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復(fù)合污染黃土異位柱淋洗淋溶組分的光譜特性研究

文檔作者：范春輝１張穎超２杜波１賀磊１王家宏１文檔來源：１.陜西科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院２.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月12日
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上一篇：管窺大氣污染治理存在的問題及解決之道

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第３ ５ 卷，第２ 期 光譜學(xué)與光譜分析Ｖｏl．３ ５ ，Ｎｏ．２ ，ｐｐ４４ ７-４ ５ ２
２ ０ １ ５ 年２ 月 Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａl Ａｎａlｙｓｉｓ Ｆｅｂｒuａｒｙ，２０ １ ５
復(fù)合污染黃土異位柱淋洗淋溶組分的光譜特性研究
范春輝１ ，張穎超２ ，杜 波１ ，賀 磊１ ，王家宏１
１． 陜西科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，陜西西安 ７ １ ００２ １
２． 清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院，北京 １ ０００８４
摘 要 土壤污染已成為威脅全球人類生存的重大戰(zhàn)略性問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)至少有１／５ 的耕地受到重金
屬污染，總面積達(dá)２ ０００ 萬(wàn)ｈａ。由土壤污染引發(fā)的食品安全問題、人類健康問題、生態(tài)環(huán)境問題愈演愈烈，
污染程度有逐年加重的趨勢(shì)。及時(shí)有效地治理污染土壤已成為學(xué)者們關(guān)注的重點(diǎn)。化學(xué)淋洗法是較為有效
的污染土壤修復(fù)方法，但土壤淋洗過程組分流失現(xiàn)象不可忽視，因?yàn)檫@可能在去除土壤污染物的同時(shí)，導(dǎo)致
土壤肥力下降、理化屬性改變或土壤生態(tài)功能的徹底喪失。土壤淋洗過程淋溶組分的光譜特性研究，可以為
污染場(chǎng)地修復(fù)工程提供決策參考，對(duì)于恢復(fù)土壤生態(tài)功能具有重要的指導(dǎo)意義，但目前來看這方面的研究
還略顯欠缺。本研究以乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）為淋洗液，通過異位柱淋洗實(shí)驗(yàn)研究鉛／鎘復(fù)合污染黃土淋洗
過程中的組分淋失特性，主要包括黃土鹽基離子、黃土養(yǎng)分、粘土礦物和有機(jī)質(zhì)。借助Ｘ 射線衍射（ＸＲＤ）
和掃描電鏡（ＳＥＭ）分析淋洗過程對(duì)黃土粘土礦物的影響，同時(shí)跟蹤識(shí)別淋洗液中可溶性有機(jī)質(zhì)（ＤＯＭ）的
三維熒光光譜（３ Ｄ-ＥＥＭ）特性。研究表明：ＥＤＴＡ 對(duì)污染黃土的淋洗過程能夠造成組分淋失。淋洗過程結(jié)
束的２４０ ｍｉｎ 時(shí)，ＥＤＴＡ 對(duì)鉛和鎘最終淋洗率分別為４９．８ ６ ％和６ ２．２ ５ ％。鹽基離子中的Ｎａ 離子和黃土養(yǎng)分
中的硝態(tài)氮最易淋失，淋洗過程對(duì)黃土粘土礦物的影響基本可以忽略。反應(yīng)前期（１０ ｍｉｎ）淋洗液中最先出
現(xiàn)的是類富里酸類物質(zhì)（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０～２ ５０／３ ２０～３４０，Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ６０～２ ９０／４５０～４７０）；到淋洗中期（６ ０ ｍｉｎ）類
胡敏酸類物質(zhì)熒光峰（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ９０～３ ２０／４３０～４９０ ）開始出現(xiàn)，同時(shí)類富里酸熒光峰（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０／３ ２０ ）有減
弱趨勢(shì)；反應(yīng)后期（１２０ 和２４０ ｍｉｎ）熒光峰強(qiáng)度均明顯降低，這反映了淋洗液中熒光組分組成特性差異。光
譜聯(lián)用技術(shù)可以有效表征污染黃土淋洗過程淋失組分特性差異。
關(guān)鍵詞 黃土淋洗；淋失組分；復(fù)合污染；光譜特性
