草甘膦和Cd(Ⅱ)在三種礦物表面共吸附機(jī)理初探.pdf

1、近年來，土壤重金屬超標(biāo)、各種有機(jī)污染如農(nóng)藥殘留一直是困擾著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品安全的焦點(diǎn)問題。目前對(duì)重金屬或有機(jī)污染物在土壤中的遷移、轉(zhuǎn)化及歸宿有了較多研究，但忽視了多種污染共存體系，尤其是重金屬與有機(jī)污染共存體系中，污染物質(zhì)的吸附、遷移機(jī)制。這些污染物間的相互作用，可影響其遷移轉(zhuǎn)化、生物有效性和生物毒性。在我國，重金屬Cd與有機(jī)磷類農(nóng)藥復(fù)合污染土壤較為常見。因此，本文以典型的有機(jī)磷農(nóng)藥草甘膦和Cd(Ⅱ)為對(duì)象，探討兩種污染物共存時(shí)，它

2、們?cè)诖硇酝寥赖V物針鐵礦、蒙脫石和高嶺石表面的吸附行為，并借助紅外光譜、等溫滴定微量熱及X射線光電子能譜技術(shù)，初步分析草甘膦和Cd(Ⅱ)在土壤礦物表面共吸附機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　　1.pH可影響礦物對(duì)單一污染物或復(fù)合污染物的吸附。礦物-Cd(Ⅱ)體系中，Cd(Ⅱ)的吸附量隨pH的升高而增加;針鐵礦-Cd(Ⅱ)-草甘膦和高嶺-Cd(Ⅱ)-草甘膦體系中，Cd(Ⅱ)的吸附量隨pH的升高而增加，蒙脫石-Cd(Ⅱ)-草甘膦體系中，Cd

3、(Ⅱ)的吸附量隨pH的升高先增加后減少。
　　2.由紅外光譜結(jié)果可知，草甘膦與Cd(Ⅱ)絡(luò)合，通過磷酸基和羧基形成P-O-H、P-O-Fe、C-O-Fe鍵吸附于針鐵礦表面，形成三元復(fù)合物，其化學(xué)鍵的強(qiáng)度隨pH的升高而減弱;XPS數(shù)據(jù)顯示，草甘膦可單獨(dú)吸附于針鐵礦表面，也可與Cd(Ⅱ)絡(luò)合后吸附于表面;pH3-4時(shí)，草甘膦可使針鐵礦表面的負(fù)電荷緩慢增多，pH4-8時(shí)，針鐵礦表面負(fù)電荷迅速增多。在靜電引力和化學(xué)絡(luò)合反應(yīng)的共同作用下，與

4、針鐵礦-Cd(Ⅱ)相比，Cd(Ⅱ)和草甘膦在針鐵礦表面的共吸附在pH3-4時(shí)，減弱了Cd(Ⅱ)的吸附作用，而在pH4-8時(shí)，增強(qiáng)了Cd(Ⅱ)的吸附作用。
　　3.與蒙脫石-Cd(Ⅱ)體系相比，Cd(Ⅱ)和草甘膦在蒙脫石表面的共吸附在pH3-6時(shí)，對(duì)Cd(Ⅱ)吸附的影響不明顯，而在pH6-8時(shí)，顯著降低了Cd(Ⅱ)吸附量;與高嶺石-Cd(Ⅱ)體系相比，Cd(Ⅱ)和草甘膦在高嶺石表面的共吸附在pH3-5時(shí)，抑制Cd(Ⅱ)的吸附，在pH

5、5-8時(shí)，促進(jìn)Cd(Ⅱ)的吸附。蒙脫石和高嶺石吸附草甘膦后，其表面電荷緩慢下降;且共吸附紅外光譜中并沒發(fā)現(xiàn)新的吸收峰的形成。推測(cè)草甘膦和Cd(Ⅱ)在蒙脫石、高嶺石表面的共吸附行為主要受靜電引力控制。
　　4.微量熱數(shù)據(jù)表明，三種典型的粘土礦物對(duì)草甘膦、Cd(Ⅱ)的吸附及其共吸附過程均為放熱的過程。共吸附放出的熱量與草甘膦和Cd(Ⅱ)單一吸附放出的熱量之和非常接近，且草甘膦吸附熱遠(yuǎn)大于Cd吸附，因此可以推測(cè)，共吸附體系的熱量來源主要