Pb（Ⅱ）在天然土壤納米顆粒上的吸附-解吸：pH和離子強度的影響

安偉強，孫慧敏，2，呂家瓏，2*，殷憲強，2*，韋革宏，李　俊

（1.西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院，陜西楊凌712100；2.農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌712100；3.西北農(nóng)林科技大學生命科學學院，陜西楊凌712100）

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Pb（Ⅱ）在天然土壤納米顆粒上的吸附-解吸：pH和離子強度的影響

安偉強1，孫慧敏1，2，呂家瓏1，2*，殷憲強1，2*，韋革宏3，李俊1

（1.西北農(nóng)林科技大學資源環(huán)境學院，陜西楊凌712100；2.農(nóng)業(yè)部西北植物營養(yǎng)與農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室，陜西楊凌712100；3.西北農(nóng)林科技大學生命科學學院，陜西楊凌712100）

摘要：選擇提取自四種典型土壤的天然納米顆粒作為吸附材料，研究了pH及離子強度（IS）對Pb（Ⅱ）在四種天然納米顆粒上的吸附-解吸的影響，旨在為有效地控制土壤鉛的環(huán)境行為提供依據(jù)。結(jié)果表明：在低pH時，四種土壤納米顆粒Pb（Ⅱ）吸附量隨pH的增大而增大，當pH＞5后吸附量達到最大且趨于穩(wěn)定。相同初始濃度下，四種吸附材料對Pb（Ⅱ）的吸附能力依次為黃綿土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞風沙土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒。且四種土壤納米顆粒的吸附量與離子強度（IS）有關(guān)，當IS為0.01 mol·L(-1)NaCl時，Pb（Ⅱ）吸附量最大，而0.1 mol·L(-1)NaCl時吸附效果最差，吸附在低IS時形成內(nèi)表面絡合物，高IS時形成外表面絡合物。Pb（Ⅱ）解吸率隨pH的增大而減小，pH為3時解吸率最大，pH＞5后四種土壤納米顆粒的解吸率降低。在不同IS的解吸液中，IS越大Pb（Ⅱ）的解吸率越大，解吸液為蒸餾水時解吸率最小。四種土壤納米顆粒解吸率大小順序為風沙土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒＞黃綿土納米顆粒。

關(guān)鍵詞：pH；離子強度；天然土壤納米顆粒；吸附；解吸

安偉強，孫慧敏，呂家瓏,等. Pb（Ⅱ）在天然土壤納米顆粒上的吸附-解吸：pH和離子強度的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2016, 35（3）：463-470.

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吸附和解吸是重金屬在土壤或固相介質(zhì)中發(fā)生的主要物理化學過程。重金屬在土壤膠體上的吸附-解吸受到許多因素的影響[1]。首先受到土壤膠體本身特性的影響，包括土壤膠體的組成、有機質(zhì)含量、表面的帶電性等。其次受到外在環(huán)境變化，土壤膠體懸液濃度等的影響，當外界環(huán)境溫度、pH發(fā)生變化時外源重金屬的吸附量也發(fā)生相應的變化，外界環(huán)境中競爭離子增多或者減少也會影響重金屬的吸附[1]。膠體對鉛具有較強的吸附能力，吸附在土壤膠體上的大量鉛在條件變化時可能發(fā)生解吸，造成二次污染，因此研究吸附在土壤膠體上的鉛的解吸行為，對于評價鉛對土壤的二次污染具有重要意義[2]。