中圖分類號(hào)：Ｘ５ ３ ；Ｏ６４７ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ DOI：１ ０．３ ９ ６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１ ０００-０５ ９ ３（２ ０ １ ５）０ ２-０４４７-０ ６
收稿日期：２０ １ ３-１ １-２ ３ ，修訂日期：２０ １ ４-０３-１ ５
基金項(xiàng)目：中國(guó)博士后基金面上項(xiàng)目（２ ０ １ ２Ｍ５ １ １ ９ ６ ８），陜西省教育廳科研項(xiàng)目（１２ＪＫ０４７４）和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（２ １ １ ０ ７０ ６ ５）資助
作者簡(jiǎn)介：范春輝，１ ９ ８２ 年生，陜西科技大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院講師 ｅ-ｍａｉl：fａｎｃｈuｎｈuｉ＠ｓuｓｔ．ｅｄu．ｃｎ
引 言
土壤圈是人類賴以生存的基本界面，是生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循
環(huán)和能量流動(dòng)最活躍的圈層之一［１ ］。廣義上，土壤圈是涵蓋
氣、液、固的多相體系，天然地成為環(huán)境污染物的主要受納
體之一。與水體污染、大氣污染相比，土壤污染具有不可逆
轉(zhuǎn)性、隱蔽性和滯后性等特點(diǎn)，同時(shí)兼具復(fù)合污染屬性，修
復(fù)治理難度非常大［２］。目前主流的污染土壤修復(fù)技術(shù)包括客
土法、化學(xué)淋洗法、電修復(fù)法、植物修復(fù)法等，其中化學(xué)淋
洗法較為成熟，且治理成本、修復(fù)周期、污染風(fēng)險(xiǎn)等方面相
對(duì)更易被接受，在一些污染場(chǎng)地修復(fù)中已經(jīng)得到實(shí)際應(yīng)
用［３］。
化學(xué)淋洗法是運(yùn)用化學(xué)試劑將土壤污染物沖至根層外，
形成更穩(wěn)定的絡(luò)合物和沉淀物的反應(yīng)過程。目前常用的淋洗
劑包括酸液、中性鹽、螯合劑等，其中乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）
是國(guó)內(nèi)外最廣泛使用的淋洗劑之一［４］。但土壤淋洗過程
中不可回避的問題之一就是土壤組分的同步淋失或性質(zhì)變
化，這有可能改變土壤體系的理化屬性或?qū)е峦寥郎鷳B(tài)功能
的徹底喪失［５ ］。目前可查到的相關(guān)資料多關(guān)注于天然酸雨或
模擬灌溉條件下，土壤Ｎ、Ｐ 養(yǎng)分的淋失特性和遷移規(guī)律，
而對(duì)于化學(xué)淋洗修復(fù)復(fù)合污染土壤過程，土壤整體屬性變化
規(guī)律的全面解析涉及很少，這也成為目前亟待完善的重要研
究課題［６ ］。
前期研究驗(yàn)證了ＥＤＴＡ 對(duì)鉛和氯吡硫磷復(fù)合污染黃土
的修復(fù)效果。針對(duì)黃土體系的鹽基離子（Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ）、
黃土養(yǎng)分（Ｎ，Ｐ）、粘土礦物、有機(jī)質(zhì)等主要組分，通過柱淋
洗實(shí)驗(yàn)揭示淋洗過程鉛／鎘復(fù)合污染黃土淋失組分的性質(zhì)差
異，借助原子吸收分光光度法（ＡＡＳ）、紫外-可見分光光度法
（ＵＶ-Ｖｉｓ）、Ｘ 射線衍射（ＸＲＤ）、掃描電鏡（ＳＥＭ）、熒光光譜
（ＸＲＦ）等手段進(jìn)行微觀鑒定和跟蹤識(shí)別，力圖為污染場(chǎng)地修
復(fù)治理工程提供參考和借鑒。
１ 實(shí)驗(yàn)部分
１.１ 儀器與試劑
紫外-可見分光光度計(jì)（ＵＶ２ ３００，上海天美），原子吸收
分光光度計(jì)（Ｚ-２０００， ＨＩＴＡＣＨＩ ）， Ｘ 射線衍射儀（Ｄ／
ｍａｘ２２００ＰＣ，ＲＩＧＡＫＵ），掃描電子顯微鏡（ＴＭ-１ ０００，ＨＩＴＡＣＨＩ），
熒光分光光度計(jì)（Ｆ-４６００，ＨＩＴＡＣＨＩ）。實(shí)驗(yàn)用水
為桶裝純凈水，ＥＤＴＡ，Ｐｂ（ＮＯ３）２ ，ＣｄＣl２ 等化學(xué)試劑均為
分析純。
１.２ 供試土壤
供試土壤為黃土，２０ １ ３ 年９ 月采集于陜西科技大學(xué)教學(xué)
區(qū)南側(cè)樹林-草坪植被帶（此處６ 年前為附近村莊旱田）。采
用五點(diǎn)取樣法采集０～２０ ｃｍ 土壤表層樣品，挑出石塊、植物
根莖等雜物，過１ ｍｍ 孔徑尼龍篩。將過篩后的土樣裝入聚
乙烯專用樣品袋，貼標(biāo)簽，放于４ ℃ 冰箱中保存?zhèn)溆?。供?
