艾林芳，吳 輝，諶莉莎，熊金勇，汪玉清，王光輝

(1.江西省職業(yè)病防治研究院，江西南昌330006;2.南昌工學(xué)院，江西南昌330006;3.東華理工大學(xué)，江西南昌330006)

一般進(jìn)入土壤中的重金屬在土壤中易與有機(jī)質(zhì)結(jié)合，極不易溶解。通過(guò)添加螯合劑，借助螯合劑對(duì)重金屬的螯合作用可對(duì)土壤中的一些重金屬難溶鹽進(jìn)行增溶，使其溶解度增大，有助于土壤中重金屬的解吸。該研究選用殼聚糖為主要基本原料，通過(guò)改性合成的羧甲基殼聚糖具有無(wú)毒、可生物降解及良好的水溶性，是優(yōu)良的環(huán)境友好材料。筆者著重研究了改性后的水溶性羧甲基殼聚糖(WSCC)對(duì)鉛的增溶作用及鉛污染土壤的解吸行為。

1 材料和方法

1.1 試劑與儀器 碳酸鉛，硝酸鉛，硝酸鉀(均為分析純)，水溶性羧甲基殼聚糖。北京瑞利WFX-120型原子吸收分光光度計(jì)，上海安亭科學(xué)儀器廠TDL-40B離心機(jī)，江蘇榮華SHZ-82A恒溫振蕩儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鉛的增溶試驗(yàn)。在150 ml錐形瓶中，分別加入25 ml一系列濃度的WSCC溶液，然后加入少量過(guò)量的碳酸鉛，在25℃和180 r/min條件下，振蕩24 h后，在4 000 r/min速度下離心30 min;取上層清液用原子吸收分光光度計(jì)進(jìn)行鉛濃度的測(cè)定。

1.2.2 土壤中鉛的解吸試驗(yàn)。

1.2.2.1 土壤及污染土樣的制備。試驗(yàn)所用的土壤采自撫州市郊區(qū)，土壤經(jīng)室溫風(fēng)干后，剔去碎石、植物根、葉等雜物，磨碎過(guò)2 mm篩，其主要理化性質(zhì):沙粒(0.02～2.00 mm)含量32.6%、粉粒(0.002 ～ 0.020 mm)含量 23.8%、粘粒(＜0.002 mm)含量43.6%;有機(jī)質(zhì)含量為4.91%;陽(yáng)離子交換量(CEC)為17.49 cmol/kg;含水率 20.19%;pH 5.53(水土比 5∶1)。

通過(guò)對(duì)鉛的吸附試驗(yàn)的研究，可以說(shuō)明土壤中鉛的最大吸附量為17 mg/g。按最大吸附量配制污染土樣，將500 ml鉛濃度為6.8 g/L的硫酸鉛水溶液同200 g土壤混合均勻，污染土壤風(fēng)干后，再過(guò)2 mm篩，穩(wěn)定一周后待用。

1.2.2.2 鉛的解吸研究。稱取一系列0.1 g的制備土置于150 ml的錐形瓶中，分別加入25 ml 2 g/L WSCC溶液，于25℃下恒溫振蕩，按不同的時(shí)間間隔取樣，以4 000 r/min離心30 min，分離上清液，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定上清液中鉛的濃度，同時(shí)研究pH、離子強(qiáng)度、有機(jī)質(zhì)、WSCC溶液不同初始濃度對(duì)鉛的解吸影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 WSCC對(duì)碳酸鉛的增溶作用 WSCC對(duì)碳酸鉛的增溶作用如圖1所示，WSCC對(duì)碳酸鉛的增溶效果明顯，碳酸鉛在溶液中的表觀溶解度隨WSCC濃度的增加而增加，當(dāng)WSCC濃度為2 g/L時(shí)，溶液中的Pb2+的濃度可以達(dá)到近600 mg/L。這主要是由于WSCC分子上的氨基和羧基與Pb2+發(fā)生配位作用。

2.2 WSCC對(duì)污染土壤中鉛的解吸

2.2.1 pH對(duì)解吸的影響。圖2表明解吸率與pH成正比。Pb2+與WSCC發(fā)生配位作用，主要是通過(guò)殼聚糖分子中的羥基、胺基及其他活性基團(tuán)對(duì)重金屬離子的螯合作用來(lái)進(jìn)行的。pH較低時(shí)，殼聚糖鏈節(jié)上的-NH2結(jié)合了溶液中的H+形成，使-NH2基的配位能力下降，減弱殼聚糖與Pb2+的螯合作用，從而使吸附率降低［1］。pH升高時(shí)，殼聚糖中的-NH2游離出來(lái)，且Pb2+離子的螯合作用強(qiáng)于質(zhì)子H+的絡(luò)合作用，因此吸附率增加。

2.2.2 離子強(qiáng)度對(duì)鉛解吸的影響。圖3是離子強(qiáng)度對(duì)鉛解吸的影響，WSCC對(duì)Pb2+解吸能力也與離子強(qiáng)度成正比。這是由于K+本身會(huì)與金屬離子競(jìng)爭(zhēng)土壤表面的吸附位點(diǎn)［2］，KNO3電解產(chǎn)生的NO－3跟吸附位點(diǎn)上的鉛能生成可溶鹽，從而溶解到溶液中。此外，離子強(qiáng)度的增加還會(huì)增強(qiáng)WSCC上官能團(tuán)的配位作用，從而增大其解吸能力。

2.2.3 有機(jī)質(zhì)含量對(duì)解吸的影響。由圖4可知，隨著土壤中有機(jī)質(zhì)含量逐漸升高，WSCC對(duì)鉛的解吸率逐漸降低。這是由于有機(jī)質(zhì)本身具有較多的含氧官能團(tuán)如羧基、酚基、羥基等，這些官能團(tuán)的存在使得重金屬與有機(jī)質(zhì)之間有很強(qiáng)的親和性從而形成配位作用［3］，由于土壤中有機(jī)質(zhì)含量的增加，有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤中重金屬競(jìng)爭(zhēng)配位作用的增強(qiáng)，從而導(dǎo)致WSCC對(duì)重金屬鉛解吸量的減少。

2.2.4 初始濃度對(duì)鉛解吸的影響。如圖5所示，隨著初始濃度的升高，土壤中Pb2+的解吸率越高。說(shuō)明WSCC能與Pb2+較好地發(fā)生配位作用。

3 結(jié)論

WSCC對(duì)鉛的增溶結(jié)果表明，WSCC對(duì)不溶鹽碳酸鉛的增溶效果顯著，隨著WSCC的初始濃度增加，其對(duì)鉛的增溶能力進(jìn)一步增加。當(dāng)其濃度達(dá)到2 g/L時(shí)，水溶液中的Pb2+的濃度達(dá)到600 mg/L。

［1］艾林芳，王光輝，吳輝.水溶性羧甲基殼聚糖對(duì)Cd2+的解吸行為研究［J］.環(huán)境污染與防治，2012，34(3):22 －25，34.

［2］董長(zhǎng)勛，潘根興，陸建虎，等.黃泥土微團(tuán)聚體顆粒組對(duì)Cu2+的吸附與解吸研究［J］.生態(tài)環(huán)境，2006，15(5):988 －992.

［3］XU D，WANG X K，CHEN C L，et a1.Influence of Soil Humic Acid and Fulvic Acid on Sorption of Thorium(IV)on MX －80 Bentonite［J］.Radiochim Acta，2006，94:429 －434.