全 文 ：中国生态农业学报 2013年 10月 第 21卷 第 10期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Oct. 2013, 21(10): 12571263


* 国家自然科学基金项目(41001369, 40901258, 31270664)资助
房莉(1978—), 女, 硕士, 讲师, 主要从事土壤环境与污染防治研究。E-mail: fangli3320@126.com
收稿日期: 20130409 接受日期: 20130709
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2013.30337
不同土地利用方式土壤对铜、镉离子的吸附解吸特征*
房 莉 1,2 余 健 1,2 张彩峰 3 俞元春 3
(1. 安徽师范大学国土资源与旅游学院 芜湖 241003; 2. 安徽省自然灾害过程与防控研究省级实验室 芜湖 241003;
3. 南京林业大学森林资源与环境学院 南京 210037)
摘 要 采用一次平衡法对 Cu2+、Cd2+在城市及城郊农田、林地、草地 3 种土地利用方式土壤中的吸附解吸
过程进行比较研究, 结果表明: Cu2+、Cd2+在 3种土地利用方式土壤中的吸附量均随平衡液浓度的增加而增大,
Cu2+、Cd2+在农田土壤上的吸附量均高于林地和草地土壤。分别用 Langmuir和 Freunlich两种等温吸附方程对
吸附过程进行拟合, 3 种土壤对 Cu2+的吸附过程运用 Langmuir 方程拟合效果好, 而对 Cd2+的吸附过程运用
Freunlich方程拟合效果更好。Cu2+在 3种土壤的解吸量大小顺序为农田>林地>草地, Cd2+在 3种土壤的解吸量
大小顺序为农田>草地>林地。两种离子在 3种土壤中的动态吸附是个快速反应的过程, 随时间延长, 吸附反应
趋于平衡。运用双常数函数方程和 Elovich方程能较好地拟合重金属在土壤上的吸附动力学过程。Cu2+、Cd2+
的吸附与土壤黏粒含量、有机质含量、CEC和 pH均有关。
关键词 Cu2+ Cd2+ 土壤 吸附 解吸 土地利用方式
中图分类号: S153.1 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2013)10-1257-07
Characteristics of adsorption and desorption of copper and cadmium ions
in soils under different land use types
FANG Li1,2, YU Jian1,2, ZHANG Cai-Feng3, YU Yuan-Chun3
(1. College of Territorial Resources and Tourism, Anhui Normal University, Wuhu 241003, China; 2. Anhui Key Laboratory of
Disaster Process and Prevention, Wuhu 241003, China; 3. College of Forest Resources and Environment, Nanjing Forestry
University, Nanjing 210037, China)
Abstract Heavy metal adsorption and desorption behaviors significantly influence the transformation, migration and fate of heavy
metals in soils and ecological environment, which in turn affects the quality of agricultural products and human environment.
Although much research has been conducted on soil heavy metal adsorption and desorption, less work has been done relating to soil
heavy metal adsorption and desorption characteristics under different land use types. Soils under different land use types could have
significant differences in pH, organic matter content, clay content and microbe species. This in turn not only affects the physical and
chemical behaviors of heavy metals, but also restricts the morphology, migration, bioavailability and toxicity of these metals. Soil
heavy metal adsorption is a dynamic equilibrium process. Soil properties, heavy metal types and environmental factors influence the
adsorption and desorption capacity of soil heavy metals. This paper selected three different land use types (woodland, grassland and
farmland) in Wuhu City for investigation. The adsorption and desorption processes of soil copper (Cu2+) and cadmium (Cd2+) ions
under different land use types were studied using the bath method and a locally-made dynamic adsorption device. The study
discussed Cu2+ and Cd2+ adsorption kinetics in soils under three land use types. It laid the theoretical basis for further studies on land
use and soil heavy metal adsorption and desorption mechanisms. The results showed that Cu2+ and Cd2+ adsorption capacities in the
three soil conditions increased with increasing equilibrium concentration. The adsorption capacities of Cu2+ and Cd2+ in farmland
soils were higher than in woodland and grassland soils. The desorption of Cu2+ and Cd2+ in soil under different land use types
increased with increasing adsorption of the ions. A positive linear correlation was noted between ion adsorption and desorption in
different soil conditions. The absorbed Cu2+ and Cd2+ by soil was incompletely desorbed due to fixation of part heavy metals ions in