土壤基本理化性質(zhì)如下：ｐＨ 值７．８５ ，有機(jī)質(zhì)含量２２．９ ２ ｇ·
ｋｇ－１ ，有效氮１ ４９．２４ ｍｇ ·ｋｇ－１ ，速效磷１ ０．６０ ｍｇ ·ｋｇ－１ ，
全鉀２０．２ ５ ｇ·ｋｇ－１ ，鈉１．４６ ｇ·ｋｇ－１ ，鎂２ ６．６ ５ ｇ·ｋｇ－１ ，
鈣４８．８５ ｇ·ｋｇ－１ 。
實(shí)驗(yàn)用污染黃土為人為配制。向１ ００ ｇ 供試土樣中均勻
噴灑１ ０ ｍＬ Ｐｂ（ＮＯ３）２ 和ＣｄＣl２ 溶液（濃度均為１ ｇ·Ｌ－１ ），
充分?jǐn)嚢枋雇寥罎?rùn)濕并混合均勻。將模擬污染黃土靜置４ ｈ
后，用于裝柱實(shí)驗(yàn)。
１.３ 柱淋洗裝置
淋洗柱為玻璃材質(zhì)的圓形柱，柱高４０ ｃｍ，直徑３ ｃｍ。
將土樣填入柱中，調(diào)控土層高度２０ ｃｍ。在土層中分布１ ０ 粒
光滑小石子（粒徑為１．５ ｃｍ 左右），利用可控流速的醫(yī)用輸
液管調(diào)節(jié)淋洗液流量，從淋洗柱上部將淋洗液連續(xù)滴入土柱
內(nèi)。淋洗柱底部用尼龍篩網(wǎng)固定，保證淋洗液順利流出但土
樣不流失。在淋洗柱下部末端收集淋洗液，測(cè)定其中目標(biāo)物
質(zhì)濃度。
１.４ 淋洗實(shí)驗(yàn)
基于前期摸索出的淋洗條件，設(shè)定ＥＤＴＡ 濃度０．０ １ ｍｏl
·Ｌ－１ ，流速２０ ｍＬ·ｍｉｎ－１ ，ｐＨ ７ ，反應(yīng)溫度２ ５ ℃，進(jìn)行污
染土壤淋洗實(shí)驗(yàn)。在淋洗時(shí)間分別為０．５ ，１ ，２ ，５ ，１ ０，２０，
３０，４０，５０，６０，９０，１ ２０，１ ５０，１ ８０ 和２４０ ｍｉｎ 時(shí)取樣，５ ０００
ｒ·ｍｉｎ－１ 離心１ ０ ｍｉｎ，上清液過０．４５ μｍ 濾膜，對(duì)目標(biāo)物質(zhì)
進(jìn)行定量分析。每個(gè)樣品測(cè)定三次，以平均值為結(jié)果。同時(shí)
做空白對(duì)照實(shí)驗(yàn)。
１.５ 分析方法
鉛和鎘含量采用原子吸收法檢測(cè)，Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ 和Ｃａ 的
測(cè)定為火焰光度法，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮分別采用酚二磺酸比色
法和靛酚藍(lán)比色法定量，磷含量采用鉬銻抗比色法分析，具
體步驟見文獻(xiàn)［７］；粘土礦物的分級(jí)提取參考文獻(xiàn)［８ ，９］，此
處不再贅述。所有玻璃器皿使用前均經(jīng)１ ０％ ＨＮＯ３ 浸泡２４
ｈ，經(jīng)純凈水洗凈后備用。采用Ｏｒｉｇｉｎ ６．０ 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理
和繪圖。
２ 結(jié)果與討論
２.１ 鉛和鎘的淋失動(dòng)力學(xué)
淋洗時(shí)間對(duì)于反應(yīng)體系的淋洗效果和化學(xué)環(huán)境可能產(chǎn)生
重要影響。ＥＤＴＡ 對(duì)黃土鉛和鎘的淋洗動(dòng)力學(xué)如圖１ 所示。
以淋洗時(shí)間６０ ｍｉｎ 為分界點(diǎn)，淋洗過程可以被分為快速淋
洗和緩慢淋洗兩個(gè)階段。在０ ～６０ ｍｉｎ 時(shí)間段，鉛和鎘的淋
洗速率較快，淋洗曲線走勢(shì)相近，主要淋洗對(duì)象為結(jié)合在黃
土表面的鉛和鎘離子，體現(xiàn)出淋洗過程的“物理屬性”。此
后，淋洗曲線斜率變小，說明淋洗過程進(jìn)入緩慢的“爬坡”階
段，可能源于淋洗對(duì)象（鉛和鎘）與黃土組分結(jié)合能力較強(qiáng)，
使得淋洗過程的“化學(xué)屬性”更明顯。對(duì)比鉛和鎘的淋洗曲線
發(fā)現(xiàn)：ＥＤＴＡ 對(duì)鎘的最終淋洗率更高（６ ２．２ ５ ％），淋洗過程
更加穩(wěn)定，但對(duì)鉛的前期淋洗速率較高。推測(cè)造成這種現(xiàn)象
的原因可能與黃土組分的某些性質(zhì)（如官能團(tuán)、吸附位等）有
關(guān)，也可能與鉛和鎘固有的物理化學(xué)性質(zhì)（如離子的標(biāo)準(zhǔn)電
極電勢(shì)、元素的共價(jià)半徑及離子半徑等）存在某種內(nèi)在聯(lián)
系［１ ０］。鑒于ＥＤＴＡ 對(duì)重金屬有效性的影響已在本研究組其
他文章中有所提及，同時(shí)所用污染黃土鉛和鎘的老化時(shí)間較
短，因此對(duì)于淋洗前后鉛和鎘有效性的變化情況暫不考慮。
Fig.１ Leaching dynamics of Pb and Cd from loess
２.２ 鹽基離子淋失規(guī)律
柱淋洗過程Ｋ，Ｎａ，Ｍｇ，Ｃａ 離子淋失情況如圖２ 所示。
總體上看，柱淋洗過程都能導(dǎo)致四種離子的淋溶損失，且淋
失率隨著淋洗時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。淋洗反應(yīng)開始階段，四種
離子的淋洗率迅速增加，至淋洗時(shí)間為３０ ｍｉｎ 時(shí)，Ｋ，Ｎａ，
Ｍｇ，Ｃａ 四種離子的淋失率分別為６．０７ ％，１ ０．８４％，２．１ ８％
