全 文 ：第 !" 卷第 # 期
!$$" 年 # 月
生 态 学 报
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/012 !"，.02 #
-342，!$$"
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基金项目：江苏省重点自然科学基金资助项目（56!$$7!$8）；南京市科技发展资助项目（!$$7!77"）
收稿日期：!$$9:$":!$；修订日期：!$$":$;:!8
作者简介：张金池（7#9! <），男，山东安丘人，教授，主要从事林业生态工程研究2 (:=>?1：@ABCDEF>@GH I?@>2 D0=
致谢：J衍射物相图由南京林业大学信息科学与技术学院物理基础实验中心余观夏副教授测定，特此致谢
/)0.1-",). ,"’2：’F3 4K0C3DL M>I A?@>@D?>11N IB440KL3O PN 63N QK0C3DL 0A R?>@GIB .>LBK>1 -D?3@D3 S0B@O>L?0@ （.02 56!$$7!$8）；T3U3104=3@L QK0C3DL 0A
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黏土矿物中重金属离子的吸附规律及竞争吸附
张金池7，姜X 姜7，朱丽珺!，陈树沛7，李海东7
（72 南京林业大学森林资源与环境学院，江苏南京X !7$$;"；!2南京林业大学信息科学与技术学院，江苏南京X !7$$;"）
摘要：采用等温吸附法，研究了重金属铜、铅、镉、镍在膨润土中的吸附特征，发现膨润土对铜、铅的吸附明显强于镉、镍，吸附强
度大小顺序为 QP! Y Z &B! Y Z .?! Y Z &O! Y。*>@G=B?K 和 SK3B@O1?DF 方程对这 [ 种金属离子等温吸附的拟合均呈极显著关系。
QP! Y、&O! Y、.?! Y分别与 &B! Y的双组分竞争吸附表明，黏土矿物对 [ 种离子具有“选择性吸附”。在 QP! Y、.?! Y、&O! Y的存在条
件下，黏土矿物对 &B! Y的吸附产生不同程度的下降；7$$=G \ * &B! Y对 QP! Y的影响不大，但可完全抑制 .?! Y、&O! Y的吸附。建立
了 ,%-和 *&%模型来预测 QP! Y与 &B! Y的双组分竞争吸附，并对 *&%模型进行修正，提出了更符合实际情况的竞争吸附模型。
文章最后用 *&%修正模型对 QP! Y与 &B! Y的双组分竞争吸附进行了模拟。
关键词：重金属；黏土矿物；等温吸附；竞争吸附
文章编号：7$$$:$#;;（!$$"）$#:;877:$#X 中图分类号：-7];，J7;72 ;X 文献标识码：%
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D0443K M>I O34K3II3O PN LF3 4K3I3@D3 0A 13>O ?@ LF3 >OI0K4L?0@ I01BL?0@，PBL >OI0K4L?0@ 0A 13>O M>I O34K3II3O 1?LL13 PN LF3
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P?@>KN >OI0K4L?0@ 3aB?1?PK?B= O>L> I>L?IA>DL0K?1N >@O >O3aB>L31N2 S?@>11N，P?@>KN:D0=40@3@L D0=43L?L?U3 >OI0K4L?0@ 0A D0443K
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!"# $%&’(：!’-/0 1’"-*；(*-0 1,.’2-*；,3)"!’21-* -43)2#",).；()1#’",",/’ -43)2#",).