土壤膠體對重金屬的吸附機理分為專性吸附和非專性吸附。專性吸附也叫選擇性吸附或配位吸附，屬于化學吸附，是土壤膠體中一些可溶性鹽和重金屬污染物發(fā)生化學反應，生成溶解度較低的化合物或螯合物，一般通過配位鍵和共價鍵而產(chǎn)生吸附，主要發(fā)生在膠體的決定電位層，受介質(zhì)的pH值影響較大。非選擇性吸附也叫物理吸附或者離子交換吸附，發(fā)生在土壤膠體表面，吸附速率較快，屬于可逆吸附[3]。由于pH的改變會影響土壤表面電荷和離子水解程度的變化，大量學者研究pH對重金屬吸附解吸的影響時，得出不同的吸附劑對重金屬的吸附解吸行為隨pH值的變化表現(xiàn)出各自不同的特征，喬冬梅等[2]采用一次平衡法研究發(fā)現(xiàn)，Pb（Ⅱ）的吸附量隨pH值的升高而增大，解吸量隨pH值的增大而減小。梁晶等[4]的研究結(jié)果也表明Pb（Ⅱ）的吸附量隨pH值的增加而增加，而解吸量是先逐漸增加，在某一pH時達最大后又逐漸減小。一般來說，溶液的離子強度增加時，吸附質(zhì)與吸附劑間的靜電作用就會減弱，但在實際的吸附過程中，離子強度對吸附的影響則比較復雜，平衡吸附量可能隨離子強度的增加而增加，也可能減小或可能基本不變[8]。周洪英[9]、楊亞提[5-7]和Julita[10]等研究發(fā)現(xiàn)隨離子強度的增大，Pb（Ⅱ）與背景電解質(zhì)產(chǎn)生競爭吸附，而且在離子周圍的負離子形成的“離子氛”也增強，從而阻礙了Pb（Ⅱ）向吸附位點靠近，導致了最大吸附量降低。還有學者研究[11]發(fā)現(xiàn)在單一Pb（Ⅱ）溶液中，隨離子強度增加吸附量降低；在有Pb（Ⅱ）與Cu（Ⅱ）競爭離子存在時，隨離子強度增加，Pb（Ⅱ）的吸附量降低而Cu（Ⅱ）的吸附量提高。

以往研究土壤膠體吸附多集中于研究單一膠體黏土礦物（如蒙脫石膠體，伊利石膠體，腐植酸等）對重金屬的吸附及影響[15]，而對不同天然土壤納米顆粒受pH和離子強度的影響研究較為少見。因此本研究從不同土壤中提取納米粒徑的土壤膠體，研究外界因素對土壤納米顆粒吸附解吸Pb（Ⅱ）的影響，對尋求有效控制土壤中鉛的環(huán)境行為的對策措施具有重要意義。

表1　供試土壤及納米顆?；纠砘再|(zhì)Table 1 Basic chemical and physical properties of soil and soil nanoparticles

1　材料與方法

1.1供試樣品

供試土壤納米顆粒分別提取于以下四種土壤：采自西北農(nóng)林科技大學試驗田的塿土，采自長武農(nóng)業(yè)生態(tài)站試驗田的黑壚土，采自安塞生態(tài)試驗站試驗田的黃綿土以及采自神木縣六道溝林地的風沙土。土樣采自0～20 cm耕層，去除植物殘渣，自然風干后研磨過2 mm篩，虹吸法提取土壤納米顆粒，稀釋到一定濃度，制成土壤納米顆粒懸液備用。供試土壤基本理化性質(zhì)按照《土壤農(nóng)化分析》[16]中方法進行測定分析，結(jié)果見表1。土壤納米顆粒粒徑用原子力顯微鏡（MultiMode-8，美國Bruker公司）測定，土壤納米顆粒濃度用紫外分光光度計測定（UV2800），用烘干法定量。

供試鉛為硝酸鉛Pb（NO3）2，由天津化學試劑廠生產(chǎn)。

1.2實驗方法

1.2.1天然土壤納米顆粒的制備方法[17]

稱取50 g四種供試土壤樣品于500 mL燒杯，并置于105℃烘箱中烘干至恒重；取出冷卻后，往燒杯中加入400 mL去離子水；置于超聲分散儀中分散1 h后取下，于平臺上靜置24 h；而后用虹吸法吸取上層懸液于500 mL容量瓶中（虹吸時用蠕動泵，15 mL· min-1的流速），定容；將燒杯中剩余的土壤懸液再次置于105℃烘箱中烘干至恒重。

