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摘 要

目前，土壤重金属污染严重。研究土壤对重金属离子的吸附机理及其影响因素可以为研究重金属离子在水土界面间分布及重金属在土壤中的迁移、形态提供实验数据，从而在源头防治重金属污染。本文中以风干土样与CdCl2溶液为原材料，研究了溶液初始浓度、pH值和吸附实验时长对土壤吸附Cd2 的影响。实验发现随着溶液初始浓度的增高，吸附量逐渐曾高，吸附率逐渐下降；酸性环境中土壤对Cd2 的吸附量几乎不变，中性、碱性环境中，吸附量随着溶液pH值的增高而增高；随着吸附实验时长的延长，土壤对Cd2 的吸附量先下降再上升。同时本实验以腐殖酸为土壤改良剂，研究了腐殖酸对土壤吸附Cd2 的影响。随着土壤样品中腐殖酸质量逐渐增长，吸附量曲线呈增长趋势。

关键词：土壤 吸附 镉离子 腐殖酸

Abstract

Nowadays, heavy metal pollution in soil is serious. Studying the adsorption mechanism of heavy metal ions by soil and its influencing factors can provide experimental data for studying the distribution of heavy metal ions between soil and water interfaces and the migration and morphology of heavy metals in soil, so as to prevent and control heavy metal pollution at the source. The effects of initial concentration, pH value and the oscillation time of the adsorption experiment on the adsorption of Cd² by air-dried soil samples and CdCl₂ solution were studied in the paper. The experimental results showed that along with the rose of the initial concentration of the CdCl₂ solution, the adsorption capacity rose by degrees and the adsorption rate went down gradually; in neutral and alkaline surroundings, the adsorption capacity rose with the went up of pH value of the solution; with the prolongation of the adsorption test, the adsorption capacity of Cd² in soil dropped first and then rose . Meanwhile, humic acid was used as a soil modifier to research the effect of it on soil adsorption of Cd^{2 .}，with the rise of humic acid quality in soil samples, the adsorption capacity curve showed an increasing trend.

Keywords: Soil adsorption cadmium humic acid

目录

第一章 文献综述 1

1.1 土壤吸附重金属研究背景 1

1.2土壤重金属污染简介 1

1.2.1土壤重金属污染现状 2

1.2.2土壤重金属污染的特点及性质 2

1.2.3 土壤重金属污染的来源 3

1.2.4土壤重金属污染的危害 3

1.3土壤吸附重金属研究概况 4

1.3.1土壤吸附重金属机理研究 4

1.3.2土壤重金属吸附的影响因素研究 4

1.4土壤修复技术简介 5

1.4.1常见土壤修复技术 5

1.4.2 腐殖酸对土壤修复的影响 5

1.5本文研究内容及目的 6

第二章 土壤吸附Cd² 实验原料及方法 6

2.1实验药品 6

2.2实验仪器 7

2.3实验步骤 8

2.3.1土壤、腐殖酸预处理 8

2.3.2配制溶液 8

2.3.3实验样品准备 9

2.3.4吸附实验实验步骤 11

2.4 镉标准曲线绘制 11

2.5数据分析 12

第三章 结果与分析 12

3.1初始浓度对土壤吸附Cd² 的影响 12

3.2 pH对土壤吸附Cd² 的影响 13

3.3吸附时间对土壤吸附Cd2 的影响 14

3.4腐殖酸含量对土壤吸附Cd2 的影响 15

第四章 结论 16

参考文献 18

致谢 21

第一章 文献综述

土壤吸附重金属研究背景

土壤是自然环境中极为重要的组成部分，也是人类生存的基础，许多工、农业活动都需要依靠土壤。但近年来，我国土壤重金属污染问题愈加严峻。中国工业的高速发展已对土壤环境造成一定的危害。在农业土壤中，重金属的存在日益受到关注，因为它们有可能以不易溶解的形式累积，转化为溶液，使地下水和作物质量恶化。2011年国务院正式批复《重金属污染“十二五”规划》，防治规划控制五种重点重金属污染物（Pb、Hg、Cd、Cr、As），并已取得一定成效但仍然不容乐观，同时据环境保护部和国土资源部2014年联合公布的《全国土壤污染状况调查公报》，我国土壤污染总超标率高达16.1% ，其中无机污染占比最大，为全部超标点位的82.8%，而无机污染物中，重金属污染为首要的污染物，尤其是镉（Cd）。^[1]耕地点位超标率高达19.4%。^[2]

