一种矿质土壤中Cd（II）溶解态和吸附态的确定方法

摘要

本发明公开了一种矿质土壤中Cd（II）溶解态和吸附态的确定方法，属于土壤分析领域。其步骤为：分离土壤黏土矿物，测定矿物的CEC值及比表面积Ss，测定黏土矿物表面的酸碱常数值logK(+)、logK(-)、logK(Na,H)，测定黏土矿物表面的金属表面络合反应常数logK(AlOCd)和logK(X2Cd)，测定土壤的有机质、铁氧化物、黏粒的重量百分比含量，构建全土模型。本发明解决了土壤中重金属Cd的形态无法预测的问题，创建了土壤体系中Cd形态浓度的确定方法，可用于矿质土壤中有效态Cd浓度的预测。

主权项

一种矿质土壤中Cd(II)溶解态和吸附态的确定方法，包括以下步骤：第一步：分离土壤黏土矿物，测定矿物的CEC值及比表面积Ss：1)醋酸/醋酸钠缓冲溶液去除碳酸盐；2)连二亚硫酸钠去除铁氧化物；3)双氧水去除有机质；4)沉降法收集＜2μm的土壤黏土矿物；5)采用渗析法酸洗、Na离子饱和矿物表面；6)测定pH＝4和pH＝8条件下的阳离子交换量CEC值，N2‑BET法测定矿物比表面积Ss；第二步：电位滴定法测定黏土矿物表面的酸碱常数值logK(+)、logK(‑)和logK(Na，H)：采用双点位法，将黏土矿物对Cd的吸附分为两个点位：矿物边缘的可变电荷≡AlOH和层间的永久性负电荷≡X‑，采用恒电容CCM模型拟合表面的静电引力，采用自动电位滴定仪及反滴定法获得黏土矿物的滴定曲线，代入非线性优化程序FITEQL ver3.1进行拟合测定黏土矿物表面的酸碱常数值logK(+)、logK(‑)和logK(Na，H)；第三步：批量吸附实验法测定黏土矿物表面的金属表面络合反应常数logK(AlOCd)和logK(X2Cd)；第四步：测定土壤的有机质、铁氧化物和黏土矿物的重量百分比含量，构建全土模型：针对研究土壤，测定土壤参数，包括：土壤pH值、土壤有机质含量OM％、土壤质地、土壤黏土矿物含量clay％、土壤铁氧化物含量Fe2O3％和pH＝2时HNO3提取土壤中Cd浓度，以及上述步骤中测定的矿物的CEC值及比表面积Ss，黏土矿物表面的酸碱常数值和黏土矿物表面的金属表面络合反应常数，根据Cd在铁氧化物表面的吸附反应和Cd在有机质表面的吸附反应关系，查找文献中Cd在溶液中的平衡常数值，结合Cd在土壤各固相组分上的SCM模型，创建土壤中Cd形态计算的化学计量矩阵表，构建全土模型，矩阵横向即为地球化学平衡模型所需的质量作用方程组，而纵向即为质量守衡方程组，根据文献和实验结果，各固相吸附点位浓度Ns分别为：黏土矿物：Ns(≡AlOH)＝M％Sd*(CEC8‑CEC4)*10‑5Ns(≡X‑.H+)＝M％Sd*CEC4*10‑5铁氧化物：Ns(≡FeOH)＝M％Sd*13.56*10‑5土壤有机质：Ns(≡S1)＝M％Sd*255*10‑5Ns(≡S2)＝M％Sd*63*10‑5根据化学计量矩阵表，可以借助计算机的帮助计算出平衡时每个形态的浓度，从而得到Cd在土壤溶液及各固相表面的吸附态浓度。