环境中重金属对人类健康构成的潜在威胁已越来越多地引起了广泛关注［5 6 7］。重金属元素在土壤和水
体中的毒性与它们的形态有直接的关系，在一定条件下可以发生形态上的相互转化，一旦毒性强的形态在环
境介质中积累到一定程度将遏制环境自身的修复能力。重金属与土壤之间的相互作用是重金属地球化学循
环的主要环节，而黏土矿物是土壤生态系统的重要组成部分，重金属离子在土壤和水体中的迁移转化主要表
现为金属离子在黏土矿物8水界面的吸附8解吸作用和沉淀8溶解作用。
不同种类重金属离子在黏土矿物表面的吸附8解吸行为各不相同。以往的研究大都在单一离子体系中进
行［9 6 :］，对多组分离子的竞争吸附也有少量报道［; 6 5<］，但还处于定性或半定量阶段。本文选择 =>、?@、=4、A,
四种重金属，研究它们在膨润土中的吸附行为以及 ?@、=4、A, 分别与 => 的竞争吸附模型。目前，BCD（B4’-*
C43)2#",). D)*>",).）模型和 E=C（E-.+1>,2 =)1#’",",/’ C43)2#",).）模型在有机污染物竞争吸附方面得到应
用［55 6 5F］，在重金属吸附方面，G& D(,@-.［57］用 E=C 模型研究了 =>8H.、=>8=4 在木屑上的竞争吸附，I& =&
D2,/-3"-/-［59］也对 =48A,的竞争吸附模型做了研究。
本研究采用 E-.+1>,2 和 J2’>.4*,(! 方程对重金属 =>、?@、=4、A, 在膨润土中的吸附特征进行了系统研
究，在此基础上建立 BCD和 E=C模型来预测 ?@、=4、A, 分别与 => 的双组分竞争吸附，并对 E=C 模型进行修
正，提出了更符合实际情况的竞争吸附模型。
)* 材料和方法
图 5K 膨润土 L衍射物相图
J,+& 5K LMN #-""’2.3 )O @’.").,"’
G"8蒙脱石，P8石英，J8长石 G"8G)."1)2,**).,"’，P8P>-2"Q，J8J’*43#-2
)& )* 研究材料
本研究采用的膨润土为化学纯 =? 符合 P $
RSDNTTU8T<<5 标准，并用 L 衍射分析进行了鉴定，详
见图 5。基本性状见表 5，膨胀容测定采用行业标准
（V= $ W 9XF8 5XX9），#S 值用 ?SD8 T= #S $ 1I 计测定
（T
重计法测定。
)& +* 研究方法
)& +& )* 单一组分等温吸附
称取 <& 5+膨润土，置于 9<1* 离心管中，加入适量
蒸馏水和 <& 51)* $ E ]=* 溶液，再依次加入 =>=*T溶液、
?@=*T溶液、=4=*T溶液。配制成 =>
T ^系列溶液，浓度依次为 5<，T<，7<，U<，;<，5<<，59<，T<<，T9<，F<< 1+ $ E；
?@T ^系列溶液，浓度依次为 9<，5<<，59<，T<<，T9<，F<<，F9<，7<<，79<，9<< 1+ $ E；=4T ^系列溶液，浓度依次为 9，
5<，59，T<，F<，7<，9<，U<，:<，;< 1+ $ E，并做平行样。各离心管中溶液最后体积为 F<1*，]=* 的浓度为 <& <5
1)* $ E。试样在恒温（T9 _ 5）Y条件下振荡 T7!，然后在离心机上离心（7<<< 2 $ 1,.）分离 F< 1,.。滤液经滤膜
过滤后用 C+,*’."F95< 原子吸收分光光度计测定 =>T ^、?@T ^、=4T ^的平衡浓度。
表 )* 供试黏土矿物基本性状
,-./" )* 01-&-23"&4(342( %5 ."63%643" 7("’ 46 31" (%&834%6 "98"&4:"63(
膨胀容
[‘#-.3,). (-#-(,"0（1* $ +）
?S
=[=
（(1)* $ \+）
黏粒含量（a）