1.2.2pH對天然土壤納米顆粒吸附Pb（Ⅱ）的影響

取20 mL的土壤納米顆粒懸液（濃度見表1，下同）和20 mL的50 mg·L-1的鉛污染液于100 mL離心管中，用NaOH和HNO3懸液將pH分別調(diào)為3、4、5、6、7、8、9，振蕩24 h，于4000 r·min-1離心10 min，收集上清液，測定上清液中鉛濃度，并測定平衡后溶液的pH。

1.2.3離子強度對天然土壤納米顆粒吸附Pb（Ⅱ）的影響

取20 mL的納米顆粒懸液和20 mL用0.1、0.01、0.001 mol·L-1NaNO3溶液配制的50 mg·L-1的鉛污染液于100 mL離心管中，振蕩24 h，于4000 r·min-1離心10 min，用石墨爐原子吸收光譜儀測定上清液中鉛濃度（下同）。

1.2.4離子強度對天然土壤納米顆粒Pb（Ⅱ）解吸的影響

取20 mL土壤納米顆粒懸液和20 mL的50 mg· L-1的鉛污染液于100 mL離心管中，振蕩24 h，于4000 r·min-1離心10 min，收集上清液測定鉛含量，加入去離子水清洗殘渣，離心，倒出上清液，反復兩次，之后分別向離心管中加入不同離子強度的溶液（蒸餾水、0.1、0.01、0.001 mol·L-1的NaNO3溶液）作為解吸劑[18]，振蕩3 h，解吸平衡后，于4000 r·min-1離心10 min，測定上清液中鉛的含量。

1.2.5pH對天然土壤納米顆粒Pb（Ⅱ）解吸的影響

取20 mL土壤納米顆粒懸液，加入50 mg·L-1的鉛污染液于100 mL離心管中，置于振蕩機中振蕩至平衡，離心后將上清液倒出（測定上清液中鉛含量），用去離子水離心清洗兩遍后加入20 mL用氫氧化鈉和硝酸調(diào)節(jié)的pH為3、4、5、6、7、8、9的溶液，作為解吸液，室溫下振蕩至解吸平衡后取出，離心后測定上清液中鉛的含量。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用Excel進行數(shù)據(jù)處理作圖，采用SPSS 20進行統(tǒng)計分析。

1.3.1吸附量的計算

計算吸附量是吸附-解吸試驗中最基本也是最重要的方法，其方程如下：

S=（C-C0）V/m（1）

式中：S為平衡時土壤納米顆粒對重金屬的吸附量，mg·g-1；C0為加入液中重金屬濃度，mg·L-1；C為平衡液中重金屬的濃度，mg·L-1；V為平衡時液體體積，L；m為加入的土壤納米顆粒質(zhì)量，g。

1.3.2解吸率的計算

土壤納米顆粒對重金屬的解吸不能只靠解吸量的大小來衡量其解吸能力，需要借助無量綱因子——解吸率來比較其大小，計算公式如下：

解吸率=解吸量/吸附量

式中：S為土壤納米顆粒對Pb2+的解吸量，mg·g-1；V為溶液體積，mL；C為土壤納米顆粒懸液中Pb（Ⅱ）的解吸平衡濃度，mg·L-1；m為土壤納米顆粒含量，g。

2　結(jié)果與討論

2.1不同pH溶液對天然土壤納米顆粒吸附Pb（Ⅱ）的影響

2.1.1pH對Pb（Ⅱ）在天然土壤納米顆粒上吸附量的影響

圖1　pH對天然土壤納米顆粒吸附Pb（Ⅱ）的影響Figure 1 Effect of pH on Pb（Ⅱ）adsorption on natural soil nanoparticles

