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基本信息

項目名稱：
Cu2+、Zn2+復(fù)合條件下Cd2+在陜西五種土壤中的吸附
小類：
能源化工
簡介：
本項目以陜西代表性5種土壤（塿土、黃綿土、黑壚土、黃褐土、砂土）為研究對象，以Cd2+、Cu2+、Zn2+為污染物，研究Cd2+在單一及與Cu2+、Zn2+復(fù)合處理條件下在不同土壤中的吸附特征及其變化規(guī)律。
詳細(xì)介紹：
本文研究了Cd2+在單一及與Cu2+、Zn2+復(fù)合條件下在陜西塿土、黃綿土、黑壚土、黃褐土、砂土5種土壤中的吸附特征，并通過多重相關(guān)分析探討了其吸附機制。結(jié)果表明，在20℃、30℃條件下， Cd2+在各供試土樣中吸附等溫線總體上呈H或L型等溫線形式，黑壚土對Cd2+總是吸附最強，而砂土的吸附總是最弱；Cd2+吸附的溫度效應(yīng)呈現(xiàn)升溫負(fù)效應(yīng)特征，塿土土樣中，Cu2+的共存對其溫度效應(yīng)影響較大而在其他4種土樣中Zn2+的共存具有較大影響；Cu2+ 、Zn2+的共存均降低了Cd2+的吸附量，具有顯著的拮抗作用；Freundlich模型是描述Cd2+吸附等溫線最佳模型；相關(guān)分析結(jié)果表明，Cd2+在土壤中的吸附主要以電性引力吸附為主，Cu2+的共存主要是通過其與土壤有機質(zhì)之間的絡(luò)和吸附等化學(xué)吸附作用有關(guān)，因此其對Cd2+以化學(xué)競爭性吸附的影響相對較弱，而Zn2+共存吸附與Cd2+吸附機制類似，因此就表現(xiàn)出Zn2+共存對Cd2+吸附影響較大的特點。

作品圖片

  • Cu2+、Zn2+復(fù)合條件下Cd2+在陜西五種土壤中的吸附
  • Cu2+、Zn2+復(fù)合條件下Cd2+在陜西五種土壤中的吸附

作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

本文立足于陜西農(nóng)業(yè)土壤重金屬污染的現(xiàn)狀，以典型重金屬Cd2+為目標(biāo)污染物，以陜西代表性5種土壤為研究對象，以土壤中常見的Cu2+、Zn2+為共存重金屬污染物，通過平衡吸附的方法研究Cd2+在單一及與Cu2+、Zn2+復(fù)合處理條件下在不同土壤中的吸附特征及其變化規(guī)律，探討其吸附機制及其與土壤性質(zhì)之間的相互關(guān)系，為土壤生態(tài)環(huán)境中重金屬防治和修復(fù)提供理論依據(jù)。

科學(xué)性、先進性及獨特之處

本文通過實驗的研究探明了陜西5種土壤中，共存重金屬Cu2+、Zn2+為對典型重金屬污染物Cd2+吸附的影響機制，以及這種影響機制與土壤各項性質(zhì)之間的關(guān)系，實驗設(shè)計合理，路線清晰，數(shù)據(jù)分析和結(jié)果邏輯性強，在當(dāng)前國內(nèi)同類研究中具有先進性。通過多重相關(guān)分析找出了不同重金屬和土壤類型間的相互關(guān)系，探明了其影響機制和土壤類型間的相互影響，在大量的數(shù)據(jù)中得出了良好的規(guī)律性的結(jié)果。

應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義

重金屬是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境最主要的污染物之一，其對土壤生態(tài)環(huán)境的影響不僅體現(xiàn)在土壤生態(tài)環(huán)境的惡化和土壤生產(chǎn)力降上，同時還體現(xiàn)在對農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物具有直接或間接的影響，影響農(nóng)作物的生長和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，并可能通過食物鏈危害人體健康。此實驗研究結(jié)果對于陜西土壤中重金屬污染的防治和修復(fù)具有指導(dǎo)意義，在干旱半干旱地區(qū)也具有推廣價值，因而具有良好的實際應(yīng)用價值。

學(xué)術(shù)論文摘要

本文研究了Cd2+在單一及與Cu2+、Zn2+復(fù)合條件下在陜西塿土、黃綿土、黑壚土、黃褐土、砂土5種土壤中的吸附特征，并通過多重相關(guān)分析探討了其吸附機制。結(jié)果表明，在20℃、30℃條件下， Cd2+在各供試土樣中吸附等溫線總體上呈H或L型等溫線形式，黑壚土對Cd2+總是吸附最強，而砂土的吸附總是最弱；Cd2+吸附的溫度效應(yīng)呈現(xiàn)升溫負(fù)效應(yīng)特征，塿土土樣中，Cu2+的共存對其溫度效應(yīng)影響較大而在其他4種土樣中Zn2+的共存具有較大影響；Cu2+ 、Zn2+的共存均降低了Cd2+的吸附量，具有顯著的拮抗作用；Freundlich模型是描述Cd2+吸附等溫線最佳模型；相關(guān)分析結(jié)果表明，Cd2+在土壤中的吸附主要以電性引力吸附為主，Cu2+的共存主要是通過其與土壤有機質(zhì)之間的絡(luò)和吸附等化學(xué)吸附作用有關(guān)，因此其對Cd2+以化學(xué)競爭性吸附的影響相對較弱，而Zn2+共存吸附與Cd2+吸附機制類似，因此就表現(xiàn)出Zn2+共存對Cd2+吸附影響較大的特點。