?’2(’."-+’ )O (*-0
层间距（b）
D#-(,.+ )O *-0’23
T5& T X& :: 9:& U XX& X9a 59& 5<:9
)& +& +* 双组分竞争吸附
分别称取膨润土 <& 5+若干份于 9<1*塑料离心管中，加入适量蒸馏水、<& 5 1)* $ E ]=*溶液和 =>=*T溶液，
T5;F K 生K 态K 学K 报K K K T: 卷K
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
再分别加入 /01*2溶液、3,1*2溶液和 141*2溶液，配制成 15
2 6浓度为 7889+ $ :，/02 6、3,2 6、142 6浓度分别为
78，28，;8，<8，=8，788，7>8，288 9+ $ :的 ? 个系列溶液和 /02 6、3,2 6、142 6浓度为 7889+ $ :，152 6浓度浓度分别
为 78，28，;8，<8，=8，788，7>8，288 9+ $ :的 ? 个系列溶液，离心管中溶液的最后体积控制在 ?89*，@1* 的浓度
为 8& 87 9)* $ :。试样在恒温（2> A 7）B条件下振荡 2;!，然后在离心机上离心（;888C $ 9,.）分离 ?89,.。滤液
经滤膜过滤后用 D+,*’." ?>78 原子吸收分光光度计测定吸附平衡液中 152 6、/02 6、3,2 6、142 6的浓度。
!& "# 计算方法
!& "& !# 平衡吸附量的计算
吸附达到平衡时吸附量的计算方法为
! E
（"8 F "#）G $8
% （7）
式中，"8，"# 分别为初始加入的重金属离子的浓度（9+ $ :）和平衡时上清液的相应离子浓度（9+ $ :），$8
为初始配制的溶液的体积（9*），! 为平衡时被膨润土吸附的重金属离子的量（9+ $ +），% 为加入的膨润土的
量（+）。
!& "& $# 吸附等温式的确定
目前国内外在研究对重金属的吸附过程中，常用 :-.+95,C和 HC’5.4*,(! 方程来进行拟合［7<，7I］，其直线形
式为：
:-.+95,C方程 7! E
!
!9-J
6 !!9-J G &
G 7’ （2）
HC’5.4*,(!方程 *.! E 7( G *.’ 6 *.) （?）
式中，!为单位膨润土对金属离子的吸附量，’ 为吸附平衡后金属离子的浓度，!9-J为最大吸附量，:-.+95,C 方
程中的 &值是与吸附表面强度有关的常数，可定义其为吸附亲和力常数，HC’5.4*,(!方程中的 (值也可以作为
黏土矿物对重金属吸附力强度的指标［7=］。
!& "& "# 竞争吸附模型的确定
为揭示重金属离子在膨润土上的竞争吸附平衡规律，分别用 KDL及 :1D模型预测平衡数据，与实验值比
较，考察这 2 个竞争吸附模型对本研究系统的适应性。
KDL模型是 M-4N’和 /C-5O.,"P在QR’CO等人推导出的 KDL理论的基础上扩展到多组分吸附［7S，28］。KDL模
型的基本方程如下：
!* + #
,
- + 7
!- T （- + 7，2，⋯，,） （;）
.- + !- / !*（>）
"- + .-·"
8
-（<）
7 / !* + #
,
- + 7
.0 / !
8
-（I）
!-1
2* +
!31
2* + ⋯ + $
"8-
8
!8-
"8-
4"8- + $
"83
8
!8-
"83
4"83 ⋯T （3 + 2，?，⋯，,） （=）
式中，!* 为总吸附量；!- 为混合溶液中 -组分的吸附量；.- 为 -组分吸附量占总吸附量的比值，即 -组分在黏土
矿物表面的摩尔分数；"- 为混合溶液中 ,组分的平衡浓度；"
8
- 为单组分溶液中 -组分的平衡浓度；!
