贵州泥质灰岩中性自然与耕作黄壤镉的表面络合模型

作者：李万利; 安娅; 李梅; 李治梅; 杨阳; 秦好丽^*

来源：环境化学, 2023, 1-13.

• 贵州泥质灰岩
• 中性黄壤
• Cd
• 表面络合模型
• 表面酸碱性质
• 吸附
• 耕作

贵州省黄壤Cd污染形势严峻，而地域性及母质分异会引起土壤表面酸碱性质及其对重金属Cd吸附行为的差异.本研究以贵州省黔西林泉镇泥质灰岩发育的不同深度4层中性自然黄壤和耕作黄壤为研究对象，基于土壤理化性质、连续电位滴定实验、不同pH下两土壤对Cd的吸附实验，利用1-site/2-pKa表面络合模型(SCM)探究两土壤表面酸碱性质，模拟两土壤对Cd的吸附行为及其形态分布，同时探究耕作对土壤表面酸碱性质及其对Cd吸附行为的影响，并通过相关性分析解析两土壤组成与表面酸碱性质的关系.结果表明，基于电位滴定实验和SCM计算所得的两土壤表面位点浓度(Hs)和表面位点密度(Ds)随土层深度基本呈下降趋势，自然黄壤Hs大于耕作黄壤，Ds反之.电荷零点的模型计算值(pHpzc,SCM)与实验值(pHpzc,M)十分接近且变化趋势一致，表明该模型对于泥质灰岩中性黄壤的表面酸碱性质具有较好的适用性.结合不同pH下两土壤对Cd的吸附实验，利用SCM拟合获得的吸附态、溶解态曲线与实验数据吻合好(r≥0.98)，模型拟合≡SOH2+、≡SOH、≡SO-的3种表面位点的形态分布揭示Cd在不同pH下的吸附特征，说明1-site/2-pKa SCM可预测不同酸碱条件下Cd的存在形态及其在泥质灰岩中性土壤上的吸附行为.通过土壤酸碱性质参数和组分的相关性分析表明两土壤的表面酸碱活性位点主要受有机质影响，而土壤pHpzc基本由铁铝氧化铁决定.因耕作施肥造成自然黄壤与耕作黄壤之间有机质含量的差异，使耕作黄壤表现出较弱的缓冲能力和较大的缓冲范围；两土壤pHpzc较为接近，导致Cd的吸附行为无明显差异.研究显示，1-site/2-pKa SCM可用于准确描述泥质灰岩中性黄壤表面酸碱性质及Cd的吸附特征.

• 单位
  广东省科学院; 贵州师范大学