土壤温度影响土壤重金属自然消减

　　在土壤金属离子吸附反应中，Barrow及Bruemmer等指出升高温度主要是增加离子的扩散速率，并且Bruemmer等提出一个类似阿累尼鸟斯公式用以计算扩散系数D(cm²/s)：

　　式中，D₀为指前因子，代表扩散系数不随温度改变部分；E_a为扩散的活化能(kJ／mol)：R为气体常数[8．314J／(K·mol)]；T为绝对温度依(K)。

　　再结合描述金属老化过程的扩散方程：

　　式中，Y_n为土壤中添加金属的非活性部分(mg/kg)；Y_m为土壤中添加金属的总浓度(mg/kg)；M为常数，代表表面络合等快反应的影响；D为扩散系数(cm²／s)，r为土壤或矿物闯体颗粒半径(cm)，D／r²为表观扩散系数；t为老化时间(s)。

　　最终得到一个温度影响老化反应的等式：

　　式中，己为扩散的活化能(kJ／mol)：R为气体常数[8|314J／(K·mol)】；r为绝对温度(K)。

　　这样，能够求出金属离子在上壤中扩散的活化能(E_a)和表观扩散速率系数(D／r²)，从而有助于深入认识外源金属在上壤中的扩散作用。如己计算得到土壤中锌和铜的巴分别为55kJ／mol和33～36kJ／mol，D／r²分别为10^-11～10^-10／s(22℃)和0．66×10^-10～20．9×10^-10／s(20℃)。据此，可推测微孔扩散是土壤外源金属的主要老化机理，而且，铜的扩散过程更容易进行，锌扩散反应受温度的影响更大。

　　考察不同温度对外源重金属自然消减的影响，可以通过计算“当量时间”进行。假设在一定温度范围内，增加温度的效应等同于延长老化时问，故可将不同温度的效应统一到一个温度下(如25℃)，从而更直观地比较老化反应过程。当量时间t_eq(s)由下式计算：

　　式中，t为实际老化时间(s)；T为实际老化温度(K)；己为反应的活化能(kJ／mol；R为气体常数[8．314J／(K·mol)]。

　　依据土壤中Cu和Zn老化反应的活化能数据，就可利用公式(2．8)轻易地推知温度升高10℃，相当于铜和锌的老化时间分别延长1．54～1．60倍和2．06倍。这也从另一个侧面再次证实了Cu和Zn在土壤中的老化受温度影响较小。

 

　　原文摘自：北京标准物质网