8
- 为单组分
溶液中 -组分的平衡吸附量；1为比表面积；2为通用气体常数；*为绝对温度。
:-.+95,C方程是描述一种组分发生单分子层吸附的情况，当溶液中有多种组分同时存在，将发生竞争吸
附，通过对 :-.+95,C方程进行一定改进可以得到竞争吸附的 :-.+95,C模型（:1D）［27］。其表达式如下：
?7=?T S 期 T T T 张金池T 等：黏土矿物中重金属离子的吸附规律及竞争吸附 T
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
!" #
!"$%"&"
/ ’#
(
) # /
%)*)
（0）
式中，!"$和 %" 可以从相应的单一组分吸附的 1-.+23,4模型中得出。
!" 结果与分析
!& #" 单一组分等温吸附
由图 56可见，黏土矿物对 7 种金属离子的吸附总体上是在低浓度时吸附强烈增加，高浓度时吸附渐趋
平缓的一个过程，并随着离子浓度的增加而增加，但 7 种金属离子之间也存在着明显的差异。在平衡液金属
离子浓度较低时，曲线急剧上升，895 :增加最快，;35 :、<,5 :次之，;=5 :上升最慢，说明黏土矿物 895 :的吸附最
强，对 ;=5 :吸附最弱。随着平衡液离子浓度的增大，曲线平缓延伸，最后达到稳定平衡。当黏土矿物对 7 种
金属离子吸附基本达到稳定平衡时，黏土矿物对 895 :的吸附远远大于对 <,5 :、;=5 :的吸附，对 ;35 :的吸附居
中。吸附强度顺序与文献报道的其它材料吸附总体趋势一致［>，/?，/@］。
图 5A 黏土矿物对 895 :（%）、;35 :（&）、<,5 :（:）、;=5 :（!）的吸附量（6）和吸附率（B）比较
C,+& 5A 6=D)4#",). （6）-.= #’4(’."-+’ （B）)E -=D)4#",). )E 895 :（%），;35 :（&），<,5 :（:）-.= ;=5 :（!）9F ;*-F 2,.’4-*
不同平衡浓度下黏土矿物对 895 :、;35 :、< ,5 :、;=5 :的吸附率见图 5B。由图 5B可见，随着平衡液金属离
子浓度的增大，黏土矿物对 7 种离子的的吸附率都呈降低趋势，其中 895 :和 ;35 :缓慢下降；<,5 :开始下降较
快，当平衡浓度达到 @? 2+ $ 1以后下降速度趋于平缓；;=5 :降低最快，当平衡浓度达到 >? 2+ $ 1时，;=5 :的吸
附率已降至 >?G，而此时 895 :的吸附率仍有 H5G。
" " 表 !" 等温吸附模型参数估计
" " $%&’( !" )*+,-(./ 0%.%/(,(.* 1+. *(’(2,(3 -(%45 /(,%’*
离子
I).
1-.+23,4
!2-J + ,5
C4’3.=*,(!
- ( ,5
;35 : >7& / ?& /KH ?& 07> //& @7 7& 7@7 ?& 055
895 : H?& L ?& 5@0 ?& 0?5 /L& L/ >& H?> ?& 05L
;=5 : 7& > ?& ?5@ ?& 0@L /& KK 7& 7>@ ?& 0K0
<,5 : /7& > ?& ?7? ?& H00 5& H0 7& /@> ?& 0/K
用 1-.+23,4 和 C4’3.=*,(! 方程对 7 种金属离子
的等温吸附曲线进行拟合，拟合参数见表 5。从中可
以看出，黏土矿物对 895 :的饱和吸附量远大于其它离
子，;35 :次之饱和吸附量达 >7& /2+ $ +，<,5 :和 ;=5 :饱
和吸附量较低，分别为 /7& > 2+ $ +和 7& > 2+ $ +。
!& !" 双组分竞争吸附
黏土矿物对 ;35 : 和 895 : 的吸附均属于专性吸
附，当金属离子浓度较低时，两者之间影响不大，表现
出较强的吸附性能。随着重金属离子浓度的增大，黏土矿物表面的吸附点位逐渐被占满，从而表现出强烈的
竞争作用。由图 >-可以看出由于 895 :的存在，使黏土矿物对 ;35 :的吸附明显下降，尤其发生在高浓度中；但
;35 :的存在对 895 :的竞争吸附作用不大（图 >9）。这说明当 ;35 :和 895 :共存时，黏土矿物优先吸附 895 :，从
而表现出一种“选择性吸附”。
7/H> A 生A 态A 学A 报A A A 5L 卷A
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
图 /0 双组分竞争吸附
1,+& /0 2,.-34 ()5#).’." ()5#’",",6’ 7)3#",).