土壤中的重金属污染对人类产生巨大危害，重金属可以通过污染土壤进一步使粮食作物等收到污染，进而通过食物链对人体造成巨大伤害^[3]。同时，据统计，近年来因土壤重金属污染导致粮食减产量约为一千多万吨，^[4]总体约造成200亿元以上经济损失。^[5]因此，解决土壤重金属问题刻不容缓，也是我国可持续发展的必然要求。

1.2土壤重金属污染简介

重金属是生态系统的自然组成部分，许多金属对生物体而言是必不可少的。但当它们的含量超过一定值时，它们就会成为环境的污染物。土壤中重金属含量是全球环境质量的重要指标。重金属离子是土壤中最具毒性的无机污染物，尤其是指高毒性的铅、镉、汞、铬、砷以及毒性较低的铜、锌、镍。由于土壤处于陆地生态系统中无机界与生物界中心，无时无刻不与大气等其他环境间进行物质交换，最终导致重金属污染物大都沉积于土壤中。^[6]土壤重金属污染也是一个全球性的环境问题，因为金属可以直接从一系列人为活动中积累，也可以间接从采矿活动、含水层氧化或酸雨导致的天然金属迁移中积累。^[7]

1.2.1土壤重金属污染现状

目前我国农业用地受到污染较为严重，2000年《中国环境状况公报》与2014年《全国土壤污染状况调查公报》均显示我国耕地土壤重金属超标状况严重。^[2]2000年对河南省110份土壤均有检测出重金属。至2012年统计，我国总耕地面积1.216亿公顷中受重金属污染的土壤约有2000万公顷，约占总面积的1/6，根据近年来相关数据统计可知，湖南省受到重金属污染土壤约占全省总耕地面积的23.7%，同时有资料显示，陕西地区耕地重金属污染面积已过半，且以中度、重度为主，西安蓝田金属冶炼厂周边土壤镉含量是国家土壤环境质量标准的36.349倍，由此可见，我国目前土壤重金属污染状况不容乐观。^[6]

1.2.2重金属对土壤污染的特点及性质

土壤重金属污染具有隐蔽性、滞后性、积累性、地域性，^[3]同时还具有普遍性与不可逆性。^[6]即土壤受重金属污染后无明显特征，只有在其对人类产生危害后才能被发现，同时土壤没有大气等环境的良好流通性，若依靠土壤的自身修复能力，则需要100年以上才能恢复，这导致重金属污染严重地区的重金属积累逐渐增多。这使土壤污染治理变得成本高，周期长。^[8]

由于土壤中重金属主要为铅、镉、汞、砷、铬，其化学性质主要取决于原子的电子层结构。因此土壤中的重金属有两个特点：（1）重金属在土壤中存在的形态以及价态多变，形态、价态的改变往往会影响土壤对重金属的吸附情况甚至是重金属的毒性强弱，如六价镉的毒性高于三价铬几十倍；（2）重金属离子的络合能力强，土壤颗粒表面存在很多活性基团如羟基等，可以和金属离子生成螯合物，有一些螯合物可溶于水，进入地下水后可扩大重金属污染的范围。^[1]

1.2.3 土壤重金属污染的来源

我国土壤中重金属主要来自于人类的活动，其中有三个主要来源：1.工业生产活动2.农业生产活动3.交通运输。^[2]首先，许多工业生产中重金属必不可少，尤其是冶金、发电等工厂，同时工业生产也无法避免产生排放入环境中的三废，最终导致生产原料中的重金属进入环境，在土壤中积累。其次，水资源的污染导致人们不可避免的使用被重金属污染的水灌溉耕地，同时农业中的无机肥料中也含有大量的重金属。最后，随着城市中车辆的增多，汽车尾气也不可避免的增多。资料显示，对汽车尾气中的颗粒物分析可知里面重金属含量有：37%的铅、22.6%的铬、3.2%的镉和一些其他重金属。^[9]其中，最主要来源是工业生产活动，据国家2010年发布的《第一次全国污染源普查公报》：重金属污染主要来源为工业废水，其重金属产生量约为2.43万吨/年，经集中处理后，排入环境中的量约为0.09万吨/年。^[3]

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