soils. The amount of fixed exogenous heavy metal ions reflected the soil fixing capacity of the heavy metal ions. The fixing
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capacities of three soil conditions for the two heavy metal ions were non-identical. The fixed amounts of Cu2+ were 147.2 mg·kg1,
118.5 mg·kg1 and 61.9 mg·kg1, and those of Cd2+ were 20.12 mg·kg1, 33.33 mg·kg1 and 9.97 mg·kg1 in woodland, grassland and
farmland conditions, respectively. The Langmuir equation and Freunlich adsorption equations were used to fit the Cu2+ and Cd2+
processes in different soil conditions. While the Cu2+ adsorption process was fitted using the Langmuir equation, that of Cd2+ was
fitted using the Freunlich equation. Both Cu2+ and Cd2+ desorption in farmland soil were higher than those in woodland and grassland
soils. The dynamic adsorptions of Cu2+ and Cd2+ in the three conditions showed a rapid reaction process. Also the adsorption reaction
tended to balance out with time. The adsorption kinetics of heavy metals in the soils fitted well with the double constant equation and
the Elovich equation. The adsorption of Cu2+ and Cd2+ in the three soils was related with soil clay content, organic matter content, pH
and CEC. This was driven by surface soil adsorption force, properties of hydroxyl and carboxyl groups, soil surface charges, soil
solution exchangeable ion concentrations, etc.
Key words Copper, Cadmium, Soil, Adsorption, Desorption, Land use type
(Received Apr. 9, 2013; accepted Jul. 9, 2013)
在金属材料和大量含金属元素的材料使用过程
中, 向环境释放了大量残余金属元素。其中, 重金属
元素的大量排放并积累在环境中, 给整个生态环境
造成巨大压力 , 也给人类的身体健康带来严重影
响。研究认为城市土壤和城市垃圾中的重金属主要
来自人类活动, 包括: 交通工具排放(直接排放颗粒
物、轮胎磨损颗粒物、制动磨损颗粒物)、工业排放
(电厂、煤炭燃烧、冶金工业、维修车间、化工厂等)、
家庭排放、建筑物及道路表面风化排放、大气沉降
等[12]。土壤和城市垃圾中的重金属可以通过吸入、
摄取和皮肤接触吸附等途径进入人体[36], 因此, 重
金属对土壤的污染引起学者的极大关注。
许多学者对重金属在不同城市土壤中的空间分
布、污染程度、生态风险及其在土壤中的生物有效
性做了研究[5,712]。重金属在土壤中具有一定的稳定
性、迁移性[1314], 其在土壤的形态和迁移性对植物
吸收及进入人体均具有重要影响。土壤对重金属的
吸附与解吸研究是了解重金属在土壤中的形态及迁
移的一条有效途径。近年来在该方面的研究较多 ,
如杨金燕等[15]研究我国南方红砂土和黄泥土壤中吸
附态 Pb在 pH和 Cu2+、Zn2+影响下的解析行为表明,
pH对吸附态 Pb的解吸影响较大, 解吸量随 pH升高
而降低, Cu2+、Zn2+的加入可增加土壤吸附态 Pb2+的
解吸 , 其中 Cu2+对 Pb2+的解吸量影响较大。
Atanassova[16]研究发现 Zn2+的吸附受 Cu2+竞争的抑
制。Echeverria 等[17]发现 Ca2+的存在减少了 Cd2+、
Cu2+、Ni2+、Pb2+和 Zn2+的土壤吸附, 土壤中不同金
属离子之间发生明显的竞争吸附。这些成果为进一
步研究土壤重金属的吸附与解吸打下了一定基础 ,
但其原理和机制仍没有完全搞清, 而且上述研究多
针对某一种土壤而言, 对城市不同土地利用方式下的
土壤重金属吸附解吸以及动力学特征研究较少[1819]。
本研究选取芜湖市周边 3 种不同土地利用方式(林
地、草地、农田)土壤作为研究区域, 采用一次平衡
法和自制动态吸附装置作为研究手段 , 并结合
Langmuir 方程、Freundlich 方程、双常数方程和
Elovich 方程拟合所得吸附热力学数据, 研究这 3 种
土壤对 Cu2+、Cd2+的吸附解吸特征以及这 3 种不同
土地利用方式下土壤对 Cu2+、Cd2+的吸附动力学特
征, 并探讨不同土地利用方式对 Cu2+、Cd2+吸附的
影响, 为土地利用及土壤重金属吸附与解吸的进一
步研究提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 供试土壤
选择农田、林地、草地 3种土地利用方式设置样
地。农田土壤采自芜湖市南郊, 距离城市中心点相对
于林地与草地土壤近, 林地与草地土壤沿长江南岸
设置。2012年 10月在 3种类型土壤上均采集 20~40 cm
土样, 每种土地利用方式设置典型样地 3 个, 每个样
地面积为 20 m2, 在每个样点上, 采用对角线法布点
采集 5 个子样, 将子样充分混合后, 装入干净的布袋
中, 剖面点回避人工填充物(如沙层、砖瓦砾层、混凝
土碎屑层、生活垃圾等)。土壤样品运回实验室, 自然
风干并去除杂物(植物根、石砾等), 磨碎, 过 60目尼
龙筛 , 均匀混合后密封保存备用。土壤基本性状
(表 1)按照鲁如坤[20]的方法分析测定, 基本性质及土
壤重金属离子的测定时间为 2012年 12月。
1.2 Cu2+、Cd2+在 3种土壤中的吸附解吸
称取每种土样 1.000 0 g置于 100 mL塑料离心
管中, 分别加入含 0.01 mol·L1 NaNO3 (支持电解质)
的不同浓度的 Cu2+、Cd2+[Cu(NO3)2 为 Cu2+源 ,
Cd(NO3)2为 Cd2+源]溶液 20 mL, Cu2+、Cd2+浓度分别
为 2 mg·L1、10 mg·L1、20 mg·L1、40 mg·L1、60
mg·L1、100 mg·L1。在(25±1) ℃条件下振荡 2 h后,
恒温平衡 24 h, 然后以 3 000 r·min1离心 10 min, 取
上清液用 4300DV 型电感耦合等离子体发射光谱仪
(美国 PerkinElmer公司)测定平衡液中 Cu2+、Cd2+浓
度, 用差减法计算土壤对 Cu2+、Cd2+的吸附量。
第 10期 房 莉等: 不同土地利用方式土壤对铜、镉离子的吸附解吸特征 1259