（-）89: ;对 <=: ;的影响；（9）<=: ;对 89: ;的影响；（(）>,: ;对 <=: ;的影响；（?）<=: ;对 >,: ;的影响；（’）对 ,: ;；（?）
-?7)3#",). )@ >,: ; -@@’("7 94 <=: ;；（’）-?7)3#",). )@ <=: ; -@@’("7 94 >,: ;的存在对黏土矿物吸附 <=: ;的影响不大（图 /(），而 <=: ;的存在对 >,: ;的竞争吸附作用却非常大
（图 /?）。在本试验中加入 ABB5+ $ C <=: ;的后，黏土矿物几乎不再对 >,: ;进行吸附。用比较特殊。由于 呈线性增长。<=: ;对 ,: ;相似（图 /@），加入 ABB5+ $ C <=: ;的后，黏土矿物几乎不再
DAE/0 F 期 0 0 0 张金池0 等：黏土矿物中重金属离子的吸附规律及竞争吸附 0
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
对 /01 2进行吸附。从而使得黏土矿物的整体吸附性能下降。这是可能是因为 /01 2的一级水解常数（#3 4
56& 5）比 /71 2（#3 48& 6）的高，同一 #9 值 /0:9 2的比例比 /7:9 2的比例低得多，而羟基金属离子更易被
吸附［11］。
!& "# 竞争吸附模型
!& "& $# 模型建立与求解
; ; 本文对 <=和 /7的双组分竞争吸附建立 >?@和 A/?模型。>?@模型预测多组分溶液的吸附平衡时，需要
可靠的单组分吸附数据，在此选用 BC’7.0*,(!吸附等温式。将式（5）、（D）代入 >?@基本方程，经化简可得
!"6 #
$
%6
&" #
&"
#
’
( ) 5
&(
#
’
( ) 5
*(&(
*"+
( )
"
*"
) 6 （56）
方程（56）对任何组分均成立，同样对于 A/? 模型将式（5）和式（E）联立方程组。计算采用 F’%").G
H-#!I).迭代法，通过 J-"*-=K& 5 编程可得各组分的吸附平衡浓度和吸附量。
图 L 分别给出了 A/?和 >?@模型对 /71 2和 <=1 2双组分竞争吸附的预测效果，/71 2、<=1 2的吸附量随初
始加入量的增加而增加。由于 <=1 2的存在使黏土矿物对 /71 2的吸附明显下降，尤其发生在高浓度中。但
/71 2的存在对 <=1 2的吸附变化不明显。A/?和 >?@模型在低浓度时与实测数据相差不大，但随着浓度的增
加，逐渐偏离实际曲线。对双组分中 /71 2吸附量的预测明显高于实际情况，这是因为 A/?和 >?@模型均根据
稀溶液的假设推导的，没有考虑吸附质之间的相互作用，尤其在高浓度时，这种作用不容忽视。
图 L; A/?和 >?@模型对 /71 2、<=1 2吸附量的预测
B,+& L; /)M#-C,I). =’"%’’. "!’ ’N#’C,M’."-* -.0 #C’0,("’0 （A/? -.0 >?@）0-"- O)C "!’ -0I)C#",). )O /71 2（?）-.0 <=1 2（P）
!& "& !# 模型修正
由于 >?@和 A/?模型是假设理想状态推导出来的，在实际应用中难免会存在一定的误差。本节在 A/?
