风化煤对农田土壤重金属汞的钝化修复研究①.DOC

1、风化煤对农田土壤重金属汞的钝化修复研究 曾文號 1,黄春燕 1,李真 1,廖洋 1,2,马骏 1,2*,赵仕林 1,2* (1.四川师范大学 化学与材料科学学院 ,成都 610068; 2.西南地区土地监测与评价教育部重点实验室 ,成都 610066) 摘 要 ：风化煤钝化修复土壤主要是其活性官能团与重金属发生络合、鳌合等一系列反应，进而降低重金属在土壤中的可迁移性和生物有效性，达到修复土壤的目的。本文 系统研究 了风化煤 对 重金属Hg的吸附特 性及其对 Hg在土壤中径向迁移和生物可利用性的影响。结果显示：风化煤对酸碱有一定的缓冲作用， pH 对 Hg的平衡吸附量影响不大，最大吸附量为 8.

2、19 mg/g，该吸附为吸热反应。风化煤材料对 Hg的吸附用 Freundlich 方程描述较好，为多分子层吸附，吸附动力可用拟二级速率方程描述。土柱实验中风化煤用量为 1 g、 2 g、 4 g、 8 g 时，淋溶液中 Hg含量分别下降 391.04 mg/g、 495.52 mg/g、658.21 mg/g、 832.84 mg/g，风化煤的使用可以降低 Hg从土壤向溶液的迁移。盆栽试验进一步 验证风化煤对土壤中 Hg迁移的阻控作用，其中处理 1 收获的 30 天和 70 天的白菜叶中 Hg含量较对照下降了400.00 mg/g和 187.50 mg/g；处理 2 收获的 30 天和 70

3、 天的白菜叶中 Hg含量下降了 369.05 mg/g和 288.19 mg/g。风化煤作为一种廉价高效的环境友好型钝化剂，实现了对土壤中 Hg 的吸附，将其钝化在土壤中，减缓了其生物可利用性，不产生二次污染，为土壤中重金属污染的治理提供思路。 关键词：风化煤；重金属 Hg；吸附特性；生物可利用性；钝化 中图分类号： X53 基金项目： 国家自然科学基金 （ 51641209， 41641010）， 四川省科技厅支撑计划 (2016NZ0053)，成都市科技惠民项目 (2014-HM01-00205-SF， 2014-HM01-00204-SF)。 作者简介： 曾文號 (1992-)， 男 ，

4、 四川乐山人， 硕士 研究 生 ，主要研究方向： 环境污染与控制， E-mail：。 *通讯作者， E-mail： ; 汞是唯一在常温下呈液态的金属，由于其具有 强毒性 、 持久 性和 生物富集 性，联合国环境规划署将其列为全球性环境污染物 1,2。农田土壤汞污染主要来源于大气沉降和人类活动，特别是企业排放和农田长期污灌、污泥农用和含汞农药施用。资料显示：北京东郊灌区某土壤中 Hg 含量范围为 0.0764.550 mg/kg3；贵州万山汞矿区土壤 Hg 含量范围为 1.1790 mg/kg4；山东莱州市的焦家金矿周边土壤中汞的含量高达 105 mg/kg；桂林市某地土壤中汞的均值也在 200

5、 mg/kg5，这些都远 高于国家土壤环境质量标准（ GB15618-1995）二级标准值 0.3 mg/kg。土壤中汞对植物毒害作用主要是破坏植物根功能，进而抑制植物根生长及阻碍根对养分的吸收，导致植物生长迟缓，植株矮小，产量下降 6,7。而进入植物体的汞通过食物链传递和累积，最终进入人体，损害人体健康，如 “水俣病”事件、“痛痛病”事件 8,9。 针对土壤汞污染危害，国内外污染修复方法主要有物理修复、化学修复和生物修复 10。物理修复如水洗涤、固定或热解析，其工程量大、能耗高、投资大，适用于小范围、高浓度汞污染的治理；生物修复如微生物修复或植物修复，则对地力条件要求高、对污染浓度敏感，且修