Pb（Ⅱ）初始濃度在50 mg·L-1、溫度25℃條件下四種土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量隨pH的變化如圖1所示，結(jié)合表2可知：當四種土壤納米顆粒均達到最大吸附量時，各土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量間存在顯著差異（P＜0.05），其中黃綿土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞風沙土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒。隨著pH的增大，四種土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量均增大，由此可以看出，土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附受pH的影響較大，這與Basta等[19]的研究結(jié)果一致。由圖1得知，當溶液pH＜5時，土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量不斷增加；當pH＞5時，四種土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量逐漸趨于穩(wěn)定。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是由于低pH值時溶液中存在大量的H+，吸附劑表面基團上的吸附位點被H+所占據(jù)，阻礙了Pb（Ⅱ）與吸附劑結(jié)合，因此在低pH值時吸附量較小[20]。而隨著pH的增大，溶液體系中的H+減少，吸附劑暴露出更多的帶負電的活性基團，有利于Pb（Ⅱ）接近吸附劑，同時與吸附劑基團上的活性位點結(jié)合而被吸附。因此隨著pH的增大，其吸附量也逐漸增大，但當pH達到5時吸附量就不再增大，其原因是pH升高時，土壤納米顆粒的吸附位點有所增加，但增加量是有限的，Pb（Ⅱ）與土壤納米顆粒上有限的-OH配位基配位，轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀而被吸附，故再繼續(xù)增大pH時，吸附量不再增大[21]。

表2　不同pH環(huán)境下天然土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量Table 2 Results of Pb（Ⅱ）adsorption by natural soil nanoparticles in different pH solution

2.1.2四種天然土壤納米顆粒零點電位分析

分別測定反應前和反應后的pH，以ΔpH對反應前pH作圖得滴定曲線，當ΔpH=0時所對應的pH值即為土壤納米顆粒的零點pH[22]。當溶液體系的pH值小于等電點時，土壤納米顆粒吸附H+帶正電荷，不利于土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附，當溶液體系的pH值大于零點電位時，土壤納米顆粒吸附OH-離子帶負電荷，有利于土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附。

由圖2可知，塿土納米顆粒、黃綿土納米顆粒的零點電位pH在6.3左右，黑壚土納米顆粒的零點電位pH為6，而風沙土納米顆粒的零點電位pH在6.7左右。風沙土納米顆粒的零點電位pH較大，因此在不同pH體系中風沙土納米顆粒的吸附量有所增加，而黑壚土納米顆粒的零點電位pH最小，因此在不同pH體系中黑壚土納米顆粒的吸附量有所減小，不利于Pb（Ⅱ）的吸附，這一結(jié)論與上圖分析結(jié)果一致。且根據(jù)吸附前以及吸附后體系的pH可知，塿土納米顆粒、黑壚土納米顆粒、黃綿土納米顆粒吸附后平衡體系溶液pH基本都在6左右維持穩(wěn)定，風沙土納米顆粒在pH為7時趨于穩(wěn)定。

圖2　Pb（Ⅱ）吸附前后天然土壤納米顆粒懸液pH的變化量隨pH的變化Figure 2 Changes of pH in soil nanoparticles suspension after Pb（Ⅱ）adsorption

圖3　離子強度對天然土壤納米顆粒吸附Pb（Ⅱ）的影響Figure 3 Effect of ionic strength on Pb（Ⅱ）adsorption on natural soil nanoparticles

