随着经济的快速发展，我国一些地区土壤已面临严竣的重金属污染问题。目前国家标准中用于判断土壤环境质量的标准是以土壤中金属总量为基准，但土壤中金属总量时常不能有效反映金属的生物可利用性及其所带来的生态风险，因此土壤中金属形态及生物可利用性研究一直是土壤环境科学研究的热点之一。　　 近年来，随着水体形态模型的不断完善，土壤中重金属的形态模型研究正成为国际上新的研究方向和研究热点。形态模型方便计算和预测土壤中金属的各种赋存形态，使金属在土壤中的分布情况数字化，方便预测金属在土壤环境中的迁移转化和生物富集能力。而金属在土壤固相组份表面的吸附模型是建立土壤形态模型的关键步骤之一。　　 本文重点研究了重金属离子Pb2+和Cd2+在我国三种典型土壤(江西红壤，南京黄棕壤及东北黑土)表面的吸附行为，并分离了土壤中的硅酸盐黏土矿物组分，研究及建立了Pb和Cd在黏土矿物表面的表面配合模型(SurfaceComplexation Model，SCM)，研究发现：　　 (1)实验分离了土壤中的硅酸盐黏土矿物，采用电位滴定实验和批量吸附实验研究了不同pH值及离子强度条件下三种土壤硅酸盐黏土矿物对Pb2+、Cd2+的吸附行为，结果发现吸附存在两种主要机理：低pH条件下，黏土矿物表面永久性负电荷上的非专性外层吸附方式占主导，因此受离子强度的影响较大；而高pH条件下，黏土矿物边缘上的专性内层吸附占主导，主要受到pH的影响，几乎不受离子强度的影响。　　 (2)采用双点位表面配合模型成功拟合了Pb2+、Cd2+在三种土壤黏土矿物表面的吸附：即矿物表面的永久性负电荷≡X-和矿物边缘的可变电荷≡SOH。运用恒定电容模型(Constant Capacity Model，CCM)拟合了矿物表面的静电引力，优化得到了黏土矿物表面的酸碱常数值及金属在矿物表面的络合常数值，为建立金属土壤形态模型奠定了基础。　　 (3)采用批量吸附实验研究了三种土壤在不同pH值及离子强度条件下对Cd和Pb的吸附行为，结果发现吸附受到pH和背景电解质的强烈影响。在较低pH值条件下，吸附较低，当pH值升高时，金属的吸附在1～2个pH单位迅速增加到几乎100％，如Cd在pH>7，Pb在pH>5时完全吸附。离子强度对吸附的影响主要表现在低pH值条件下，离子强度升高将明显抑制对金属阳离子的吸附，但pH值较高条件下则影响不大。同时土壤性质及重金属自身性质对吸附影响很大，三种土壤中，黑土对Pb2+、Cd2+的吸附能力最强，而同种土壤中Pb2+的吸附能力均远强于Cd2+。　　 (4)比较土壤黏土矿物与土壤对金属离子的吸附曲线发现：对金属离子Cd，由于黏土矿物在较低pH范围(pH3～6)时对其吸附能力有限，因此在此范围内Cd在土壤上的吸附主要来源于土壤有机质，而随着pH值的增加，土壤吸附曲线与黏土矿物的吸附曲线几乎以相同趋势增加，说明当pH>6时，黏土矿物对Cd吸附起主导作用；而对金属Pb，由于黏土矿物对Pb在酸性条件下就有很强的吸附，土壤吸附曲线与黏土矿物的吸附曲线几乎重合，因此有机质的贡献不明显，说明从酸性条件起，黏土对Pb的吸附就有较大的贡献。这可能也是为何环境中Pb的移动性远小于Cd的原因之一。　　 本论文的创新之处在于建立了我国三种典型土壤中硅酸盐黏土矿物的双点位表面络合模型，并运用该模型成功预测了Pb2+、Cd2+在黏土矿物表面的吸附行为，测定出一系列表面络合常数，为研究铅镉等重金属在土壤环境中的吸附行为提供了数据和参考依据。但要建立完整的金属在土壤中的吸附和形态模型还需综合考虑土壤有机质、铁锰氧化物以及沉淀对吸附的影响。