1、http:/Email:jlndxb 吉林农业大学学报 2023，45（2）：188-194Journal of Jilin Agricultural UniversityCd在不同盐碱化土壤中的解吸特性*颜廷玉1，4，王荣兴2，金春玉3，马秀兰1*，孙方圆1，韩兴1*1.吉林农业大学资源与环境学院，长春 130118；2.吉林省农业环境保护与农村能源管理总站，长春 130033；3.吉林省敦化市江南镇农业技术推广站，敦化 133799；4.长春金赛药业有限责任公司，长春 130012摘 要：为了解Cd在不同盐碱化土壤中的解吸特性，通过批量平衡解吸试验，探究重金属Cd在3种盐碱化土壤中的解吸行
2、为及不同环境因素对Cd解吸特性的影响。结果表明：Cd在3种土壤中的解吸过程分为快速解吸阶段、慢速解吸阶段和解吸平衡阶段，且准二级动力学方程对其拟合效果较好；Cd在3种土壤上的解吸能力顺序为重度盐碱化土壤中度盐碱化土壤轻度盐碱化土壤；在试验pH范围内（311），3种土壤对Cd的解吸量呈先降低后略有增加的趋势；Al3+、Ca2+和Na+浓度的增加均使3种土壤对Cd的解吸量增加；添加生物质炭的3 种土壤对Cd的解吸量减少。关键词：Cd；盐碱土；解吸特性；pH；金属离子；生物质炭中图分类号：S156.4 文献标志码：A 文章编号：1000-5684（2023）02-0188-07DOI：10.1332
3、7/j.jjlau.2021.5196引用格式：颜廷玉，王荣兴，金春玉，等.Cd在不同盐碱化土壤中的解吸特性 J.吉林农业大学学报，2023，45（2）：188-194.Desorption Characteristics of Cd in Different Saline-alkali Stress Soils*YAN Tingyu1，4，WANG Rongxing2，JIN Chunyu3，MA Xiulan1*，SUN Fangyuan1，HAN Xing1*1.College of Resources and Environment，Jilin Agricultural Univers
4、ity，Changchun 130118，China；2.Central Station of Agricultural Environment Protection and Rural Energy Management of Jilin Province，Changchun 130033，China；3.Jiangnan Town Agricultural Technology Promotion Station，Dunhua 133799，China；4.Changchun Jinsai Pharmaceutical Co.，Ltd.，Changchun 130012，ChinaAbst
5、ract：In order to understand the desorption characteristics of Cd in different saline-alkali soils,the desorption behavior of heavy metal Cd in three saline-alkali soils and the effects of different environmental factors on Cd desorption characteristics were investigated by batch equilibrium desorpti
6、on experiments.The results showed that the desorption process of Cd in the three soils was divided into fast desorption stage,slow desorption stage and desorption equilibrium stage,and the quasi-second-order kinetic equation had a good fitting effect;The desorption capacity of Cd on the three soils
7、was in the order of severe saline-alkali soilmoderate saline-alkali soil slight saline-alkali soil;Cd desorption in all the three soils were spontaneous,endothermic and disordered in the test pH range(3-11),and the desorption of Cd in the three soils decreased first and then increased slightly;The i
8、n*基金项目：吉林省科技发展计划项目（20210202119NC，20200402013NC）作者简介：颜廷玉，女，硕士研究生，研究方向：土壤化学与污染防治。收稿日期：2019-04-23*通信作者：马秀兰，Email：；韩兴，Email：颜廷玉，等：Cd在不同盐碱化土壤中的解吸特性吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural Universitycrease of Al3+,Ca2+and Na+increased the desorption of Cd in the three soils;The desorption of Cd in the three
