸附的Zn很難被解吸，與Wu等［19］研究結果相似.

還可以看出隨Zn初始濃度的升高，去除有機質前后Zn的解吸率均持續減小，且Zn初始濃度為80～320mg/L時灰鈣土對Zn的解吸率與灰鈣土的解吸率基本重合，10～40mg/L時去有機質土對Zn的解吸率均大于灰鈣土，去有機質前后Zn的解吸率均不超過4.07％.可見，去除有機質前后灰鈣土吸附的Zn均僅有很少的部分被解吸.2.2.2 碳酸鈣對Zn解吸量的影響 圖2顯示，隨著Zn初始濃度的升高，去碳酸鈣前后灰鈣土對Zn的解吸量均持續增大，但速率增加的趨勢整體下降.總的來看，去除碳酸鈣后灰鈣土對Zn的解吸量增大.且無論去碳酸鈣與否Zn的解吸量相對吸附量均很少，這與去除有機質的趨勢一樣，可能因為碳酸鈣中有跟Zn2+相似離子半徑的Ca2+及碳酸鈣表面吸附位點的高親和力使其對Zn有較高的親和力，此外，Li等［20］研究發現由于碳酸鈣的存在土壤pH值較高與重金屬離子形成ZnOH+、CdOH+等離子使土壤中吸附的重金屬離子不容易被解吸，與本研究結果相同.可能是因為兩種土壤中都含有較高的碳酸鈣.

圖2 供試土壤對Zn的解吸量與解吸率Fig.2 Desorption and desorption rate of zinc in tested soils

同時從圖2還可以看出，土壤去除有機質后解吸量在吸附量較小時低于去碳酸鈣土，而初始濃度增大到120mg/L解吸量就高于去碳酸鈣土，但總體來看去有機質土解吸量大于去碳酸鈣土和原灰鈣土，而解吸速率3種土壤基本一樣，去有機質土、去碳酸鈣土、灰鈣土的解吸率分別為1.65％、1.71％、1.21％.原因可能是因為，石灰性灰鈣土含有較高的碳酸鈣，而碳酸鈣含量可以影響土壤對水溶性有機物的吸附，且水溶性有機物是吸附重金屬離子的重要載體.所以去除碳酸鈣后解吸率比去有機質稍高.

2.3 灰鈣土對Zn的解吸與吸附的關系

去除有機質及碳酸鈣前后灰鈣土的解吸量和解吸率均隨Zn2+吸附量的增加而增加，且兩者之間呈極顯著的正相關關系（P＜0.001），去除有機質及碳酸鈣前后灰鈣土對Zn2+的解吸量和吸附量之間的變化情況見圖3.

圖3 供試土樣Zn的解吸與吸附的關系Fig.3 Relationship between desorption and adsorption of zinc in tested soils

由圖3可知，3種不同土壤中解吸量和吸附量的關系來看，3種土壤對Zn的解吸量均隨吸附量的增加而增加，但增加的幅度非常小.且隨著吸附量的增大，去有機質土的解吸量最大，去灰鈣土次之，原灰鈣土最小.由此可以看出，3種土壤對Zn吸附大多可能是不可逆吸附.這也證實了崔桂芳等［21］的研究，即土壤對Zn的吸附除了物理吸附以外，其中包含較強的化學吸附和物理化學吸附，且隨有機質和碳酸鈣含量的提高，土樣對Zn的物理化學和化學吸附性能提高，即有機質和碳酸鈣含量較高的土壤解吸能力可能更弱.