和１．１ ４％。在３０～２４０ ｍｉｎ 的淋洗時(shí)間段，四種離子的淋失
率增長(zhǎng)趨勢(shì)變緩，可能暗示了黃土淋洗環(huán)境的質(zhì)變。在四種
離子中，Ｎａ 離子相對(duì)最易淋失，而Ｃａ 離子的淋失效果不明
顯，這可能與離子本身的理化性質(zhì)、黃土體系的復(fù)雜環(huán)境和
黃土中四種離子含量有關(guān)。對(duì)于鹽基離子的淋失特性，可以
從離子半徑和吸附強(qiáng)度角度給予解釋：一般認(rèn)為，陽(yáng)離子／
土壤體系的吸附強(qiáng)度與離子電荷數(shù)正相關(guān)，同價(jià)離子的離子
４４８ 光譜學(xué)與光譜分析 第 ３５ 卷
半徑較大者（即水合半徑較小者）的吸附強(qiáng)度要大于水合半徑
較大者。本研究結(jié)果證實(shí)了此理論在黃土體系的適用性，也
與同類研究結(jié)果基本相符［１１ ，１ ２ ］。
Fig.２ Leaching characteristics of base cations from loess
２.３ 黃土養(yǎng)分淋失規(guī)律
Ｎ 素和Ｐ 素是土壤體系的重要養(yǎng)分，對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育具
有決定性作用。柱淋洗過程黃土Ｎ 和Ｐ 養(yǎng)分的淋失特性見
圖３ 。結(jié)果表明：在淋洗黃土鉛／鎘污染的同時(shí)，黃土硝態(tài)氮、
銨態(tài)氮、速效磷和有機(jī)質(zhì)都有不同程度損失。四種組分的淋
失過程表現(xiàn)出相似規(guī)律，并在５０ ｍｉｎ 左右出現(xiàn)淋洗“拐點(diǎn)”。
其中有效氮中的硝態(tài)氮淋失比例較高，在淋洗時(shí)間為２４０
ｍｉｎ 時(shí)，約有１ ８．８３ ％ 的硝態(tài)氮進(jìn)入淋洗液，而銨態(tài)氮僅損
失了２．０７ ％。原因在于硝態(tài)氮為非吸附性離子，與土壤膠體
的結(jié)合作用較弱；而帶正電荷的銨態(tài)氮更容易被帶負(fù)電荷的
土壤膠體吸附固定，降低了銨態(tài)氮被淋失的可能。此外，由
于土壤對(duì)磷素的吸持固定作用很強(qiáng)，導(dǎo)致磷素在土壤中的移
動(dòng)性變差，使得黃土磷素的淋失率較低［１ ３ ］。
Fig.３ Leaching characteristics of nutrients from loess
Fig.４ XRD patterns and SEM micrographs of clay minerals from loess
第 ２ 期 光譜學(xué)與光譜分析 ４４９
２.４ 粘土礦物淋失規(guī)律
粘土礦物是風(fēng)化作用的主要產(chǎn)物和土壤（沉積物）的重要
組分，其晶體缺陷結(jié)構(gòu)蘊(yùn)含豐富的環(huán)境信息。柱淋洗過程粘
土礦物的淋失特性見圖４。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：黃土原樣２θ＝
２ ６．６ ７ ９°處出現(xiàn)規(guī)則主峰，２０．８ ９ ８°，３ ６．５ ８２°，５０．１ ７ ９°等處發(fā)
現(xiàn)若干次峰，是石英組分存在的直接證據(jù)；２θ＝ ２２．０ ６ １°和
２ ７．９ ５ ９°等處表明鈉長(zhǎng)石的存在；２ ９．４８ １°和３ ９．５０ １°處鑒定為
方解石特征峰；１ ２．５ ２０°和１ ９．８２ １°代表高嶺土組分。在淋洗
過程不同階段，ＸＲＤ 圖譜主要波峰峰形變化很小，峰位基本
沒有偏移，說明ＥＤＴＡ 淋洗液對(duì)黃土礦物組分影響很小。深
入分析得到的ＳＥＭ 圖片（放大倍數(shù)×１ ０００）也暗示了淋洗前
后黃土形貌的微觀差異不明顯，經(jīng)提取得到的粗粘粒（１ ～５
μｍ）、粉粒（５ ～５０ μｍ）和細(xì)砂粒（５ ０ ～２ ５０ μｍ）組分表面侵
蝕效應(yīng)不顯著，據(jù)此認(rèn)為淋洗過程對(duì)黃土粘土礦物的干擾可
以忽略不計(jì)。有研究發(fā)現(xiàn)：酸液淋洗能夠破壞土壤粘土礦物
晶體［１４］。相對(duì)于酸洗污染土壤，ＥＤＴＡ 對(duì)土壤的淋洗過程基
本沒有破壞土壤體系的骨架結(jié)構(gòu)，這對(duì)于土壤自身功能的穩(wěn)
定和平衡都具有促進(jìn)作用。
２.５ 淋失可溶性有機(jī)質(zhì)的熒光特性
前期研究中發(fā)現(xiàn)，黃土可溶性有機(jī)質(zhì)（Ｄｉｓｓｏlｖｅｄ Ｏｒｇａｎｉｃ
Ｍａｔｔｅｒ，ＤＯＭ）熒光峰主要出現(xiàn)在兩個(gè)較集中區(qū)域，分別為
Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝ ２４０ ～ ２ ７０／２８０ ～ ３４０ 的紫外區(qū)類富里酸熒光峰和
Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝３ ２ ５／４５０ 附近的可見光區(qū)腐殖酸類物質(zhì)熒光峰。對(duì)