表 1 供试土壤的基本性状
Table 1 Basic properties of the tested soils
土壤 Soil 有机质
Organic matter (g·kg1)
物理性黏粒
Physical clay (<0.002 mm) (%)
CEC
[cmol(+)·kg1]
pH
(H2O)
农田 Farmland 45.82 24.65 15.66 6.65
草地 Grassland 26.66 16.73 13.23 5.87
林地 Woodland 25.17 18.97 12.56 5.64

将上述吸附后残留的土样保持 24 h 后 , 以
95%乙醇清洗 3 次, 洗净土壤中的自由 Cu2+、Cd2+
离子, 然后加入 20 mL 0.01 mol·L1 NaNO3溶液,
在(25±1) ℃条件下振荡 2 h后, 恒温平衡 24 h, 然
后以 3 000 r·min1 离心 10 min, 取上清液用
4300DV 型电感耦合等离子体发射光谱仪测定平衡
液中 Cu2+、Cd2+浓度, 即为土壤解吸 Cu2+、Cd2+量。
解吸量占吸附量的百分数即为解吸率。
1.3 Cu2+、Cd2+在 3种土壤中吸附动力学
吸附动力学研究装置参考刘继芳等 [21]的方法 ,
并进行合理改装。分别称取 1.000 0 g林地、农田、
草地土壤于土柱中(土柱高 30 mm, 内径 12 mm, 外
径 20 mm), Cu2+和 Cd2+的储备液浓度均为 0.1
mmol·L1, 恒温箱保持在 25 ℃。启动蠕动泵, 使流
经土柱的储备液流速为 1.0 mL·min1, 连续收集土
壤溶液, 用 pH电极测定土壤溶液 pH, 使用 4300DV
型电感耦合等离子体发射光谱仪测定土壤溶液中的
Cu2+、Cd2+浓度。Cu2+、Cd2+在土壤上吸附量的计算
公式为:
Qt=V(C0Ct)/m (1)
式中, Qt为 t 时刻土壤吸附重金属离子的量, V为溶
液体积, C0为初始重金属离子浓度, Ct为 t时刻流出
液中 Cu2+、Cd2+浓度, m为称取土壤质量。
2 结果与分析
2.1 不同土地利用类型土壤对 Cu2+、Cd2+的吸附
从图 1可以看出, 3种土壤对 Cu2+、Cd2+吸附量
均随平衡液浓度的增加而增大。在低浓度处理下 ,
草地土壤对两种离子的吸附率均大于林地土壤, 但
随着处理离子浓度的增大, 农田土壤、草地土壤、
林地土壤对 Cu2+、Cd2+吸附量均趋于增大。随着 Cd2+
浓度继续增加, 草地土壤平衡液浓度增加, 而吸附
率减少。在试验浓度范围内, 3种土壤对 Cu2+、Cd2+
吸附量均未达到 100%, 在中高处理浓度下, 农田土
壤对 Cu2+、Cd2+的吸附能力最大, 且表现为农田土壤
>林地土壤>草地土壤。以最大处理浓度(100 mg·L1)
为例, 当平衡液浓度稳定时, 农田、林地和草地土壤
对 Cu2+的吸附量分别为 1 882 mg·kg1、1 644 mg·kg1
和 1 592 mg·kg1, 对Cd2+吸附量分别为 1 412 mg·kg1、
884 mg·kg1和 500 mg·kg1。