2.2不同離子強度溶液對Pb（Ⅱ）吸附的影響

如圖3，分別在離子強度為0.1、0.01、0.001 mol· L-1的硝酸鈉溶液中進行四種土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附試驗，結(jié)果表明：四種土壤納米顆粒在離子強度為0.01 mol·L-1和0.001 mol·L-1時吸附量最大，0.1 mol·L-1時吸附量最小。方差分析結(jié)果表明，離子強度為0.01 mol·L-1時吸附量與離子強度為0.001 mol·L-1吸附量之間差異不顯著，而離子強度為0.001 mol·L-1時吸附量與0.1 mol·L-1吸附量之間存在顯著差異，四種土壤納米顆粒均有相同的結(jié)果。出現(xiàn)這種現(xiàn)象可能的原因是，在低離子強度（小于0.01 mol·L-1）條件下，重金屬離子與吸附劑之間形成內(nèi)層表面絡合物，因此隨著離子強度的增大，其吸附能力也逐漸增大。在離子強度超過0.01 mol·L-1時，重金屬離子與吸附劑之間形成外層表面絡合物，加入電解質(zhì)離子（Na+）會與Pb（Ⅱ）之間發(fā)生離子交換競爭吸附，因此抑制了吸附劑對重金屬的吸附，而且，隨溶液離子強度增加，外加電解質(zhì)離子可能會壓縮土壤納米顆粒擴散的雙電層厚度，削弱了土壤納米顆粒微粒間的靜電排斥作用，使之發(fā)生團聚，使土壤納米顆粒的有效吸附位點數(shù)量減少[11]，從而也導致Pb（Ⅱ）吸附量隨離子強度的增加而減小[22]。

在不同離子強度條件下比較四種土壤納米顆粒的吸附量發(fā)現(xiàn)其吸附量順序大小為塿土納米顆粒＞黃綿土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒＞風沙土納米顆粒。多重比較結(jié)果發(fā)現(xiàn)風沙土納米顆粒與黑壚土納米顆粒之間吸附量不存在顯著的差異，其余土壤納米顆粒之間吸附量存在顯著差異。

2.3不同pH解吸液對Pb（Ⅱ）解吸的影響

如圖4和表3，將不同pH的解吸液加到Pb（Ⅱ）吸附飽和的土壤納米顆粒中，根據(jù)解吸率的大小得出：不同pH的解吸液中Pb（Ⅱ）的解吸率不同，隨著pH的增大解吸率逐漸減小，pH等于3時解吸率最大，其后解吸率迅速減小，pH等于5后的土壤納米顆粒解吸率減小趨勢逐漸變緩，這與四種土壤納米顆粒在不同pH條件下的吸附量的大小順序相反。方差分析顯示塿土納米顆粒對Pb（Ⅱ）的解吸率在pH為3、4、5之間存在顯著差異，在pH為6、7、8、9之間差異不顯著。黃綿土納米顆粒在pH為3、4、5、6、7之間解吸率存在顯著差異，pH在7、8、9之間差異不顯著，pH為6與9之間存在顯著差異。黑壚土納米顆粒在pH為3、4時不存在顯著差異，pH大于5后解吸率不存在顯著差異。風沙土納米顆粒在pH為3、4、5時解吸率與pH 9時存在顯著差異，pH為5、6、7、8時不存在顯著差異。

圖4　pH對Pb（Ⅱ）在天然土壤納米顆粒上解吸的影響Figure 4 Effect of pH on Pb（Ⅱ）desorption on natural soil nanoparticles

表3　Pb（Ⅱ）在不同pH解吸液中解吸的多重比較Table 3 Results of Pb（Ⅱ）desorption from natural soil nanoparticles in different pH desorption solution

Pb（Ⅱ）在pH較低時解吸率大的原因可能是離子交換作用和沉淀物的溶解作用，在較低pH條件下解吸液中存在大量的H+，H+與四種土壤納米顆粒的Pb（Ⅱ）發(fā)生離子交換作用，促使Pb（Ⅱ）從土壤納米顆粒表面置換下來[23]。另外可能由于Pb（Ⅱ）在土壤納米顆粒表面沉積一部分Pb（OH）2，氫氧化物沉淀會在酸性條件與H+發(fā)生溶解作用，從而使Pb（Ⅱ）被解吸[19]。