２．３ 節(jié)黃土淋失有機(jī)質(zhì)的組成特性進(jìn)行深入分析，淋失ＤＯＭ
的三維熒光光譜見圖５ 。在淋洗過程的１ ０，６０，１ ２０ 和２４０
ｍｉｎ，可以檢測(cè)到不同淋洗時(shí)間點(diǎn)熒光峰的屬性差異。在淋
洗時(shí)間為１ ０ ｍｉｎ 時(shí)，熒光峰主要分布在Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０ ～２ ５０／
３ ２０ ～３４０ 附近，經(jīng)鑒定為紫外區(qū)類富里酸熒光峰，強(qiáng)度較
大；同時(shí)在Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ６０ ～２ ９０／４５０ ～４７０ 區(qū)域發(fā)現(xiàn)弱熒光峰，
這與可見光區(qū)類富里酸物質(zhì)有關(guān)。但譜圖中暫時(shí)沒有類胡敏
酸熒光峰，這說明淋洗反應(yīng)初期只有類富里酸物質(zhì)淋失。淋
洗反應(yīng)進(jìn)行到６０ ｍｉｎ 時(shí)，等高線圖中的熒光峰分別代表類
富里酸（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０／３ ２０ 附近）和類胡敏酸類物質(zhì)（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝
２ ９０～３ ２０／４３０～４９０），類富里酸熒光強(qiáng)度降低，而類胡敏酸
強(qiáng)度有所升高。經(jīng)過１ ２０ 和２４０ ｍｉｎ 的淋洗反應(yīng)，各熒光峰
強(qiáng)度均大幅度降低，說明淋洗液中熒光組分含量較低，暗示
了淋洗反應(yīng)對(duì)黃土ＤＯＭ 淋失的有效性。但２４０ ｍｉｎ 的淋洗
反應(yīng)并沒有導(dǎo)致黃土（可溶性）有機(jī)質(zhì)的完全淋失。
類富里酸和類胡敏酸類物質(zhì)的淋失特性差異，可能與兩
者的自身特性有關(guān)：胡敏酸分子量較大，離解度較小，穩(wěn)定
性很強(qiáng)，極易與土壤組分形成有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合體；而富里酸分
子結(jié)構(gòu)芳香核聚合度較小，具有很好的移動(dòng)性和溶解性，這
種高生物活性的“終極微型結(jié)構(gòu)”更易被淋失。此外有學(xué)者研
究發(fā)現(xiàn)［１５ ］：土壤環(huán)境條件可能影響類胡敏酸類物質(zhì)的分子
形態(tài)和空間排布方式，比如在高ｐＨ 條件下，胡敏酸分子結(jié)
構(gòu)更為開放和松散，而低ｐＨ 值可能導(dǎo)致胡敏酸分子收縮并
完成曲構(gòu)造體積減小，這都可能影響類胡敏酸類物質(zhì)的環(huán)境
行為。但目前為止相關(guān)問題尚無(wú)定論［１ ６ ］，推測(cè)ＤＯＭ 的淋失
行為可能是多種原因共同作用的結(jié)果。
Fig.５ Three-dimensional fluorescence spectrum
of leaching DOM from loess
３ 結(jié) 論
乙二胺四乙酸（ＥＤＴＡ）對(duì)鉛／鎘復(fù)合污染黃土的異位柱
４５０ 光譜學(xué)與光譜分析 第 ３５ 卷
淋洗過程能夠?qū)е曼S土組分的淋失。反應(yīng)過程分為快速淋洗
（０
～６０ ｍｉｎ）和緩慢淋洗（６ ０～２４０ ｍｉｎ）兩個(gè)階段，ＥＤＴＡ 對(duì)
鉛和鎘的最終淋洗率分別為４９．８ ６ ％ 和６ ２．２ ５ ％。Ｋ，Ｎａ，
Ｍｇ，Ｃａ 四種鹽基離子中，Ｎａ 離子相對(duì)最易淋失，而Ｃａ 離
子的淋失效果不明顯。黃土有效氮中硝態(tài)氮的淋失比例（２４０
ｍｉｎ）為１ ８．８３ ％，而銨態(tài)氮、速效磷和有機(jī)質(zhì)的淋失率較低。
淋洗過程對(duì)黃土粘土礦物的影響可以忽略。淋洗液ＤＯＭ 的
三維熒光光譜圖顯示：淋洗前期主要為類富里酸熒光峰
（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０～２ ５０／３ ２０～３４０，Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ６０ ～２ ９０／４５０ ～４７０）；
淋洗中期圖譜中類富里酸熒光峰（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０／３ ２０）減弱，而
類胡敏酸類物質(zhì)熒光峰（Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ９０ ～３ ２０／４３０ ～４９０ ）漸強(qiáng)；
淋洗后期熒光峰強(qiáng)度均大幅降低，體現(xiàn)出淋洗液中熒光組分
特性差異。光譜聯(lián)用技術(shù)可以有效揭示復(fù)合污染黃土淋失組
分特性，對(duì)于污染場(chǎng)地修復(fù)有重要參考價(jià)值。
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Spectrum Characteristics of Leaching Components from Co-Contaminated