6、复周期长，需要找到或培育专一的微生物或植物；而化学修复具有专一性、修复快速、投入低、操作简单等优点 11，备受研究者的青睐。化学修复主要包括化学药剂淋洗和施加土壤钝化剂，其中化学药剂淋洗对土壤结构和理化性质破坏严重，易产生二次污染；而大量研究表明，施加土壤钝化剂是一种行之有效的土壤重金属污染修复方法。土壤钝化剂包括无机和有机钝化剂 12。 无机钝化剂，如石灰 13,14、磷肥 13,15-19和黏土矿物 20,21等材料可以对土壤重金属污染实现原位钝化修复，但长期施用易在土壤中积累而改变土壤物理化学性质。而有机钝化剂表面带有大量活性基团可与重金属离子稳定络合，能较长时间固定土壤重金属，且降解后

7、可提供植物养分，增强土壤可耕作性，受到了研究者的广泛关注。 风化煤属于腐殖酸类物质，含有大量活性基团，如羧基、酚羟基、醌基、醇羟基等，与重金属有较强结合能力 22，且降解后能改善土壤理化性质，能为农作物提供有机营养物质。余贵芬 23等发现腐殖酸 能有效吸附重金属 Hg。同时，风化煤广泛存在于土壤环境中，便宜易得。因此，本文将风化煤作为廉价高效的环境友好型钝化剂。目前利用风化煤对土壤重金属污染钝化修复的系统研究鲜有报道，本文通过吸附实验、土柱淋溶、盆栽实验研究其对汞吸附特性及其对土壤汞阻控、迁移转化的影响，为土壤汞污染修复提供基础数据和思路。 1 实验材料与方法 1.1 实验材料及仪器 1.1.

8、1 实验材料 本实验采用天然风化煤（有机质含量为 480.65 g/kg，材料未检出 Hg）作为吸附材料，待其风干后研磨过 0.25 mm 筛。选取彭州市蔬菜基地长势均匀的矮脚小白菜幼苗做盆栽试验，黄壤（主要含气煤、石灰石等矿物）采集彭州蔬菜基地 0-20 cm 表层土壤，土样风干，研磨后过 0.25 mm 和 1 mm 筛备用。向黄壤中添加外源 Hg 制备重金属含量为土壤环境质量三级标准的土壤 ，供试土壤的基本性质见表 1。 表 1 供试土壤的基本性质 Table 1 The basic properties ofthe tested soil pH CEC （ cmol/kg） 铵态氮（

9、g/kg） 全氮（ g/kg） 有机质（ g/kg） 黏粒 （ g/kg） 黄壤 Hg（ mg/kg） 土壤 I Hg （ mg/kg） 6.32 23.4 1.2 2.4 88.6 212.3 0.62 1.50 1.1.2 药品 汞标准储备液， 1 mg/mL，国家有色金属及电子材料分析测试中心；硝酸汞、盐酸、氢氟酸、高氯酸、硝酸钠、硝酸、氢氧化钠，均为分析纯，成都科龙化工试剂厂；去离子水，实验室 UPT-II-20L 型超纯水仪制。 1.1.3 仪器 冷原子荧光测汞仪（北京普析有限公司）； pHS-225 型 pH 计（上海精密仪器科技有限公司）； SHY-2A水浴恒温振荡器（金坛市金玻

10、仪器厂）； LD4-2A 型离心机（北京雷勃尔医疗器械有限公司）； HL-2 型恒流泵（上海沪西分析仪器厂有限公司）。 1.2 实验方法 1.2.1 理化性质的测定 pH 值：点位测定法 24，土水比为 1:2.5；土壤阳离子交换量（ CEC）：采用 BaCl2-H2SO4 交换法 25；有机质：用森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算（ GB 7863-87）进行测定；全氮、铵态氮：采用凯氏法（ HJ 717-2014）；黏粒分析：采用 Stokes 定律的比重计法测定 26； Hg 含量测定，采用冷原子荧光测汞仪测定。 1.2.2 pH 对吸附的影响 取风化煤每份 0.1 g，加入 10mL