3 討論

3.1 灰鈣土對Zn的吸附

土壤中有機物質和碳酸鈣與重金屬相互作用及其作用機理的研究一直深受研究者所重視，這些研究是全面了解重金屬在環境中行為的重要組成部分［22］.Naidu等［23］研究發現土壤有機質不僅影響土壤重金屬的積累，而且能與重金屬元素形成絡合物，影響各形態重金屬的遷移轉化，進而影響土壤重金屬的吸附量.Strawn等［24］研究發現土壤對重金屬的吸附作用通常分為專性吸附和非專性吸附，且Zn的專性吸附能力較強.Impellitteri［25］認為有機質是土壤中可變電荷的主要來源，帶有大量永久負電荷，可以與帶正電荷的Zn2+發生靜電吸附作用，增強Zn的吸附能力.Heredia等［26］發現土壤有機質中有許多極性原子團，可呈現一定的極性，特別是腐殖酸中的羧基、酚羥基、羰基、銨基和甲氧基等，對土壤表面負電荷量有重要貢獻.對去除有機質和碳酸鈣后灰鈣土對Zn的吸附進行Langmuir和Freundlich方程擬合，結果見表1，兩種方程的相關系數都超過0.90，且達到顯著水平.從可決系數來看，Freundlich型吸附等溫線方程適合描述土壤對重金屬Zn吸附過程，而Langmuir型吸附等溫線中Qm和K2為負值，則不適合用來描述，可能是因為這可能與Langmuir模型適用于較大的濃度范圍有關［27］，而本實驗設定的Zn濃度范圍比較小（10～320mg/L）.

Freundlich模型中K1被認為是衡量土壤對Zn吸附力大小的一個重要參數，張增強等［28］研究認為溶質和吸附劑表面脫落溶劑分子的數量與吸附束縛力的強弱有關，因此1/n值可以作為吸附親和力的指標，1/n值愈小，表示土壤對重金屬離子的吸附作用力愈大，供試土壤的K1值和在最大Zn濃度（320mg/L）加入條件下所得到的最大吸附量大小順序基本一致［29］.但是與表示吸附能力強弱的K1值不同的1/n是土壤對重金屬離子吸附作用親和力的指標，說明土壤對重金屬Zn的親和力大并不能說對Zn的吸附量大；土壤對重金屬鎘的吸附能力大，也并不意味著對重金屬的親和力也大［30］.由表1可以發現，去除有機質后K1的值小于原灰鈣土，說明有機質的去除對灰鈣土表面性質可能有很大的影響，主要原因可能是減少了土壤表面陽離子交換點位，從而使Zn2+的吸附量和吸附強度大幅下降［31］.陳同斌等［32］研究發現土壤有機質具有大量不同的功能團、較大的土壤表面積和較高陽離子交換量（CEC），它們通過離子交換、表面沉淀和表面絡合三種方式增加土壤對重金屬的吸附能力，影響了重金屬的歸宿，所以有機質含量高的土壤對重金屬的吸附量較高；去除碳酸鈣后K1的值也小于原灰鈣土，說明碳酸鈣可能促進了土壤對重金屬的吸附能力與Yuan等［33］研究結果一致，可能是因研究的土壤均為碳酸鈣含量較高的土壤，能為重金屬吸附提供一定的載體；且去碳酸鈣后K1比去除有機質小，表明碳酸鈣對土壤吸附重金屬貢獻可能比有機質大.研究發現碳酸鈣作為重金屬污染土壤改良劑之一，其改良作用主要表現在于碳酸鈣能提高土壤的pH值.土壤pH值直接控制著重金屬氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽的溶解度，重金屬離子半徑的形成，有機物的溶解及土壤表面電荷的性質；且碳酸鈣含量越高，土壤對水溶性有機物吸附作用越強，因而在重金屬吸附過程中起著主導作用［34］.因此可以說明碳酸鈣和有機質對重金屬吸附的影響是相互影響的，碳酸鈣含量越高可能促進有機質對重金屬的吸附.

