不同形态氧化铁对黄土性土壤表面性质及铅吸附解吸的影响

发布时间：2017-05-12 10:23

  本文关键词：不同形态氧化铁对黄土性土壤表面性质及铅吸附解吸的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：氧化铁对土壤理化性质有着极为重要的影响,深入研究氧化铁对土壤表面性质及吸附与解吸重金属离子的作用与影响,将极大地促进富含氧化铁土壤的研究与应用,从物质基础解释各类土壤的环境属性与环境能力。本文以黄土母质发育的古土壤、淋溶褐土层和黄褐土为研究对象,采用化学选择性溶提技术去除供试土壤中不同形态的氧化铁,利用Mehlich法研究了去除不同形态氧化铁前后土壤表面电荷的变化情况;通过等温吸附与解吸试验,比较了去除不同形态氧化铁前后铅在土壤上的等温吸附-解吸曲线及吸附-解吸滞后效应等。旨在揭示不同形态氧化铁对黄土性土壤表面性质、铅吸附-解吸的不同作用,为了解铅在土壤中的行为,为揭示铅对生态环境的影响提供科学依据。取得了以下主要结论:(1)不同形态氧化铁对土壤表面性质的影响氧化铁在土壤中的存在形态极大程度上影响着土壤的比表面积和电荷数量,这与氧化铁与层状硅酸盐矿物相互作用有关。去除土壤中不同形态氧化铁后,绝大多数土壤比表面积呈下降趋势,其中去除游离态氧化铁后,土壤比表面积下降最为明显。其中去除游离态氧化铁之后,古土壤、淋溶褐土、黄褐土的比表面积下降的最为明显,分别下降了57.3%、59.8%、49.8%。去除络合态氧化铁会使土壤总负电荷量和永久负电荷量增加,使可变负电荷量的下降;去除无定形态和游离态氧化铁均能使土壤永久负电荷量不同程度地增加,使土壤可变负电荷量有所降低,但对总负电荷量的影响不完全一致。黄土性土壤中无定形态及游离态氧化铁既是土壤颗粒表面永久负电荷的主要掩蔽剂,也是可变负电荷的主要载体。(2)不同形态氧化铁对土壤吸附铅的影响土壤吸附重金属的能力与土壤中氧化铁与层状硅酸盐矿物的相互作用有很大的关系。氧化铁在土壤中的存在状态极大程度上影响着土壤吸附Pb~(2+)的能力,不同形态氧化铁的含量与土壤吸附Pb~(2+)的能力并无显著的相关性。未去除氧化铁的原土壤对溶液中Pb~(2+)的吸附量是随溶液中Pb~(2+)浓度的递增呈现渐进递增趋势,其吸附曲线更符合Freundlich模型。3种原土壤对Pb~(2+)的最大吸附量差异明显,对Pb~(2+)亲和力(KL)差别并不明显,说明供试土壤具有相同的表面化学特性。去除络合态氧化铁淋溶褐土和黄褐土对Pb~(2+)的吸附量分别比对照增加了23.2%和25.8%。去除无定形氧化铁后,3种供试土壤对溶液中Pb~(2+)的吸附量分别比对照增加了43.4%、32.2%和29.0%。去除游离态氧化铁后的古土壤和淋溶褐土与对照相比,对Pb~(2+)的吸附容量分别减小了17.4%和8.1%,而黄褐土则增大了8.3%。用选择性溶提技术分别去除土壤中不同形态氧化铁后,土壤对Pb~(2+)的吸附曲线变化明显,呈现出明显的阶段性吸附特征,特别是在低Pb~(2+)浓度溶液中呈现出了极为明显的吸附量急剧增长阶段,其吸附曲线更符合Langmuir模型。与原土壤相比,去除络合态氧化铁、无定形氧化铁均能不同程度地增加土壤对Pb~(2+)的吸附容量,而去除游离态氧化铁使古土壤、淋溶褐土对Pb~(2+)的吸附容量有所增加,使黄褐土对Pb~(2+)的吸附容量减少。(3)游离态氧化铁对Pb~(2+)解吸特征及滞后性的影响3种黄土性土壤去除游离态氧化铁前后对Pb~(2+)解吸过程也均符合Langmuir模型,解吸等温线与吸附等温线不相重合,吸附-解吸存在着显著滞后性。原土壤对Pb~(2+)的解吸滞后程度大于去除游离态氧化铁土壤的解吸滞后程度。去除游离态氧化铁,可以显著增强吸附态Pb~(2+)的解吸作用,使土壤的解吸滞后性变小。去除游离态氧化铁之后,Pb~(2+)的解吸百分数均大于原土壤Pb~(2+)的解吸百分数。随着溶液中铅浓度的增加,各个土壤的解吸滞后值也在增加。去除游离态氧化铁后土壤的滞后值(或Kd/Ka值)小于原土的滞后值(或Kd/Ka值);黄土性土壤的Pb~(2+)吸附-解吸滞后特征参数(Kd/Ka值)的大小与滞后区面积(Hv值)大小所得结论相一致,再次证实Kd/Ka值作为表征Pb~(2+)离子吸附-解吸滞后性程度判定具有可靠性。