图 1 不同土地利用类型土壤对 Cu2+、Cd2+的等温吸附线
Fig. 1 Isotherm adsorption curves of Cu2+ and Cd2+ in different land use type soils
已有研究表明, Langmuir方程、Freundlich方程、
Temkin 方程等均可以对重金属离子的等温吸附进行
拟合, 但拟合效果各不相同[18]。本文选择对 Cu2+、
Cd2+吸附行为拟合效果较好的 Langmuir 方程和
Freundlich 方程拟合热力学数据[18,2224], 拟合结果见
表 2。结果表明, 农田、林地、草地土壤对 Cu2+吸附
以Langmuir方程拟合为佳(R2分别为0.911 6、0.983 7、
0.992 9), 农田、林地、草地土壤对 Cd2+吸附以
Freundlich方程拟合为佳(R2分别为 0.994 5、0.984 8、
0.960 9), 与已有的研究结果基本一致 [2223]。由
Langmuir 方程拟合曲线获得农田、林地、草地土壤
对 Cu2+的理论最大吸附量分别为 3 333.33 mg·kg1、
1 666.73 mg·kg1、1 428.64 mg·kg1, 对 Cd2+的理论最
大吸附量分别为 2 500.00 mg·kg1、714.32 mg·kg1、
1260 中国生态农业学报 2013 第 21卷


1 111.11 mg·kg1, 结果与实际测定的最大吸附量基本
一致。Langmuir方程中 k 与 b的乘积(MBC)可以表征
土壤对重金属离子的缓冲量[18]。结果表明, 林地土壤
在 3种土壤中对 Cu2+、Cd2+具有最大缓冲容量, 其缓
冲容量分别为 588.34 mg·kg1、 39.07 mg·kg1。
Freundlich方程中的 n值可以作为土壤对重金属离子
吸附作用强弱的指标, n 值愈大, 则表示土壤对重金
属离子吸附作用力愈强[25]。表 2 表明, 3 种土壤对
Cu2+、Cd2+的吸附作用力均表现为林地>农田>草地,
这与 3种土壤对Cu2+、Cd2+缓冲容量的大小顺序一致。
表 2 不同土地利用类型土壤吸附 Cu2+、Cd2+的等温线模型拟合参数
Table 2 Fitting parameters of isotherm equations of Cu2+ and Cd2+ adsorption in different land use type soils
Cu2+ Cd2+
Langmuir方程
Langmuir equation
Cw/Xm=1/(k·b)+Cw/b
Freundlich方程
Freunlich equation
Xm=k(Cw)1/n
Langmuir方程
Langmuir equation
Cw/Xm=1/(k·b)+Cw/b
Freundlich方程
Freunlich equation
Xm=k(Cw)1/n
土地利用类型
Land use type

k b R2 k n R2 k b R2 k n R2
农田 Farmland 0.085 7 3 333.33 0.911 6 297.73 1.506 7 0.831 8 0.013 1 2 500.00 0.909 5 84.32 1.207 0.994 5
林地 Woodland 0.353 0 1 666.73 0.983 7 333.92 1.844 6 0.960 0 0.054 7 714.32 0.939 7 36.76 1.570 0.984 8
草地 Grassland 0.162 7 1 428.64 0.992 9 170.29 0.916 7 0.907 9 0.017 3 1 111.11 0.879 3 11.15 0.989 0.960 9
Langmuir方程中的 Cw为平衡时重金属的浓度(mg·L1); Xm为单位重量土壤的吸附量(mg·kg1); k为与吸附结合能相关的常数(mL·kg1), 为
表征强度因素; b为最大吸附量(mg·kg1), 为表征容量因素。Freundlich方程中的 Cw、Xm含义与 Langmuir方程相同, n、k为与土壤吸附质有关
的常数。The Cw of Langmuir equation is concentration of balanced heavy metal elements (mg·L1). Xm is adsorption amount per unit weight soil
(mg·kg1). k is a constant related with adsorption (mL·kg1), and for the characterization of the intensity factor. b is the maximum adsorption capacity
(mg·kg1), and for the characterization of the capacity factor. Cw and Xm in Freundlich equations are same with those in Langmuir equations. n and k
are constants related to soil adsorption material.