3.2 灰鈣土對Zn的解吸

由圖2可以看出，隨著Zn初始濃度的升高，去除有機質及碳酸鈣前后灰鈣土的解吸量均持續增大，但解吸量很少，解吸率不超過4.07％；且解吸率都隨平衡濃度的升高而下降，可能是灰鈣土為干旱區石灰性土，對Zn的吸附點位主要以高能位為主而因而不易被解吸［35］，這部分Zn對植物一般是沒有生物有效性的.胡小娜等［36］研究發現不同離子在不同土壤中的吸附機理不同，可分為專性吸附和非專性吸附.非專性吸附，也稱物理吸附，這種吸附主要是重金屬離子通過庫侖作用力與土壤結合，速度較快，容易被中性鹽、緩沖液或稀酸等所解吸［37］，專性吸附也稱化學吸附或強選擇性吸附，是指在吸附自由能中非靜電因素的貢獻比靜電因素的貢獻大的吸附，專性吸附中金屬離子在土壤顆粒表面沉淀或與鐵錳氧化物共產生沉淀，不易被解吸.由此可知，本研究灰鈣土對Zn的吸附可能主要是專性吸附，只有少部分被解吸.由圖2還可以發現，隨Zn初始濃度的升高，去碳酸鈣后解吸量大于原灰鈣土，但小于去有機質土解吸量，即解吸量去有機質土最大，去碳酸鈣次之，原灰鈣土最小.可能是因為土壤中含有大量的膠體顆粒，些膠體有有機膠體、無機膠體、有機/無機復合膠體，它們具有很大的表面積和表面能，使土壤具有很好的專性吸附性能［38］.雖然土壤有機質含量、pH值、黏粒含量以及土壤中的碳酸鈣含量均可影響土壤對重金屬的吸附容量，但是從供試不同碳酸鈣含量的土壤對重金屬的吸附解吸數據上可以看出，影響灰鈣土重金屬吸附解吸的主要因素仍然是土壤中的碳酸鈣含量，因為碳酸鈣含量的高低可以影響土壤有機質含量、pH值、黏粒含量［39］.

3.3 灰鈣土對Zn的解吸與吸附的關系

從圖3可以看出，隨著Zn初始濃度的升高，去有機質及碳酸鈣前后灰鈣土的解吸率均持續減小，且對Zn的解吸量隨著灰鈣土中Zn吸附量的增加而增加，并呈顯著正相關關系（P＜0.001），表明灰鈣土中Zn的解吸過程與吸附行為密切相關.為了定量地了解去有機質及碳酸鈣前后灰鈣土對Zn解吸量與解吸前吸附量的關系，對其解吸量和吸附量進行不同函數類型進行擬合和篩選，結果表明二次函數是描述灰鈣土對Zn解吸量和吸附量關系的最佳函數（P＜0.001）.

表2 吸附量和解吸量之間的關系模擬方程Table 2 Simulation equations of relationship between desorption and adsorption of zinc in tested soils

由表2可見，去有機質及碳酸鈣前后灰鈣土對Zn的解吸量和吸附量顯著相關（P＜0.001），且呈開口向下的拋物線，即意味著隨著初始Zn濃度的增加，去有機質及碳酸鈣前后灰鈣土對Zn的解吸量的增加速率為先升后降.表2顯示，去有機質及碳酸鈣前后灰鈣土對Zn解吸量和吸附量關系的最佳函數為開口向下的二次冪函數，說明在吸附量較低時，大部分Zn可能被高能量點位所吸附，解吸劑中性鹽、緩沖液或稀酸等很難將其解吸下來；但當吸附達到飽和時，由于專性吸附點位的逐漸減少，Zn的吸附大多以非專性吸附為主，因此土壤吸附的重金屬穩定性降低，易于解吸，從而解吸量也隨之增加［40］.從圖3可以看出，隨吸附量的增加，去有機質及碳酸鈣后灰鈣土吸附量均高于原土.可能是因為有機質是土壤中可變電荷的主要來源，且有機質中的酚羥基羧基或通過共價鍵或配位鍵進行吸附和絡合，使Zn2+的吸附主要以靜電吸附，專性吸附及沉淀吸附為主，這與董長勛等［41］的研究結果一致.可能是因為研究的土壤中的有機質大部分以有機膜被覆或以有機顆粒的形式與土壤中的氧化物、黏土礦物等無機顆粒相結合形成有機膠體和有機—無機復合膠體，從而增加了土壤的表面活性和表面積，使得土壤的吸附能力隨有機質的增加而增加［42］.