【关键词】：表面电荷 氧化铁 铅吸附 解吸滞后
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 文献综述12-20
• 1.1 土壤中的氧化铁12-14
• 1.1.1 土壤中氧化铁的存在形态13
• 1.1.2 土壤中氧化铁对土壤性质的影响13-14
• 1.2 土壤的表面性质14-16
• 1.2.1 土壤的比表面积及影响因素14
• 1.2.2 土壤的表面电荷14-16
• 1.3 土壤对Pb~(2+)吸附的研究现状16-19
• 1.3.1 土壤中的Pb~(2+)16
• 1.3.2 土壤中重金属元素的环境行为16-17
• 1.3.3 影响土壤中Pb~(2+)的环境行为的因素17-19
• 1.3.4 土壤中的氧化铁对Pb~(2+)的吸附19
• 1.3.5 土壤对重金属离子的吸附-解吸的滞后性研究19
• 1.4 亟待研究和解决的问题19-20
• 第二章 研究内容及方法20-26
• 2.1 研究目的与意义20
• 2.2 研究内容20-21
• 2.3 技术路线21
• 2.4 土壤样品的采集21-22
• 2.4.1 采样地点的选择21-22
• 2.4.2 土样采集方法22
• 2.4.3 土壤样品的前处理22
• 2.5 土样中氧化铁的分步预处理22-23
• 2.6 实验方法23-24
• 2.6.1 Mehlich法测定土壤的表面电荷23
• 2.6.2 土壤比表面积的测定方法23
• 2.6.3 土壤对溶液Pb~(2+)的吸附解吸实验23-24
• 2.6.4 土壤有关性质测定方法24
• 2.7 数据分析与处理24-26
• 第三章 供试土壤的基础性质与分析26-30
• 3.1 土壤的基本理化性质状况分析26-27
• 3.2 供试土壤中各形态氧化铁的含量27
• 3.3 供试土壤的表面电荷27-29
• 3.4 本章小结29-30
• 第四章 不同形态氧化铁对土壤表面性质的影响30-36
• 4.1 去除不同形态氧化铁对土壤比表面积的影响30-31
• 4.2 去除不同形态氧化铁对土壤表面电荷的影响31-34
• 4.2.1 去除络合态氧化铁对土壤表面电荷的影响31-32
• 4.2.2 去除无定形态氧化铁对土壤表面电荷的影响32-33
• 4.2.3 去除游离态氧化铁对土壤表面电荷的影响33-34
• 4.3 讨论34-36
• 第五章 不同形态氧化铁对铅吸附的影响36-45
• 5.1 去除络合态氧化铁对土壤吸附Pb~(2+)的影响37-39
• 5.2 去除无定形态氧化铁对土壤吸附Pb~(2+)的影响39-41
• 5.3 去除游离态氧化铁对土壤吸附Pb~(2+)的影响41-43
• 5.4 讨论43-45
• 第六章 游离态氧化铁对铅解吸特征及滞后性的影响45-50
• 6.1 解吸等温线及吸附-解吸滞后现象45-47
• 6.2 解吸等温线及吸附-解吸滞后性的特征参数47-48
• 6.3 讨论48-50
• 第七章 总结与展望50-52
• 7.1 主要结论50-51
• 7.1.1 不同形态氧化铁对土壤表面性质的影响50
• 7.1.2 不同形态氧化铁对土壤吸附铅的影响50
• 7.1.3 游离态氧化铁对Pb~(2+)解吸特征及滞后性的影响50-51
• 7.2 创新点51
• 7.3 研究不足与展望51-52
• 参考文献52-57
• 致谢57-58
• 作者简介58

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