9、 soils added with biochar was reduced.Key words：Cd；soil；desorption characteristics；pH；metal ion；biochar近些年，“镉米”等重金属污染事件频发，引起人们对重金属污染的极大关注1。镉（Cd）是植物和人体生长发育的非必需元素2，是毒性最强的重金属元素之一，当Cd进入人体后，高浓度的Cd可刺激呼吸道，损害肝脏和肾脏，导致骨质疏松症，引起心脏血管扩张和高血压3-4。当Cd进入植物体后，在植物体不同部位被吸收和积累，达到一定浓度后，可通过食物链对人类和动物健康造成严重危害5。吉林省西部地区有盐碱化土地面积
10、373万hm2，是世界三大苏打盐碱地集中分布区之一6。遥感影像和统计数据分析表明，盐碱化土地面积正在不断地扩大，给松嫩平原农业和畜牧业的发展带来了严重的危害，盐碱土的改良成为吉林省西部土地资源利用的重要任务7。近年来，我国采用大量磷石膏作为盐碱土改良剂8，而其中含有Cd污染元素，进入土壤中的Cd处于吸附和解吸的动态平衡，土壤中Cd的吸附行为已有大量报道，但关于解吸行为的研究较少，特别是不同盐碱化Cd污染土壤中的解吸行为尚未见报道。通常情况下，土壤类型、有机质、pH等均能影响土壤对Cd解吸，了解Cd在污染土壤中的解吸行为，对了解其生态风险具有重要的现实意义。李灵等9以南方酸性红壤为供试土壤，研究
11、Cd在酸性土壤中的解吸特性。张玉芬等10等研究发现，内蒙古通辽地区风沙土、盐碱土、栗钙土和草甸土对Cd的解吸量较吸附量存在滞后现象；郭平等11研究表明，随着Cd吸附量的增大，黑土和棕壤中Cd的解吸量和解吸率也相应增大；赵志鹏等12研究得出，随着Cd添加浓度的增大，Cd在黄壤和石灰土中的解吸率逐渐升高，最终趋于稳定。盐碱土中存在大量钠离子和钙离子13，生物质炭常用来对土壤进行改良14，试验在土壤中添加了 Al3+、Ca2+、Na+和有机质进行解吸，从而对比分析离子类型及生物质炭的存在对盐碱土解吸Cd产生的影响。不同盐碱化土壤的有机质、pH有很大差异，本试验以吉林省 3 种不同盐碱化土壤为供试土壤
12、，研究Cd在3种土壤中的解吸特性以及背景溶液的不同pH、离子浓度及添加生物质炭对Cd解吸行为的影响，以期充分认识不同盐碱化程度土壤对Cd的解吸能力差异，寻求有效控制土壤Cd环境行为的方法。1材料与方法1.1供试样品供试土壤样品于2018年5月10日采自吉林省安广镇西二十里铺盐碱地，取样深020 cm土壤，通过盐碱度的不同，确定3种不同盐碱化的供试土壤，去除土壤中的砂砾、根系植物、秸秆等杂物，风干过 0.15 mm（100 目）筛，保存于广口瓶。供试土壤基本理化性质见表1。供试玉米秸秆生物质炭：过 0.83 mm（20目）筛的玉米秸秆为原料，马弗炉（450，2 h）热解，过0.15 mm（100
13、目）筛得到原始玉米秸秆生物质炭（以下简称生物质炭）。1.2试验设计1.2.1不同盐碱化土壤Cd的吸附-解吸取供试样品（0.500 00.000 5）g于离心管中，加入25 mL以0.01 mol/L NaNO3为背景溶液的浓度为 20 mg/L的 Cd 溶液，于 25 下恒温振荡至吸附平衡，1.0万 r/min离心10 min，测定上清液中Cd浓度，表1供试土壤基本理化性质Table 1Physicochemical properties of the tested soil土壤类型轻度盐碱化中度盐碱化重度盐碱化pH8.689.4211.08b(交换性Na)/(molkg-1)0.340.57
14、0.75w(有机质)/(gkg-1)1.051.341.91b(CEC)/(molkg-1)14.218.621.5w(总Cd)/(mgkg-1)0.070.080.08颗粒组成/%黏粒29.129.734.8粉粒21.332.139.7砂粒49.638.225.5189吉林农业大学学报 2023 年 4 月Journal of Jilin Agricultural University 2023，April后将上清液弃去，加入25 mL 0.01 mol/L的NaNO3溶液，25 下分别振荡 1，5，10，20，30，60，120，240，360，480，600，1 440 min取样，1.
15、0万 r/min离心10 min，过滤，测定上清液中Cd的浓度，确定解吸平衡时间。1.2.2不同盐碱化土壤 Cd 的解吸等温线取供试样品（0.500 00.000 5）g 于离心管中，加入25 mL以0.01 mol/L NaNO3为背景溶液的浓度梯度为10，20，30，50，100，150，200，300 mg/L的Cd溶液，于恒温25 下振荡24 h，1.0万 r/min离心10 min，过滤，测定上清液中Cd的浓度，确定其饱和吸附量。将上清液弃去，加入25 mL 0.01 mol/L的NaNO3溶液，25 恒温振荡24 h（解吸动力学试验证实24 h已达到解吸平衡），1.0万 r/min
16、离心10 min，过滤，测定上清液中Cd的浓度，确定解吸等温线。1.2.3背景溶液pH对不同盐碱化土壤Cd解吸的影响取本文“1.2.1”中吸附24 h弃去上清液的供试样品，加入25 mL pH分别为3.0，5.0，7.0，9.0，11.0 的 0.01 mol/L NaNO3溶液，其他试验步骤同本文“1.2.2”，研究背景溶液不同pH对Cd解吸行为的影响。1.2.4背景溶液Al3+浓度对不同盐碱化土壤Cd解吸的影响取本文“1.2.1”中吸附24 h弃去上清液的供试样品，加入 25 mL含 Al3+（AlCl3配制）浓度分别为 0.01，0.05，0.10，0.15，0.20 mol/L 的溶液，其他试验步骤同本文“1.2.2”，研究背景溶液不同Al3+浓度对Cd解吸行为的影响。1.2.5背景溶液Ca2+浓度对不同盐碱化土壤Cd解吸的影响取本文“1.2.1”中吸附24 h弃去上清液的供试样品，加入25 mL含Ca2+（CaCl2配制）浓度分别为 0.01，0.05，0.10，0.15，0.20 mol/L 的溶液，其他试验步骤同本文“1.2.2”，研究背景溶液不同Ca2+离子浓度对Cd解