Loess in Ex-Situ Column Washing Reaction
ＦＡＮ Ｃｈuｎ-ｈuｉ１ ，ＺＨＡＮＧ Ｙｉｎｇ-ｃｈａｏ２ ，ＤＵ Ｂｏ１ ，ＨＥ Ｌｅｉ１ ，ＷＡＮＧ Ｊｉａ-ｈｏｎｇ１
１ ．Ｃｏllｅｇｅ ｏf Ｒｅｓｏuｒｃｅ ＆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｓｈａａｎｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏf Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏlｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ ７ １ ００２ １ ，Ｃｈｉｎａ
２ ．Ｃｏllｅｇｅ ｏf Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｔｓｉｎｇｈuａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊ ｉｎｇ １ ０００８４，Ｃｈｉｎａ
Abstract Ｓｏｉl ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｉｓ ｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ｏｎｅ ｏf ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｓｅｒｉｏuｓ ｉｓｓuｅｓ ｔｏ ｈuｍａｎｉｔｙ ａll ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｗｏｒlｄ．Ｉｔ ｉｓ ｓｔａｔｉｓｔｉｃａllｙ ｂｅlｉｅｖｅｄ
ｔｈａｔ ｏｖｅｒ ｏｎｅ-fｉfｔｈ ｏf ｔｈｅ fａｒｍlａｎｄ，ｔｈａｔ ｉｓ ２０ ｍｉllｉｏｎ ｈａ，ｉｓ fｏuｎｄ ｔｏ ｂｅ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｂｙ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａlｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ａｎｄ ｔｈｅ
ｒｅlａｔｅｄ ｉｓｓuｅｓ，ｃａuｓｅｄ ｂｙ ｓｏｉl ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ，ｏf fｏｏｄ ｓａfｅｔｙ，ｈuｍａｎ ｈｅａlｔｈ ａｎｄ ｅｃｏ-ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａl ｑuａlｉｔｙ ａｔｔｒａｃｔ ｍuｃｈ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ
ｂｙ ｐuｂlｉｃ ｗｉｔｈ ｍｏｒｅ ｓｅｒｉｏuｓ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｂｅfｏｒｅ．Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏlｏｇｉｃａl ａｐｐｒｏａｃｈ fｏｒ ｓｏｉl ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｉｓ ｗｉｄｅlｙ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．
Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏlｏｇｙ ｏf ｓｏｉl ｗａｓｈｉｎｇ ｉｓ ｅffｅｃｔｉｖｅ fｏｒ ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ ｒｅｍｏｖａl，ｗｈｉlｅ ｔｈｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｒｏｃｅｄuｒｅ ｍｉｇｈｔ lｅａｄ ｔｏ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
lｅａｃｈｉｎｇ fｒｏｍ ｓｏｉl ｓｙｓｔｅｍ，ｈａｒｍful fｏｒ ｓｏｉl fｅｒｔｉlｉｔｙ，ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａl ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｃｏlｏｇｉｃａl fuｎｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅ ｓｔuｄｙ ｏf ｓｐｅｃｔｒａl
ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ lｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｉｓ ｓｉｇｎｉfｉｃａｎｔ fｏｒ ｄｅｃｉｓｉｏｎ-ｍａｋｉｎｇ ｏf ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｉｔｅｓ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｃｏlｏｇｉｃａl fuｎｃｔｉｏｎ
ｒｅｃｏｖｅｒｙ，ｗｈｉlｅ ｔｈｅ ｒｅlａｔｅｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｓｅｅｍｓ ｗｅａｋｅｒ ｎｏｗａｄａｙｓ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｍａｉｎlｙ ｒｅｖｅａlｅｄ ｔｈｅ lｅａｃｈｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏf ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
fｒｏｍ Ｐｂ／Ｃｄ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ lｏｅｓｓ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｓｈｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｉｔｈ Ｅｔｈｙlｅｎｅ Ｄｉａｍｉｎｅ Ｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ Ａｃｉｄ （ＥＤＴＡ）ｉｎ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｃｏluｍｎ，
ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊ ｅｃｔｉｖｅｓ ｉｎｃluｄｅｄ ｂａｓｅ ｃａｔｉｏｎｓ，lｏｅｓｓ ｎuｔｒｉｅｎｔｓ，ｃlａｙ ｍｉｎｅｒａlｓ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ．Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏf ｃlａｙ
ｍｉｎｅｒａlｓ ｗａｓ ａｎａlｙｚｅｄ ｂｙ Ｘ-ｒａｙ ｄｉffｒａｃｔｉｏｎ （ＸＲＤ）ａｎｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅlｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ （ＳＥＭ），ａｎｄ ３Ｄ-ＥＥＭ fluｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒuｍ
ｗａｓ uｓｅｄ fｏｒ ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉfｉｃａｔｉｏｎ ｏf ｄｉｓｓｏlｖｅｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ （ＤＯＭ）．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａl ｒｅｓulｔｓ ｓｈｏｗｅｄ：ｔｈｅ lｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
fｒｏｍ lｏｅｓｓ ｉｓ ｄｅｔｅｃｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｗａｓｈｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ fｉｎａl ｒｅｍｏｖａl ｅffｉｃｉｅｎｃｙ （２ ４０ ｍｉｎ）ｏf Ｐｂ ａｎｄ Ｃｄ fｒｏｍ lｏｅｓｓ ａｒｅ ４９．８ ６ ％
ａｎｄ ６ ２．２ ５ ％，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅlｙ．Ｔｈｅ ｓｏｄｉuｍ ｉｏｎｓ ａｎｄ ｎｉｔｒａｔｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｒｅ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅａｓｉlｙ lｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｄ lｉｔｔlｅ ｄｉffｅｒｅｎｃｅ ｏf
ｃlａｙ ｍｉｎｅｒａlｓ ｉｓ ｉｄｅｎｔｉfｉｅｄ ｂｅfｏｒｅ ａｎｄ ａfｔｅｒ ｗａｓｈｉｎｇ ｒｅａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ fulｖｉｃ ａｃｉｄ-lｉｋｅ （ＦＡ-lｉｋｅ）ｍａｔｅｒｉａl ｗａｓ fｉｒｓｔlｙ （１ ０ ｍｉｎ）ｄｅｔｅｃｔｅｄ