11、初始浓度 10 mg/L 的 Hg 溶液中 ，用 0.1 mol/L NaOH 和 HNO3 将 pH 值分别调为 3.0、 4.0、 5.0、 6.0、 7.0。 吸附过程中，每隔一段时间，测定并调节反应溶液 pH，保证 pH变化不超过 1.0。 吸附反应结束后， 离心 过滤， 取上清液测定吸附后 Hg 的浓度，根据吸 附前后的离子浓度差异，计算平衡吸附量 qe，用 mg/g 表示 。 m V)CC(q e0e 式中 qe为平衡吸附量（ mg/g）； Ce为平衡浓度 (mg/L）； C0 为初始浓度 (mg/L）； V 为溶液总体积； m 为吸附材料质量（ g）。 1.2.3 温度对吸附的影

12、响 溶液配制同上，模拟土壤温度，将 Hg 溶液的 pH调为 6.0，选择 5、15、 25、 35、 45 进行吸附实验， 吸附反应结束后， 离心 过滤， 取上清液测定吸附后 Hg 的浓度，根据吸附前后的离子浓度差异，计算平衡吸附量 qe。 以此考察不同温度对风化煤吸附 Hg 的影响。 1.2.4 吸附动力学 溶液配制同上， pH 调至 6.0，测定反应后离心过滤的上清液中 Hg 浓度，根据吸附前后浓度的变化，计算其 15、 30、 60、 120、 180、 300、 600、 720 min 的吸附量 qt，用 mg/g表示，研究风化煤吸附汞的动力学特性。 1.2.5 初始浓度对吸附的影响

13、 取风化煤每份 0.1 g 加入到 10 mL 浓度分别为 10、 20、 40、 60、 80、100 mg/L 的 Hg 溶液中，调节溶液的 pH 值至 6.0，恒温振荡吸附，达到吸附平衡后离心，用滤膜过滤后取上清液测 定吸附后溶液中 Hg 的浓度，根据吸附前后离子浓度差异，计算平衡吸附量 qe，研究风化煤吸附汞的热力学特性。 1.2.6 土柱淋溶 用 孔 隙为 750 m 的滤布（两层）封住 PVC 管（直径 5 cm， 高 15 cm）底部 ，称取 风化煤 0 g， 1 g， 2 g， 4 g， 8 g 与土壤（风干，过 1 mm 筛） 400 g 均匀混合后模拟菜园土壤的容量。按照

14、1.3 g/cm2 的紧密度装入 PVC 管中。土柱上紧附一层孔隙同样为 750 m 的滤布以免加水淋溶时扰乱土层。 参照当地年平均降雨量 924.7 mm/a，扣除地表径流 40 %，实验淋溶总量约为 1088.8 mL（考虑到试验方便，以 1152 mL 为试验淋溶量），每天淋溶 48 mL， 恒流泵流量为 2 mL/h，每 6 天收集一次淋溶液， 共计淋溶 4 次 ， 测定淋溶液 中汞离子含量 。 1.2.7 盆栽试验 以矮脚小白菜作为研究植物， 盆栽实验土壤选用 黄壤和土壤 I（添加外源 Hg的黄壤）进行实验 ， 处理 1 为添加风化煤的黄壤，处理 2 为添加风化煤的土壤 I，以黄壤作

15、为对照， 共 3 种处理 。选取彭州市蔬菜基地培养的小白菜幼苗，挑选长势均匀的幼苗，用蒸馏水洗净根系基质，移植于经处理的土盆中，每盆 3 棵。每盆装土 1 kg， 添加 5 g 风化煤 与适量肥料 ， 将其与土壤混匀，浇 200 mL 水（水不从底部流出为宜）。移栽后 ，如阳光 充分时 ， 每天早晚各浇水一次，雨天减少浇水。 30 天后进行采样，在不影响小白菜生长的情况，用剪刀剪去每株小白菜一片叶子，小白菜菜叶采集后用去离子水洗去尘土，晾干放入烘箱 60 至恒重，粉碎，测定小白菜菜叶中重金属汞的含量。 70 天后，对每个处理的小白菜菜叶分别进行采样，用去离子水冲洗干净，吸干表面水分。晾干放入烘

