外源溶解性有机碳对镉在复垦重构土壤中吸附机制研究

Dissolved organic carbon was an important component of soil organic carbon, which charactered as high mobility, poor stability, easy oxidation of pollutants. It can easily adsorpted the pollutant especially for the heavy metals and affected the adsorption and desorption behavior of heavy metals in reconstruction soil and coal gangue weathering matter.In this study, heavy metal cadmium was selected as the typical representative of pollutants in PanYi coal mining area in Huainan.By determination of the selected physicochemical properties of coal gangue weathering matter and reconstruction soil, dissolved organic carbon and cadmium contents, the migration and enrichment of dissolved organic carbon were systematically analyzed in reconstruction soil and coal gangue weathering matter.By static oscillation experiment and dynamic soil column leaching experiment, researched on adsorption and desorption mechanism and kinetic characteristics of cadmium by exogenous dissolved organic carbon in reconstruction soill,identified the occurrence modes of cadmium in reconstruction soil and coal gangue weathering matter.By changing the dissolved organic carbon concentration, cadmium concentration, pH and temperature,used grey theory and regression analysis method established multifactor coupling function model in small scale.It providing technical support and theoretical basis for reconstructing, predicting and evaluating of cadmium contamination in reconstruction soil.

溶解性有机碳是土壤有机碳的重要组成部分，具有移动快，稳定性差，易氧化分解的特点，对污染物特别是重金属具有很强的吸附和络合能力，影响重金属在土壤中的吸附解吸行为。本项目围绕淮南潘一矿复垦区重构土壤和煤矸石风化物，选择镉为重金属污染物典型代表，通过对重构土壤和煤矸石风化物的基本理化特性、溶解性有机碳和镉含量分析，系统阐明溶解性有机碳和镉在复垦区重构土壤和煤矸石风化物中的迁移富集规律；通过静态振荡实验和动态土柱淋溶实验，研究外源溶解性有机碳对镉在重构土壤和煤矸石风化物中吸附解吸机理和动力学特征，明确镉在重构土壤和煤矸石风化物中的赋存形态；通过改变溶解性有机碳浓度、镉浓度、pH值和温度等因素，利用灰色理论和回归分析法，建立重构土壤和煤矸石风化物对镉的吸附解吸多因素耦合函数模型。本研究为煤矿复垦区重构土壤镉污染的修复、预测和评估，提供技术支持和理论基础。

溶解性有机碳（DOC）是土壤有机碳的重要组成部分，对污染物特别是重金属具有很强的吸附和络合能力，影响重金属在土壤中的吸附解吸行为，而淮南市潘一矿复垦区重构土壤和煤矸石风化物中重金属镉（Cd）含量均高于淮南市土壤背景值和中国土壤背景值。因此，围绕淮南潘一矿复垦区重构土壤和煤矸石风化物，选择Cd为重金属污染物典型代表，通过对重构土壤和煤矸石风化物的基本理化特性、Cd和DOC含量的分析，研究外源DOC对Cd在重构土壤和煤矸石风化物中吸附解吸机理和动力学特征，明确Cd在重构土壤和煤矸石风化物中的赋存形态；通过改变DOC浓度、Cd浓度、pH值和温度等因素，建立重构土壤和煤矸石风化物对Cd的吸附解吸多因素耦合函数模型。.研究主要发现：外源DOC的加入，能够抑制重构土壤和煤矸石风化物对Cd的吸附能力，提高了二者对Cd的解吸能力。随着DOC浓度的增大，重构土壤和煤矸石风化物对Cd的吸附量逐渐减小，解吸量逐渐增大。重构土壤中结合态的Cd逐渐向活跃态Cd进行转化，增加Cd的生物有效性，为土壤污染修复技术治理Cd污染土壤提供一种新的思路和方法。.同时建立了Cd在重构土壤和煤矸石风化物中吸附解吸多因素耦合函数模型，采用灰色理论对Cd在重构土壤和煤矸石风化物中的吸附量、解吸量影响因素进行灰色关联分析排序为：Cd浓度> DOC浓度> pH >温度。利用回归分析方法，分别建立了在DOC影响下，重构土壤和煤矸石风化物对Cd吸附量、解吸量多因素耦合函数模型，即：Y=a+bXHA+cXT+dXpH+eXCd 。该模型与实测值进行验证相对误差较小，可以应用于淮南复垦区域内或类似矿区的预测和验证工作。.综上所述，进入土壤环境中的Cd易于吸附，长期滞留在土壤环境导致土壤污染。而DOC的加入，能明显抑制重构土壤和煤矸石风化物对Cd的吸附能力，且能有效降低Cd的吸附量，提高其解吸量，因此，本项目的研究成果为利用土壤污染修复技术来治理Cd污染土壤提供一种新的思路和方法，并为煤矿复垦区重构土壤重金属污染的修复、预测和评估，提供技术支持和理论基础。