模型的基础上，引入一个修正系数 !"，!可以解释为“竞争因子”，! 越大竞争力越强；当 ! 4 5 时，表明离子之
间具有同等竞争力，此时 A/? 模型成立。此参数可根据实验数据采用最小二乘法估计，改正后的 A/? 模
型为：
&" )
&",-"（."!/"）
5 0#
*
( ) 5
-"（.(!(）
（55）
用 A/?修正模型对 /71 2和 <=1 2的竞争吸附进行了拟合，结果见图 Q。由图 Q 可知，A/? 修正模型对
/71 2、<=1 2的竞争吸附拟合效果较好。
K58D ; 生; 态; 学; 报; ; ; 1R 卷;
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
图 /0 123修正模型 245 6、785 6吸附量的拟合
9,+ & /0 2):#-;,<). 8’"%’’. "!’ ’=#’;,:’."-* -.> #;’>,("’> （?)>,@,’> 123 :)>’*）>-"- @); "!’ -><);#",). )@ 245 6（3）-.> 785 6（A）
图 B0 双组分竞争吸附中 245 6（3）、785 6（A）吸附量及总吸附量（2）
9,+& B0 3><);#",). )@ 245 6（3），785 6（A）-.> -:)4." -><);#",). ,. 8,.-;CD():#).’." ():#’",",E’ <);#",).
!& "& "# 计算机模拟
本文试验所观察到的竞争吸附只是固定其中一种离子的浓度为 FGG:+ $ 1，为了能够预测 245 6和 785 6各
种浓度之间的竞争吸附，笔者用所建立的 123 修正模型模拟双组分竞争吸附中各离子的吸附量。按照平衡
液各组分浓度从低到高代入式（FF）计算得不同浓度组合下的吸附量。通过 ?-"*-8B& F 编程计算并绘制三维
HFIJ0 K 期 0 0 0 张金池0 等：黏土矿物中重金属离子的吸附规律及竞争吸附 0
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吸附图（图 /）。
图 /0为在双组分中 123 4吸附量，可以看出当 563 4浓度较低时，黏土矿物对 123 4的吸附量随 123 4初始
浓度的增加而增加，基本呈“7”型增长；但当 563 4浓度较高时，黏土矿物就几乎不再对 123 4进行吸附。图 /8
为在双组分中 563 4吸附量，可以看出随着 563 4浓度的增加，黏土矿物 563 4的吸附急剧增加。123 4对 563 4的
竞争作用，在 563 4浓度较低时有所表现，随着 563 4浓度的增加，123 4的竞争作用慢慢消退。
图 /1为双组分中 123 4和 563 4总吸附量。随着双组分中离子浓度的增加，黏土矿物总体上的吸附是在
增加，563 4的浓度对总吸附量的贡献比 123 4大。但是当 123 4和 563 4的浓度都很高时，由于竞争作用反而使
总吸附量有所下降。
!" 结论
（9）随着金属离子浓度的增大，黏土矿物对金属离子的吸附量增大，吸附率降低，总体上是一个先强烈吸
附再缓和的过程。黏土矿物对这 : 种金属离子的吸附强度大小顺序为 563 4 ; 123 4 ; <,3 4 ; 1=3 4。用
7-.+>2,?和 @?’2.=*,(!方程来拟合 : 种金属离子的等温吸附过程，均达极显著关系。黏土矿物对 563 4、123 4、
<,3 4、1=3 4的饱和吸附量分别为 AB& C、D:& 9、9:& D、:& D>+ $ +。
（3）双组分竞争吸附表明，由于 563 4、<,3 4、1=3 4的存在使黏土矿物对 123 4的吸附产生不同程度的影响。
9BB>+ $ 7123 4对 563 4影响较小，却能完全抑制黏土矿物对 1=3 4和 <,3 4的吸附。
（D）E0F和 710模型对 563 4和 123 4的双组分竞争吸附拟合较差，引入一个修正系数 !!，对 710模型进行