2.2 Cu2+、Cd2+在不同土地利用类型土壤上的解吸
土壤吸附重金属离子的解吸性对生态环境具有
重要影响。重金属离子在土壤上的解吸量多少, 直
接影响地下水、土壤溶液以及作物吸收重金属离子
的多少。图 2 表明, 农田、草地和林地土壤的吸附
态 Cu2+和 Cd2+的解吸量均随 Cu2+和 Cd2+吸附量的增
加而增加 , 且解吸量大小均表现为农田>林地>草
地。其中, 吸附态 Cu2+在 3 种土壤上的解吸量与吸
附量呈极显著线性正相关 , 相关系数 (R2)均大于
0.99; 吸附态 Cd2+农田和林地土壤上的解吸量与吸
附量之间呈极显著线性正相关, 在草地土壤上呈显
著线性正相关, 相关系数(R2)分别为 0.996 4、0.991 3
和 0.908 7。试验表明, 土壤吸附的 Cu2+、Cd2+并不
是完全被解吸 , 土壤能保留部分外源重金属离子 ,
这部分不能解吸的 Cu2+、Cd2+代表土壤对两种离子
的固定能力。农田、林地和草地土壤固定 Cu2+的能
力表现为农田>林地>草地, 对 Cu2+的固定量分别为
147.2 mg·kg1、118.5 mg·kg1、61.9 mg·kg1; 3种土
壤对Cd2+的固定能力与对Cu2+离子的固定能力不同,
表现为林地>农田>草地 , 对 Cd2+的固定量分别为
33.33 mg·kg1、20.12 mg·kg1、9.97 mg·kg1, 这可能
与 Cd2+的离子结构、土壤中的铁锰结核有关, 需进
一步研究。
2.3 Cu2+、Cd2+在不同土地利用类型土壤中的吸附
动力学特征
3 种土壤对 Cu2+和 Cd2+的吸附量随时间变化的
模拟曲线形状相似, 前 5 min内吸附量增加较快, 随
着时间的变化, 吸附速度放缓, 但吸附量不断增加,
最后达到平衡; 农田对两种重金属离子的吸附量较
其他土壤大(图 3)。用双常数方程和 Elovich方程[22,26]

图 2 Cu2+、Cd2+在不同土地利用类型土壤上吸附量与解吸量的相关性
Fig. 2 Correlation between adsorption and desorption of Cu2+ and Cd2+ in different land use type soils
第 10期 房 莉等: 不同土地利用方式土壤对铜、镉离子的吸附解吸特征 1261


对 Cu2+、Cd2+在 3种土壤的吸附进行数学模型拟合,
结果见表 3。拟合结果显示, 双常数方程和 Elovich
方程均可以表征土壤吸附Cu2+和Cd2+的动力学特征,
相关系数均达到 0.99; 两方程中 k 值大小均反映吸
附速率的快慢, 3种土壤对 Cd2+、Cu2+吸附速率大小
均表现为农田最大, 表明 Cu2+和 Cd2+进入农田土壤
中可立即被土壤吸附固定, 很难向下层移动。因此,
被 Cu2+和 Cd2+污染的农田土壤表层 Cu2+和 Cd2+含量
较高。在研究 3种土壤对 Cu2+和 Cd2+的动态吸附时,
同样发现 3类土壤对 Cu2+的吸附量均比对 Cd2+的吸
附量大。说明这 3种土壤对Cu2+的吸附能力比对Cd2+
的吸附能力强。

