土壤-矿物系统中镉吸附-运移耦合机制研究：从单组分矿物到复杂介质的定量预测模型

本文通过整合批式吸附（Batch）与柱式运移（Column transport）实验，系统研究了镉（Cd）在砂质土壤及其矿物组分（伊利石、高岭石、方解石等）中的吸附-运移耦合行为。创新性地应用组分加和性（CAY）模型，成功建立了单一矿物吸附特性（Kd值）与复杂土壤系统之间的定量关系，揭示了柱实验Kd值较批实验降低9–49%的关键机制（接触时间有限、界面面积减少等）。研究为实验室数据向实际环境（如重金属、放射性核素污染）的风险评估与修复策略提供了重要理论依据。

Highlight

动态吸附特性

镉离子（Cd²⁺，初始浓度C₀ = 5 mg/L）在五种矿物（石英、长石、方解石、伊利石、高岭石）和两种土壤样品（SE1, SW2）上的吸附动力学特征如图1所示。所有材料在最初一小时内均表现出快速吸附，随后逐渐放缓。石英、方解石以及SE1和SW2土壤样品在5小时内接近吸附平衡，而长石、伊利石和高岭石则需要明显更长的时间才能达到平衡。这种吸附动力学的差异可归因于...

结论

本研究通过整合批式与柱式实验，系统探讨了Cd²⁺在砂质土壤及其矿物组分中的吸附和运移行为。组分加和性（CAY）模型成功建立了单一矿物吸附特性与复合土壤行为之间的定量关系，在批式系统中实现了对砂质土壤分配系数（K_d）的准确预测（误差 < 3.2%）。

定量分析表明，尽管方解石、伊利石和高岭石...