改进，对实验结果拟合较好。
（:）用所建立的 710修正模型模拟双组分竞争吸附的过程，对多组分的最优吸附组合作了铺垫。为实际
生产中如何确定吸附剂的加入量提供参考。
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［9 ］G 7, H I，72-. H J，K2 L，"# $%& MN,.+ >,(?)O’()NPN"’> ") -NN’NN "!’ 6,)-(",Q,"P )R !’-QP >’"-*N ,. "!’ >,.’ "-,*,.+N R?)> S’T,.+ 1)##’? U,.’，
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［3 ］G H!-.+ X 1，H!2 7 X，H’.+ @& 0 N"2=P ). R)?’N" N),* “U’>)?P”’RR’("N ,. !’-QP >’"-*N& Y2?-* V()OV.Q,?).>’."，3BB:，3B（:）：D3 D/&
［D ］G X2*,"- U 5，0.=?’% I，I-..- 5 J& Z!’ ,."’?-(",). )R !’-QP >’"-*N %,"! 2?6-. N),*N：N)?#",). 6’!-Q,)2? )R 1=，12，1?，56 -.= H. %,"! - "P#,(-*
>,T’= 6?)%.R,’*= =’#)N,"& V.Q,?).>’." E."’?.-",).-*，3BB[，D9（:）：[9D [39&
［: ］G H!2 7 X，H!-.+ X 1，X,-.+ X，"# $%& F),* 123 4 -=N)?#",). 2.=’? =,RR’?’." "P#’N )R R)?’N"N -.= ,"N -RR’(",.+ R-(")?N& X)2?.-* )R V()*)+P -.= Y2?-*
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［[ ］G I2 H \，]-.+ ^ I，L-) 0 7& 0=N)?#",). )R !’-QP >’"-* (-=>,2> %,"! (*-P >,.’?-*N& U’"-* U,.’，3BB:（/）：[D [[&
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［A ］G 7,2 X @，1-) 1 I，X,-.+ ] 1，"# $%& 5?’*,>,.-?P N"2=P )R ()>#’",",Q’ -=N)?#",). )R !’-QP >’"-* ,). ,. N),*G !& ()>#’",",Q’ *-% -.= ()’RR,(,’." )R
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［9D］G 8-(,)((!, Y，8)., U Y，7-Q’((!,- Y& U)=’*,.+ )R (!*)?)#!’.)*N ()>#’",",Q’ -=N)?#",). ). N),*N 6P >’-.N )R "!’ ,=’-* -=N)?6’= N)*2",). "!’)?P&
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［9:］G F(,6-. U，Y-=’",( 8，J’Q?’N-. H，"# $%& 0=N)?#",). )R !’-QP >’"-*N R?)> ’*’("?)#*-",.+ %-N"’%-"’? 6P %))= N-%=2N"& 8,)?’N)2?(’ Z’(!.)*)+P，
3BBC，WA（3）：:B3 :BW&
A9AD G 生G 态G 学G 报G G G 3C 卷G
!""#：$ $ %%%& ’()*)+,(-& (.