ａｒｏuｎｄ Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０～２ ５０／３ ２０～３４０ ａｎｄ Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ６０～２ ９０／４５０～４７０ ｉｎ ３Ｄ-ＥＥＭ fluｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒuｍ，ａｎｄ ｔｈｅ ｈuｍｉｎ ａｃｉｄ-lｉｋｅ
第 ２ 期 光譜學(xué)與光譜分析 ４５１
（ＨＡ-lｉｋｅ，Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２ ９０～３ ２０／４３０～４９０）ａｐｐｅａｒｅｄ ａｔ ６０ ｍｉｎ ｗｉｔｈ ｗｅａｋｅｒ fluｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏf ＦＡ-lｉｋｅ （Ｅ ｅｘ／ｅｍ ＝２４０／３ ２０ ）．
Ｔｈｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ fluｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏf ＦＡ-lｉｋｅ ａｎｄ ＨＡ-lｉｋｅ，ｓｈｏｗｎ ａfｔｅｒ １ ２０ ｍｉｎ ａｎｄ ２４０ ｍｉｎ，ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｖａｒｉａｔｉｏｎ
ｏf ＤＯＭ ｉｎ ｔｈｅ lｅａｃｈｉｎｇ ｓｏluｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｐｐｒｏａｃｈ ｉｓ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ fｏｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｉｄｅｎｔｉfｉｃａｔｉｏｎ ｏf lｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
fｒｏｍ ｃｏ-ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ lｏｅｓｓ．
Keywords Ｌｏｅｓｓ ｗａｓｈｉｎｇ；Ｌｅａｃｈｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；Ｃｏ-ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ；Ｓｐｅｃｔｒuｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
（Ｒｅｃｅｉｖｅｄ Ｎｏｖ．２ ３ ，２０ １ ３ ；ａｃｃｅｐｔｅｄ Ｍａｒ．１ ５ ，２０ １ ４）
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技術(shù)。適合科研院所、高等院校、檢測(cè)機(jī)構(gòu)、醫(yī)藥、衛(wèi)生以及廠礦企業(yè)分析測(cè)試工作和管理人員閱讀。
經(jīng)過多年的發(fā)展，本刊已成為國(guó)內(nèi)知名的化學(xué)類核心期刊。２０ １ １ 年，影響因子在全國(guó)化學(xué)類刊物排名
中位列第５ 名，被引頻次每年遞增約３０％，稿源豐富，基金論文比超過７０％。近幾年，本刊刊發(fā)的論文被
ＣＡ （美國(guó)化學(xué)文摘）收錄率達(dá)９４％，２００６ 年引文頻次在ＣＡ 千種表中國(guó)部分中列第３ ８ 名，并被國(guó)際上其
他知名的數(shù)據(jù)庫(kù)如日本科技文獻(xiàn)速報(bào)、俄羅斯文摘、英國(guó)分析文摘（ＡＡ）、《質(zhì)譜公報(bào)》等收錄。在《中
文核心期刊要目總覽》２０ １ １ 年版的化學(xué)類期刊列第９ 位；入選２０ １ ２ 年度“中國(guó)國(guó)際影響力優(yōu)秀學(xué)術(shù)期
刊”；進(jìn)入由全國(guó)８０００ 種期刊遴選出的５００ 種科技期刊組成的“中國(guó)科技期刊精品數(shù)據(jù)庫(kù)”；本刊是中國(guó)學(xué)
術(shù)期刊綜合評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫(kù)（ＣＡＪＣＥＤ）統(tǒng)計(jì)刊源；中國(guó)科技論文統(tǒng)計(jì)源期刊（中國(guó)科技核心期刊）； 《中國(guó)科
學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)》來源期刊；中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù)（ＣＪＦＤ）收錄期刊； 《中國(guó)核心期刊（遴選）數(shù)據(jù)庫(kù)》收
錄；《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）》全文收錄期刊； 《中國(guó)期刊網(wǎng)》全文收錄期刊； 《中國(guó)學(xué)術(shù)期刊文摘（中、
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