16、箱 60 至恒重，粉碎，测定重金属汞含量。 2 结果与分析 2.1 风化煤材料的表征 2.1.1 红外表征 对风化煤吸附汞前后的材料进行红外光谱（ IR）测定，结果如图 1。风化煤在3435 cm-1 处的吸收峰属于羟基振动；在 1621 cm-1 处的吸收峰是芳香胺的 C-N 振动；在 1103 cm-1处是醚基的 C-O 振动。风化煤吸附汞后，各吸收峰均有所减少，在 3435 cm-1 处的峰宽有所减少，说明风化煤中的 -OH 和 Hg 发生了络合反应； 1621 cm-1 处峰宽的减少，代表芳香胺与 Hg 发生了反应； 1103 cm-1 的峰宽有所减少，可能风化煤中的 C-O 键参与了

17、自由基反应 27。这是由于风化煤具有羧基、 酚羟基、醇羟基、甲氧基和羰基等官能团，这些官能团使风化煤具有酸性及交换容量，可与金属阳离子进行离子交换和络合反应 28。由此可见风化煤可以吸附络合溶液中金属离子，对 Hg 具有一定的吸附效果。 3500 3000 2500 2000 1500 1000 5001103吸附汞后的风化煤1621透射比（%）波数（cm-1）3435风化煤图 1 吸附汞前后的风化煤红外光谱图 Fig. 1 Infrared spectra of weathered coal before and after adsorption of mercury 2.1.2 SEM-E

18、DS 表征 图 2 为风化煤吸附汞前后的 SEM-EDS，（ a）为吸附前风化煤的 SEM-EDS图，（ b）为吸附 Hg 后的风化煤 SEM-EDS 图，吸附前后元素参数信息见表 2。从图 2（ a）可以看出，风化煤表面结构疏松，通过 EDS 分析可知风化煤含 C、 O、 Al、 Si、 Ca 等元素；比较图 2（ a）与图 2（ b）可知，吸附 Hg 后风化煤 SEM 形貌未发生明显变化，但 EDS 图谱中元素组成发生变化， Hg 元素存在于吸附后风化煤中，其质量含量为 13.7 mg/g，这说明通过吸附反应，汞成功与风化煤结合，吸附于风化煤表面，因此可以使用风化煤对汞离子进行吸附 。 图

19、 2 吸附汞前后的风化煤 SEM-EDS 分析图 Fig.2Analysis of weathered coal SEM -EDS before and after adsorption of mercury 表 2 吸附汞前后的风化煤元素含量百分比 Table 2 Percentage of weathered coal content before and after adsorption of mercury 元素 C O Al Si Ca Hg 吸附前 Wt% 53.95 30.94 3.05 8.16 3.90 吸附后 Wt% 58.80 34.29 2.94 1.50 1.10 1

20、.37 注：表格中“ ”表示未测出； wt%表示质量比。 2.2 风化煤对汞的吸附特性研究 2.2.1 pH 值对吸附的影响 首先考查了 pH 值对风化煤吸附 Hg 的影响，如图 3（ a）。从图中可以看出，随着 pH 的变化，平衡吸附量变化很小， pH 对其吸附平衡量几乎没有影响。可能是因为风化煤中腐殖酸含有大量的羧基、羟基、酚羟基，这些官能团对酸碱度有一定的缓冲作用。同时，在偏酸性条件下，风化煤酸性官能团的解离能力下降，离子交换能力不强，官能团与 Hg 的络合能力随之降低，吸附量较小 29。考虑到风化煤对 Hg 的吸附受 pH 影响较小，且我国南方土壤呈微酸性， pH 值在 6.5 左右，