通過灰鈣土對Zn的吸附解吸特性可以推斷，當外源濃度較低的Zn進入灰鈣土后將迅速固定，降低了Zn的有效性，可以一定程度的減小植物所受到的傷害，而且也能補充生物體對微量元素的需求，使得生物體正常生長；但當有較高濃度的外源Zn進入灰鈣土時，土壤的吸附作用只能暫時避免通過食物鏈導致對人體健康危害的可能，隨Zn在灰鈣土中由于吸附積累含量不斷增大，最終達到在總量上飽和后，一旦環境條件變化，導致的生態風險將會變得更大.因此，需要開展更多的研究工作，弄清Zn在灰鈣土中的遷移規律，一方面，我們可以了解土壤中Zn的含量是否可以滿足生物體正常生成代謝，另一方面也可以防治和修復農田土壤Zn含量過高而造成的污染，從而保護人體健康［43］.

4 結論

4.1 在試驗濃度范圍內，Zn在去有機質及去碳酸鈣前后灰鈣土吸附量均隨著加入Zn濃度的增加而增加，且去碳酸鈣土對Zn吸附固定能力明顯低于灰鈣土和去有機質土，即有機質對灰鈣土Zn的吸附影響小于碳酸鈣；

4.2 去有機質及去碳酸鈣前后灰鈣土對Zn的吸附過程不適合用Langmuir方程描述，而Freundlich方程能夠很好地擬合，調整后的可決系數R2’均大于0.90，達到極顯著水平（P＜0.01）；

4.3 去除有機質和碳酸鈣后，灰鈣土對Zn的解吸率均升高，且灰鈣土去碳酸鈣后解吸率略高于去有機質；去除有機質及碳酸鈣前后灰鈣土的解吸量均隨吸附量的升高而升高，且隨著吸附量的增大，去碳酸鈣土解吸量最大，去有機質土次之，灰鈣土最小；

4.4 土壤有機質和碳酸鈣對Zn均有較強的絡合吸附效應，能有效降低Zn的遷移活性，從而促進吸附，抑制解吸.

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Effect of organic matter and calcium carbonate on behaviors of zinc adsorption-desorption on/from Ningxia farmland sierozem soils.

LI Hu1，HE Jing2，LIU Chong1，WU Wen-fei1，YANG Chao2，NAN Zhong-ren1*（1.College of Earth and Environmental Sciences，Lanzhou University，GanSu Lanzhou 730000，China；2.College of Earth and Environmental Sciences，Ningxia University，Yinchuan 750021，China）.China Environmental Science，2015，35（6）：1786～1793

The laboratory batch experiments were conducted to studied the effect of organic matter and calcium carbonate on adsorption-desorption behaviors of zinc of sierozem soils in Ningxia farmland.The results showed that the adsorption capacity increased with increasing initial zinc concentrations in the sierozem.The adsorption capacity of zinc in soils removed calcium carbonate were lower than that with calcium.Organic matter had weaker effect on adsorption behaviors of zinc in sierozem soils than calcium carbonate.The adsorption process of zinc could be well described by Freundlich equation than Langmuir equation in different organic and carbonate content sierozem soil.The adjusted coefficient of determination R2'were greater than 0.90，reached a significant level（P＜0.01）.The desorption rates of zinc in the sierozem soil increased after removal of organic matter and calcium carbonate，and the desorption rate of soils removed calcium carbonate was slightly higher than the soils removed of organic matter.The sorption increased with the increasing adsorbance after removal of organic matter and calcium carbonate，and the sorption of the soils removed calcium carbonate was maximum，followed by the the soils removed organic matter，and the sorption of sierozem soils was minimum.The organic matter and calcium carbonate in soils could effectively reduce the migration activity of zinc for effect of complexation adsorption，leading to promoting the adsorption and inhibiting the desorption of zinc.

zinc；sierozem soil；adsorption-desorption；organic matter；calcium carbonate

X

A

1000-6923（2015）06-1786-08

李 虎（1990-），男，寧夏中衛人，蘭州大學資源與環境學院碩士研究生，主要從事重金屬污染過程與修復研究.

2014-11-18

國家自然科學基金項目（NSFC 51178209、NSFC 91025015）；蘭州大學中央高校基本科研業務費專項資金項目（lzujbky-2014-279、lzujbky-2014-208）

* 責任作者，教授，zhongrennan@126.com