图 3 Cu2+、Cd2+在不同土地利用类型土壤上的吸附动力学曲线
Fig. 3 Adsorption kinetics curves of Cu2+ and Cd2+ in different land use type soils
表 3 Cu2+、Cd2+在不同土地利用类型土壤中吸附动力学拟合参数
Table 3 Fitting parameters of adsorption kinetics of Cu2+ and Cd2+ in different land use type soils
Cu2+ Cd2+
双常数方程
Dual constant equation
lnQ=lnk+nlnt
Elovich方程
Elovich equation
Q=k+(1/a)lnt
双常数方程
Dual constant equation
lnQ=lnk+nlnt
Elovich方程
Elovich equation
Q=k+(1/a)lnt
土地利用类型
Land use type
k n R2 k 1/a R2 k n R2 k 1/a R2
农田 Farmland 1 898.92 142.89 0.993 1 898.63 13.37 0.993 927.51 24.81 0.983 929.83 37.730 0.987
林地 Woodland 1 167.26 42.44 0.994 1 168.37 27.78 0.996 749.24 104.20 0.996 749.38 7.237 0.996
草地 Grassland 1 081.73 51.28 0.992 1 082.42 21.23 0.993 432.83 58.82 0.994 433.03 7.389 0.995
Q代表任意时刻的吸附量(mg·kg1), t为时间(min), k、n为模型参数。The Q is adsorption quantity at random time (mg·kg1). t is time
(min). k and n are parameters of the model.

2.4 土壤对 Cu2+和 Cd2+吸附和解吸的影响因素分析
重金属离子在土壤上的吸附受许多土壤性质的
影响[27]。已有研究表明, 离子交换可以将吸附在土
壤表面的离子解吸到土壤溶液中, 这种解吸作用多
是由于参与交换的离子与被吸附的离子的价态或离
子大小不同而产生。土壤中存在大量的铁锰氧化物、
有机质和黏土矿物, 其表面包含大量的羟基和羧基
等基团, 这些基团带有随 pH变化的可变电荷, 重金
属离子可以与羟基和羧基中的H进行交换, 释放H+,
并形成稳定的内层配合物吸附在土壤表面[28]。本试
验采用的 3 种土壤的黏粒含量、有机质、CEC、pH
均各不相同。研究结果表明, 土壤对 Cu2+和 Cd2+吸
附作用大小顺序与土壤有机质含量高低和物理性黏
粒多寡顺序基本一致(表 1)。土壤黏粒含量比例越大,
土壤表面积越大, 其表面吸附能越大, 对重金属离
子的吸附作用越强; 土壤有机质含量越大, 其含有
的羟基和羧基也多, 交换作用也越强; 土壤 pH的差
异引起土壤溶液中 H+浓度的变化, 进而影响羟基和
羧基基团上离子的解离及溶液中离子与羟基和羧基
基团上离子的交换。农田土壤的 pH(7.23)明显高于
林地(pH=5.42)和草地(pH=5.96), 吸附量与 pH 极显
著正相关(R2=0.913)。在高 pH 条件下, 土壤表面负
电荷更多, 因此易吸附重金属离子。
3 讨论
在本研究处理液离子浓度范围内 , 当溶液中
Cu2+、Cd2+离子处中高浓度时, 农田土壤对 Cu2+和
Cd2+的吸附量远高于林地和草地土壤, 且表现为农
田土壤>林地土壤>草地土壤。3 种土壤对 Cu2+的吸
附热力学数据运用 Langmuir方程拟合等温吸附过程
效果好, 对 Cd2+的吸附热力学数据运用 Freunlich方
程拟合等温吸附过程效果更好, 相关系数均大于 0.9,
达极显著水平。
3种土壤对 Cu2+、Cd2+的解吸量随其吸附量的增
加而增加 , 两者之间呈线性正相关。土壤吸附的
Cu2+、Cd2+并不能完全被解吸, 土壤能固定部分外源
1262 中国生态农业学报 2013 第 21卷


重金属离子, 固定外源重金属离子的多少可以反映
土壤对重金属离子的固定能力。农田土壤、林地土
壤和草地土壤对两种重金属离子的固定能力各不相同,
对 Cu2+的固定量分别为 147.2 mg·kg1、118.5 mg·kg1、
61.9 mg·kg1, 对 Cd2+的固定量分别为 20.12 mg·kg1、
33.33 mg·kg1和 9.97 mg·kg1, 其原因需进一步研究。
Cu2+、Cd2+在 3种土壤中的动态吸附是个快速反
应的过程, 绝大多数的重金属离子在几分钟内被吸
附, 随时间延长, 吸附反应趋于平衡。用双常数函数
方程和 Elovich 方程均能较好地拟合重金属在土壤
上的吸附动力学过程。
土壤的黏粒含量、有机质、CEC、pH均能影响
土壤对 Cu2+和 Cd2+的固定能力。其原理与这些性质
引起的土壤表面吸附力、羟基及羧基大小、土壤表
面电荷大小、土壤溶液中交换性离子浓度等有关。
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