21、选择实验最佳 pH 为 6.0。 2.2.2 温度对吸附的影响 图 3（ b）可以看 出，随着温度的升高，风化煤对 Hg 的吸附量随之增加，从 5 的 0.74 mg/g 到 35 的 0.99 mg/g， 35 后平衡吸附量不再增加。风化煤对 Hg 的络合反应为化学吸附，其属于吸热反应，升高温度有利于对 Hg 的吸附，因此随温度升高，吸附量增大。同时升高温度有利于提高离子的运动速度，加快 Hg 的交换速度和提高交换能力，从而提高吸附量 30。 图 3 pH（ a）和温度（ b）对风化煤吸附 Hg 的影响 Fig.3 Effects of pH (a) and Temperature (b)

22、on Hg Adsorption of Weathered Coal 2.2.3 吸附动力学 图 4(a)可以看出，反应开始时吸附速率快，随着吸附的进行其吸附量在不断地增大，吸附速率减慢，在 120 min 后基本趋于平缓。 在反应 初 始阶段，由于溶液中 Hg 的质量浓度高， 且风化煤上吸附位点充足， Hg 与 H+的竞争中处于优势，越容易与风化煤上的吸附位点结合， Hg 快速被吸附， 故吸附反应速率较快；随着反应的进行， Hg 的浓度逐渐减少， 风化煤上的高低吸附位点对 Hg 的吸附逐渐达到饱和 ， 吸附和解吸处于动态平衡， 故吸附反应逐渐趋于平缓。 风化 煤对 Hg 的吸附动力学可以通过

23、拟二级速率方程来描述，即： 23 tet qqkdtdq （ 1） 式中 :k3 为拟二级速率常数， g/(mgmin)； qe 为 Hg 的平衡吸附量， mg/g； qt 为时间 t 时 Hg的吸附量， mg/g。 对方程 (1)分离变量积分后，整理得到方程 (2)： eet qtqkqt )(1 23 （ 2） 通过 t/qt 对 t 作图，计算出平衡吸附量 qe及拟二级速率常数 k331。 由图 4(b)和表 3 可见 ，风化煤对 Hg 的吸附动力学实验数据适用于拟二级速率方程 ，其 R2为 0.999。拟二级速率常数 k3 可看作是单位时间内吸附 1.0 g Hg 所需消耗吸附剂的平均

24、量 ， k3值越小，说明吸附材料性能越好。 图 4 风化煤对 Hg 的吸附动力学 (a)和风化煤对 Hg 吸附的拟二级速率 (b) Fig.4 The adsorption kinetics of weathered coal to Hg (a) and the quasi-secondary rate of adsorption of Hg on weathered coal (b) 3 风化煤对 Hg 吸附的拟二级速率方程参数 Table 3 Quasi-Second-order Rate Equation Parameters of adsorption of Hg on weather

25、ed coal 吸附 材料 k3 qe(计算值 ) qe(真实值 ) R2 mg/g mg/g 风化煤 0.3297 0.9990 1.0317 0.999 2.2.4 初始浓度对吸附平衡影响 图 5 是风化煤对 Hg 的吸附等温线。 由图中可以看出， Hg 的平衡吸附量随平衡浓度的增加而增加，但其增加趋势是先增加迅速，而后增加缓慢，最后基本趋于稳定状态。这可能与风化煤活性基团对 Hg 结合的位点有关，在溶液中，因为高吸附点位结合能高，与 Hg 结合更牢固， Hg 更易与风化煤活性基团的高吸附位点结合。在低浓度下 Hg 首先与活性基团的高吸附位点结合，随着浓度的增加，与活性基团高吸附位点结合逐