［/0］1 23,4-5"-4- 6 7，8-** 9 :，8,5!3- 9 8& ;<=,*,>3,=? ?)@’**,.+ )A 5,.+*’ -.@ >,.-3B -@5)3#",). )A (-@?,=? -.@ .,(C’* ).") >-+-55’ A*B -5!& 7!’?,(-*
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［/G］1 J-.+ K，L!)= J，M,. N& ;AA’(" )A (-*(,=? (-3>).-"’ ). -@5)3#",). -.@ @’5)3#",). )A (-@?,=? ,. 5),*5& O("- ;()*)+,(- 2,.,(-，EFF/，E/（G）：IPE
IPH&
［/H］1 7)4’*) ; Q，O.@3-@’ 8 M，6’+- Q O& K’-4B ?’"-* -@5)3#",). >B !=?,( =?>3,5)*5：5’*’(",4,"B 5’<=’.(’5 -.@ ()?#’",",4’ 5)3#",). C,.’",(5& D)=3.-*
)A 7)**),@ -.@ 9."’3A-(’ 2(,’.(’，EFFR，ESF（/）：/ S&
［/S］1 L!-.+ L T，L!-.+ U V，T=-. M O& 2),* (-@?,=? 3’"’.",). ,5)"!’3?5 -.@ 5,?=*-",). 3’5’-3(!& O("- W.,4& O+3,(& N)3’-*,X)((,@’."-*,5，EFFF，ES
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［/I］1 8=**’3 Y，Z-@C’ 7 D，V3-=5.,"[ D 8& O@5)3#",). )A %’-C )3+-.,( ’*’("3)*B"’5 A3)? @,*="’ -<=’)=5 5)*=",). ).") -(",4-"’@ (-3>).1 !& 8=*",5)*="’
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5)*=",).5& J-"’3 Z’5’-3(!，/IIH，P/（S）：E/FE E//E&
［E/］1 ^, U D& ]!’ O>5)3#",). 8)@’* )A 2,.+*’X-#’3"=3’ -.@ 8=*",X-#’3"=3’ 8-"’3,-*& D)=3.-* )A T,.+!-, W.,4’35,"B，EFF/，/I（G）：PF P0&
［EE］1 K’ L M& 2),*X7!’?,(-* >-*-.(’5 )A #)**=",). -.@ >’.’A,(,-* ’*’?’."5& N’,_,.+：7!,.- ;.4,3).?’."-* 2(,’.(’ V3’55，/IIS& /PI PFF&
参考文献：
［/ ］1 黎泽华，栾兆坤，吴钢，等& 模拟池塘微生态系统研究尾矿砂中重金属吸附及其生物有效性& 生态学报，EFFE，EE（/）：HP ‘ HI&
［E ］1 张金池，曾锋，朱丽珺& 森林土壤对几种重金属污染的“记忆”效应&农村生态环境，EFFR，EF（R）：PE ‘ PG&
［R ］1 朱丽珺，张金池，姜姜 等& 不同林分类型土壤对铜的吸附及其影响因素&生态与农村环境学报，EFFG，EE（/）：0S ‘ G/
［0 ］1 胡振琪，杨秀红，高爱林&黏土矿物对重金属镉的吸附研究&金属矿山，EFFR（G）：0P ‘ 00&
［G ］1 何宏平，郭九皋，谢先德&可膨胀性层状黏土矿物对铜离子吸附机理的模拟研究&环境科学，EFFF，E/（R）：RH ‘ 0/&
［S ］1 刘继芳，曹翠华，蒋以超，等&重金属离子在土壤中的竞争吸附动力学初步研究1 "& 浅谈竞争吸附动力学的竞争规律与竞争系数&土壤
肥料，EFFF，（E）：PF ‘ PR&
［//］1 华伟，孙宇梅&两种有机污染物的吸附研究&四川环境，/IIS，/H（/）：/P ‘ /S&
［/E］1 方春芽，蒋展鹏&阳离子嫩黄染料与苯酚在活性炭上竞争吸附的研究&化工环保，/IIG，/G（P）：/P/ ‘ /PG&
［/G］1 汪洪，周卫，林葆& 碳酸钙对土壤镉吸附及解吸的影响& 生态学报，EFF/，E/（G）：IPE ‘ IPH&
［/S］1 张增强，张一平，全林安，等& 镉在土壤中吸持等温线及模拟研究& 西北农业大学学报，EFFF，ES（0）：SS ‘ IR&
［E/］1 郗怡佳& 单孔、多孔材料的分子吸附模型& 青海大学学报（自然科学版），EFF/，/I（G）：PF ‘ P0&
［EE］1 何振立主编& 污染及有益元素的土壤化学平衡& 北京：中国环境科学出版社，/IIS& /PI ‘ PFF&
I/SP1 I 期 1 1 1 张金池1 等：黏土矿物中重金属离子的吸附规律及竞争吸附 1