四種土壤納米顆粒解吸率的大小為黑壚土納米顆粒＞風沙土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞黃綿土納米顆粒。不同pH條件下解吸率的大小與吸附量的大小順序剛好相反。黑壚土納米顆粒的解吸率在3.2%～55.4%之間，風沙土納米顆粒的解吸率在2.9%～57.1%之間，塿土納米顆粒的解吸率在1.7%～45.6%之間，黃綿土納米顆粒的解吸率在2.2%～44.4%之間。從四種土壤納米顆粒的解吸率比較發(fā)現(xiàn)，風沙土納米顆粒的解吸率較大，是由于風沙土的黏粒占3.34%，而土壤納米顆粒的核心部分是黏粒礦物，所以重金屬離子較容易從風沙土納米顆粒中解吸出來[24]，故四種納米顆粒解吸率的大小可能與制備納米顆粒相應土壤的礦物成分分析的結(jié)果有關(guān)?？傮w來說，各個土壤納米顆粒的最大解吸量為吸附量的一半，可得出四種土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附一半是非專性吸附，為可逆吸附，可以從土壤納米顆粒表面解吸出來，而另一半為專性吸附，是不可逆吸附，很難在土壤納米顆粒表面發(fā)生解吸[25]。

2.4不同離子強度解吸液對Pb（Ⅱ）解吸的影響

如圖5，將不同離子強度的解吸液加入吸附飽和的四種土壤納米顆粒離心管中，解吸平衡后測定解吸液中重金屬鉛的濃度從而計算出解吸率，試驗結(jié)果表明：隨著離子強度的增大，四種納米顆粒的解吸率也逐漸增大，離子強度為0.1 mol·L-1時解吸率最大，離子強度為0.01 mol·L-1次之，然后為0.001 mol·L-1，解吸液為蒸餾水時解吸率最小，黃綿土納米顆粒除外，其在離子強度為0.01 mol·L-1時解吸率小于0.001 mol·L-1。塿土納米顆粒在四中不同離子強度的解吸液中解吸率大小存在顯著差異；黃綿土納米顆粒在0.1 mol·L-1與0.01 mol·L-1存在顯著差異，0.01 mol·L-1與0.001 mol·L-1離子強度的解吸液之間不存在顯著差異，0.001 mol·L-1離子強度的解吸液與蒸餾水之間存在顯著差異；黑壚土納米顆粒在0.1、0.01、0.001 mol· L-1離子強度的解吸液中解吸率存在顯著差異，而0.001 mol·L-1與解吸液為蒸餾水的解吸率之間不存在顯著差異；風沙土納米顆粒差異分析與黃綿土納米顆粒具有相同的結(jié)果，0.01 mol·L-1與0.001 mol·L-1離子強度的解吸液之間不存在顯著差異，其余解吸液之間解吸率均存在顯著差異。因為隨著離子強度的增大，解吸液中的離子也會增多，鈉離子會與重金屬離子形成競爭作用而將吸附在納米顆粒上的重金屬置換下來，導致溶液中重金屬越來越多[26]。

四種土壤納米顆粒在不同離子強度條件下解吸的大小順序是風沙土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒＞黃綿土納米顆粒。四種土壤方差分析表明，風沙土納米顆粒解吸率與其他土壤納米顆粒之間存在極顯著差異，而其余三個土壤納米顆粒之間在不同條件下解吸率不存在顯著差異。風沙土納米顆粒的解吸率在17.5%～48%之間，塿土納米顆粒解吸率在8.4%～25.3%之間，黑壚土納米顆粒解吸率11%～22.2%之間，黃綿土納米顆粒解吸率在6.5%～16.4%之間，四種土壤納米顆粒在不同離子強度中的最大解吸率均比在不同pH的解吸液中小。

圖5　不同離子強度對Pb（Ⅱ）在天然土壤納米顆粒上解吸的影響Figure 5 Effect of different ionic strengths on desorption of Pb（Ⅱ）on natural soil nanoparticles