26、渐呈现饱和状态，然后与低吸附位点结合，最后高、低吸附位点结合 Hg 与溶液中 Hg 达到动态平衡 32。 图 5 风化煤对 Hg 的吸附等温线 Fig.5Adsorption isotherms of weathered coal to Hg 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.00246810吸附量qe去除率平衡吸附浓度 Ce( m g /L)吸附量qe(mg/g)979899100去除率 (%)如图 6（ a）、（ b）和表 4，根据风化煤对 Hg 的吸附情况，通过 Langmuir 和 Freundlich 两种数学模型对吸附过程进行描述。 （ 1） Langmuir 方

27、程： 1/qe=1/qm+1/(qm k1)(1/Ce) 式中： qe 为平衡吸附量（ mg/g） ； Ce 为平衡浓度 (mg/L）； qm 最大吸附量； k1 为 Langmuir常数。 （ 2） Freundlich 方程： lgqe=1/nlgCe+lgk2 式中： qe 为平衡吸附量（ mg/g） ； Ce 为平衡浓度 (mg/L）； 1/n 和 k2 为 Freundlich 常数。 由表 4 可知， Langmuir 和 Freundlich 方程对 Hg 的吸附相关系数 R2 分别为 0.951 和 0.994，其中 Freundlich 方程能较好的拟合风化煤对 Hg 的吸附

28、，说明风化煤对 Hg 的吸附是多分子层的吸附。在 Freundlich 方程参数中， k2 和 1/n 的值分别作为风化煤对重金属离子的吸附容量指标和吸附作用力强度的指标。 k2 越大，风化煤对 Hg 的吸附容量越大； n 值越大，则表示土壤对重金属离子吸附作用越强 33-35。由表可知 1/n 1，说明风化煤对 Hg 的吸附能在温和的条件下进行，且吸附作用力强。 图 6 风化煤吸附 Hg 的 Langmuir 等温线 （ a） 和 Freundlich 等温线 （ b） Fig.6 Langmuir isotherms (a) and Freundlich isotherms (b) of

29、weathered coal adsorptionto Hg 表 4 风化煤吸附 Hg 的吸附热力学参数 Table 4 Adsorption thermodynamics parameters of adsorption of Hg onweathered coal 吸附 材料 Langmuir 参数 Freundlich 参数 qm（ mg/g） k1 R2 1/n k2 R2 风化煤 8.19 3.94 0.951 0.4607 6.38 0.994 2.3 风化煤对土壤中汞径向迁移的影响 不同风化煤用量的土柱淋滤液中重金属 Hg 的含量测定结果见图 7。可以看出，随着风化煤用量的增大，

30、 Hg 离子的每次淋溶量和淋溶总量也随之降低，逐渐趋于平缓；淋溶总量和第一次淋溶的淋溶量存在较强的相关性，从第二次淋溶开始淋溶量明显减少。风化煤用量为 1 g、 2 g、 4 g、 8 g 的土壤，相对于空白土壤（ 0 g 风化煤土壤），在 4 次淋溶结束后，土壤中的 Hg 淋溶总量分别下降 391.04 mg/g、 495.52 mg/g、 658.21 mg/g、 832.84 mg/g。表明在研究范围内，风化煤用量越大，对 Hg 钝化效果越明显。实 验结果表明，风化煤对土壤中 Hg 的迁移有阻控作用，能够较好的钝化土壤中的 Hg，有效地减少土壤 Hg 的径向迁移。 01234567第4次

31、淋溶第3次淋溶第2次淋溶第1次淋溶淋溶总量4g2g8g1g 淋溶液中汞含量（g）风化煤用量0g图 7 土柱淋滤液中汞含量测定结果 Fig.7 Determination results of mercury content in soil column leaching solution 2.4 风化煤对土壤中汞生物有效性的影响 分别对两种不同处理条件下， 30 天和 70 天收获的小白菜叶中重金属 Hg 含量测定，结果如图 8。可以看出，种植 30 天后，处理 1 中小白菜叶的 Hg 浓度低于对照组，风化煤使小白菜叶中Hg 的浓度下降了 400.00 mg/g 左右；处理 2 中 Hg 浓度