獲獎情況

項目內(nèi)容已發(fā)表在《農(nóng)業(yè)科學(xué)環(huán)境學(xué)報》2011年30卷第1期，p71-77

鑒定結(jié)果

2011年1月刊登在《農(nóng)業(yè)科學(xué)環(huán)境學(xué)報》

參考文獻

[1] 王勝利,張俊華,劉金鵬, 等. 土壤吸附銅離子的研究進展[J]. 土壤, 2007,39(2):209-215. [2] Xu R K, Xiao S C, Zhao A Z, et al. Effect of Cr(VI) anions on adsorption and desorption behavior of Cu(II) in the colloidal systems of two authentic variable charge soils[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2005, 284(1): 22-29. [3] Serrano S, O'Day P A, Vlassopoulos D, et al. A surface complexation and ion exchange model of Pb and Cd competitive sorption on natural soils[J]. Geochimica et Cosmochimica Acta, 2009, 73(3): 543-558. [4] Jalali M, Moharrami S. Competitive adsorption of trace elements in calcareous soils of western Iran[J]. Geoderma, 2007, 140: 156-163. [5] 宋正國,徐明崗,劉平,等. 鈣鋅鉀共存對赤紅壤鎘吸附的影響[J]. 生態(tài)環(huán)境, 2006,15(5):993-996. [6] 林青, 徐紹輝. 土壤中重金屬離子競爭吸附的研究進展[J]. 土壤,2008, 40（5）：706-711. [7] 張會民, 呂家瓏, 徐明崗, 等. 土壤鎘吸附的研究進展[J]. 中國土壤與肥料, 2006（6）：8-12. [8] 王亞平, 潘小菲, 許春雪, 等. 土壤對鎘離子的競爭吸附研究———以北京城近郊為例[J]. 巖礦測試, 2007, 26（4）：251-256. .

同類課題研究水平概述

土壤中多種重金屬復(fù)合污染是當(dāng)前土壤環(huán)境的一個重要的問題，研究不同重金屬之間的相互作用對于探明重金屬在土壤中的存在形態(tài)、轉(zhuǎn)化及其歸宿問題具有十分重要的意義。 土壤中重金屬單一離子與多離子的競爭吸附國內(nèi)外都有研究，結(jié)果表明，競爭性陽離子是影響土壤吸附重金屬的一個重要因子，多離子共同競爭吸附時，其吸附過程與單個外源金屬陽離子的吸附結(jié)果不同。 Xu R K等研究結(jié)果表明，鉻吸附和Cu(II)吸附協(xié)同作用，這主要是鉻吸附使得土壤表面電荷減少的緣故。Serrano S等研究了土壤中Pb和Cd競爭吸附的表面絡(luò)合和離子交換反應(yīng)，結(jié)果表明，低pH值時鉛和鎘的吸附分散于離子交換點位之間，較高的pH值時有特定吸附位，主要是與FeOH+點位有關(guān)。Jalali M和Moharrami S研究了10個石灰性表層土土壤中Cu、Ni、Zn、Cd和Mn離子的競爭吸附，發(fā)現(xiàn)Cu2+、Zn2+、Ni2+在供試土壤中吸附最強，而Mn2+和Cd2+吸附最小。宋正國等的結(jié)果表明， Zn2+，Ca2+，K+共存均使赤紅壤吸附鎘的能力減弱，鋅離子降低土壤鎘的吸附能力最強；三種離子兩兩共存均可降低赤紅壤鎘吸附能力。Srivastava P等在pH6.0時的多元素吸附中，高嶺石對各種重金屬離子有一種競爭機制存在。Flogeac K等結(jié)果表明在單組分體系中其吸附能力的順序依次為Cu2+>Ni2+>Cd2+，在存在競爭的多組分體系中其吸附能力下降順序依次為Cu2+>Ni2+>Cd2+。 雖然目前對于土壤中重金屬復(fù)合污染吸附的研究已經(jīng)有了較多報道，但系統(tǒng)地對于不同類型土壤、特別是干旱半干旱黃土高原地區(qū)典型土壤中多種典型重金屬離子在單一及復(fù)合條件下的吸附特征的研究目前還未見報道。
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