3　結(jié)論

（1）四種土壤納米顆粒對Pb（Ⅱ）的吸附量在低pH值時隨著pH的增大而增大。pH為3時吸附量最小，當pH為5時吸附量達到最大，趨于穩(wěn)定。吸附量結(jié)果比較為黃綿土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞風沙土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒。

（2）在不同離子強度條件下，四種土壤納米顆粒的吸附量變化率較大。0.01 mol·L-1和0.001 mol·L-1NaCl時吸附量最大，吸附效果最好，0.1 mol·L-1NaCl時吸附效果最差，吸附在低離子強度時形成內(nèi)表面絡合物，高離子強度時形成外表面絡合物。

（3）在不同pH的解吸液中，隨著pH的增大解吸率逐漸減小，pH為3時解吸率最大。pH＞5后四種土壤納米顆粒的解吸率降低速率小，沒有顯著差異。

（4）解吸液離子強度越大Pb（Ⅱ）的解吸率越大，解吸液為蒸餾水時解吸率最小。四種土壤納米顆粒解吸率大小順序為風沙土納米顆粒＞塿土納米顆粒＞黑壚土納米顆粒＞黃綿土納米顆粒。不同離子強度條件下最大解吸率小于pH條件下的最大解吸率。

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Adsorption-desorption of Pb（Ⅱ）on natural soil nanoparticles：Effects of pH and ionic strength

AN Wei-qiang1, SUN Hui-min1,2, Lü Jia-long1,2*, YIN Xian-qiang1,2*, WEI Ge-hong3, LI Jun1
（1.College of Natural Resources and Environment, Northwest A&F University, Yangling 712100, China; 2.Key Laboratory of Plant Nutrition and the Agri-environment in Northwest China, Ministry of Agriculture, Yangling 712100, China; 3.College of Life Science, Northwest A&F University, Yangling 712100, China）

Abstract：Nanoparticles may play an important role in adsorption-desorption of heavy metals because of small sizes and huge surface area. In this study, natural soil nanoparticles were extracted from four typical soils, and adsorption and desorption of Pb（Ⅱ）by natural soil nanoparticles were investigated under different pH and ionic strengths（IS）. Results showed that amount of adsorbed Pb（Ⅱ）on four different soil nanoparticles increased along with increases of pH when pH was lower than 3. Amount of Pb adsorption by four soil nanoparticles was in order of loessal soil＞lou soil＞aeolian sandy soil＞black loam soil nanoparticles. Under different IS, adsorption rates of Pb by four soil nanoparticles varied greatly. The adsorption amount of Pb（Ⅱ）in 0.01 mol·L(-1)NaCl solution was highest, but lowest in 0.1 mol·L(-1)NaCl solution. The inner surface adsorption complex was formed at low IS, while the outer surface complex happened at high IS. The desorption rates of Pb decreased as pH values increased, with the highest desorption found at pH 3. In different IS solutions, the Pb desorption rates increased with increasing IS. The Pb desorption rates in four soil nanoparticles decreased in order of aeolian sandy soil colloid＞lou soil colloid＞black loam soil colloid＞loessal soil colloid.

Keywords：pH; ionic strength; natural soil nanoparticle; adsorption; desorption

*通信作者：呂家瓏E-mail：ljlll@nwsuaf.edu.cn；殷憲強E-mail：xianqiangyin@yahoo.com；

作者簡介：安偉強（1991—），男，青海黃南州同仁縣人，碩士研究生，主要從事土壤化學方面的研究工作。E-mail：ancn@vip.qq.com

基金項目：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃，2012AA101402）；國家自然科學基金（21207106,21207107）；陜西省自然科學基礎研究計劃項目（2012JQ5012，2014JQ5184）；中央高?；究蒲袠I(yè)務專項（QN2011151，QN2011017）

收稿日期：2015-10-26

中圖分類號：X131.3

文獻標志碼：A

文章編號：1672-2043（2016）03-0463-08

doi:10.11654/jaes.2016.03.008