32、是对照组的 2.4 倍，但其小白菜叶的 Hg含量是对照组的 1.5 倍，风化煤使小白菜叶中 Hg 含量下降了 369.05 mg/g。在增加土壤汞浓度的情况下，可以看出处理 2 比处理 1 的调控能力只下降了 30.95 mg/g，风化煤有效的控制了 Hg 向小白菜叶迁移。说明在一定程度上，土壤中 Hg 含量对风化煤调控 Hg 向小白菜叶迁移影响不大。种植 70 天后，处理 1 白菜叶中的 Hg 浓度比对照下降 187.50 mg/g ；处理 2 小白菜叶中 Hg 浓度比对照下降 288.19 mg/g，可能是加入的风化煤对 Hg 吸附达到了吸附平衡，导致后期吸附能力减弱。对比 30 天和 7

33、0 天收获的白菜叶中 Hg 浓度可以看出，随着种植天数增长，风化煤仍对土壤中 Hg 离子有一定吸附能力，能在一定程度上阻控土壤中 Hg 向小白菜叶迁移，从而降低 Hg 的生物利用性。在不同类型土壤中，风化煤 主要以化学作用络合土壤溶液中 Hg 成为土壤固定态 Hg，阻控其迁移，从而降低土壤 Hg 的生物有效性，因此，对多类土壤和作物都具有钝化修复作用。 0.000.150.300.450.600.750.90Hg含量（g/kg）处理天数处理1处理2对照组30天 70天图 8 白菜叶中重金属 Hg 的含量 Fig.8 The content of heavy metal Hg in cabbag

34、e leaves 3 讨论 近年对土壤重金属污染修复研究表明，有机钝化剂可能是一种实用性的活性汞抑制材料 36 。而目前土壤重金属修复鲜有理论与土柱、盆栽试验结合进行系统研究的报道，孙晓然 37等对风化煤吸附重金属的影响因素研究发现，风化煤对 Cr、 Pb、 Cu、 Zn 吸附率在 90 %左右；陶春军 38等研究发现， pH 和施磷量对水稻土中汞的释放和淋失有明显影响；李丽君 39等通过盆栽试验表明， 3 种改良剂对重金属形态有不同作用效果。本研究通过理论研究、土柱淋溶试验和盆栽试验相结合的研究方法，系统研究了风化煤对土壤中 Hg 的吸附固定、径向迁移及其生物有效性影响。吸附实验：发现风化煤

35、对 Hg 的吸附作用，在一定范围内受 pH 影响较小；用 Freundlich 方程描述较好，为多分子层吸附；吸附动力学可用拟二级速率方程 描述，发现风化煤在溶液环境中能够较好吸附 Hg。土柱淋溶：在风化煤用量分别为 1、 2、 4、 8 g 时，淋溶液中 Hg 含量分别下降 391.04 mg/g、 495.52 mg/g、 658.21 mg/g、 832.84 mg/g，风化煤降低了 Hg 的淋溶风险，且在一定范围内随着风化煤用量增加，淋溶风险更小，研究表明风化煤能有效阻控土壤 Hg 的径向迁移，降低 Hg 生物活性，从而影响其迁移能力。盆栽实验：在不同 Hg 浓度的土壤条件下，测定 30 天采摘的小白菜菜叶 Hg 含量，处理 2 中 Hg 浓度是处理 1 的 2.4 倍，而处理 2 中小白菜叶比处理 1 只下降 30.95 mg/g，测定 70 天采摘小白菜菜叶 Hg 含量，处理 2 中小白菜叶比处理 1 下降 100.69 mg/g，对比发现在更高 Hg 浓度和更长时间下，风化煤能够有效降低 Hg 的生物有效性，减少 Hg向小白菜叶迁移。 4 结论 本文选取的风化煤材料为环境友好型材料，通过风化煤对 Hg 离子的吸附可以得出，风化煤对重金属 Hg 具有良好的吸附作用，且能够较好络合土壤中的重金属，在一定程度上降低土壤中