土壤中重金屬與銨態(tài)氮的共運移模擬及模型參數分析.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展、城市化進程的加快以及農用化學物質數量、種類的增加，土壤重金屬及氮素污染日益加劇。垃圾的淋濾、礦山開采廢液的排放、污水灌溉和農藥化肥的大量施用等，都可造成土壤中重金屬與銨態(tài)氮共存的情況。與硝態(tài)氮相比，銨態(tài)氮更易被土壤吸附，它只有在特定條件下，借助于滲流的驅動才可能在土壤剖面中隨水遷移。本論文通過批量平衡吸附實驗和室內土柱實驗，研究了重金屬(Zn2+、Cd2+、Cu2+)及銨根離子在土壤中的吸附、運移過程;在實驗研究的基礎上

2、，利用Freundlich和Langmuir方程對重金屬及銨根離子的吸附等溫方程進行擬合，同時利用Hydrus-1D軟件對重金屬的運移過程進行了數值模擬，得出以下主要結論:
　　 (1)在靜態(tài)等溫吸附實驗時，土壤對重金屬及銨根離子的吸附量隨著平衡液濃度的增大而增大。NH4+/Zn2+/Cd2+/Cu2+三三組合，競爭吸附能力的大小順序為:Cd2+＞Zn2+＞NH4+，Cu2+＞ Zn2+＞ NH4+，Cu2+＞ Cd2+＞NH4

3、+，初始溶液的pH越高，吸附量越大;離子強度越大，吸附量越低。用Freundlich方程對實驗數據的擬合過程中，相關系數R2＞0.885，擬合結果較好;用Langmuir方程對實驗數據的擬合過程中，相關系數R2在0.85左右，與Freundlich方程的擬合效果相比差一些，說明用Freundlich方程擬合重金屬及銨根離子在土壤中的等溫吸附過程效果更好。
　　 (2)不同pH和離子強度條件下，NH4+/Zn2+/Cd2+/Cu2

4、+三三組合，在土壤中運移速度大小為:NH4+＞Zn2+＞Cd2+，NH4+＞ Zn2+＞ Cu2+，NH4+＞ Cd2+＞ Cu2+。pH越高，出流時間越晚，峰值越低;離子強度越大，出流時間越早，峰值越高。說明低pH、高離子強度有利于重金屬及銨根離子在土壤中的運移。出流液pH先下降后上升，最后趨于平緩。初始pH越高，出流液整體pH越高，Eh變化正好相反。出流液電導率EC隨著混合溶液的輸入先上升后下降最終趨于平衡，初始pH、離子強度越高，

5、電導率EC整體越高。
　　 (3)運用Hydrus-1D軟件中的非平衡兩點模型(TSM)對不同pH(4.5、5.5、6.5)和離子強度(0.002、0.01、0.05 mol/L)條件下重金屬及銨根離子運移的穿透曲線進行模擬，結果顯示:模擬值與觀測值的相關系數R2＞0.857，MSE＜0.036。分配系數Kd隨著pH升高而升高，隨著離子強度的增大而減小;f值均很小，說明大部分吸附交換點位分布在限速吸附區(qū)，吸附反應是一個與時間相關

6、的動力學過程;一階動力學系數α值基本上隨著pH的升高而增大，隨著離子強度的增大而減?。▊€別情況除外）。吸附平衡的經驗系數β＜1，說明介質是化學非均質的，吸附點位差異而造成的非平衡性對運移過程起著主導作用。
　　 (4)利用Freundlich和Langmiur吸附等溫模型擬合得到的參數計算出的阻滯因子與利用Hydrus-1D軟件模擬得到的參數求得的阻滯因子不同，存在一定差異，且阻滯因子的大小順序為:Cd2+＞Zn2+＞NH4+。

7、不同pH和離子強度條件下，同一物質與不同組分競爭時的分配系數也不同。
　　 (5)利用Freundlich、Langmiur和TSM模型模擬得到的分配系數Kd及其他相關參數預測重金屬和銨根離子在土壤中運移過程的穿透曲線，結果顯示:出流時間及相對濃度峰值均有所差異;Freundlich、Langmiur方程所求參數預測得到穿透曲線的出流時間較早，相對濃度峰值較高，高估了重金屬及銨根離子在土壤中的運移速度及出流峰值，TSM則低估了重