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近几十年来,我国经济快速发展,人民群众的物质生活和精神生活日渐丰富的同时也出现很多环境问题,其中土壤重金属污染是全世界广泛关注的环境问题之一。土壤中的有机质、金属氧化物、粘土矿物等是天然的吸附剂,能有效控制重金属在土壤中的迁移转化。关于重金属与土壤某一组分(如铁氧化物、锰氧化物、有机质)的吸附平衡、动力学、络合形式等方面已有大量的研究,然而关于重金属在多种矿物/场地污染土壤等多元体系的研究很少。本文将研究典型(类)重金属在两种复合体系中的吸附解吸动力学过程,并建立动力学定量模型来阐述重金属在不同吸附剂、不同点位、不同粒径土壤颗粒上吸附解吸的异质性。实验一是使用搅拌流动方法研究了As(V)在水铁矿和水羟锰矿混合矿物上的吸附解吸动力学行为,并采用组分加和法建立了混合矿物体系的动力学模型。该模型同时考虑了As(V)与水铁矿和水羟锰矿的非线性络合,很好地预测了在不同溶液化学条件下混合矿物系统中As(V)在水铁矿和水羟锰矿上吸附解吸的动力学行为,并合理地解释了水铁矿和水羟锰矿结合点位的异质性。在吸附过程中,水铁矿双齿非质子化点位(Fh-bi-np)起主要作用,其次是水羟锰矿点位和水铁矿双齿质子化点位(Fh-bi-p)。解吸4小时后,As(V)主要保留水铁矿点位上。实验二是以两种场地污染土壤为研究对象,对不同粒径(250-2000、50-250、2-50、0.22-2μm)的土壤颗粒进行Cu的释放实验,采用扫描电子显微镜(SEM)和球差校正扫描透射电子显微镜(Cs-STEM)观察了不同粒径土壤颗粒的形态和元素分布,并建立了同时考虑土壤吸附剂和粒径的动力学模型。总体而言,不同粒径的土壤颗粒显示出高度异质的物理和化学特性。活性土壤吸附剂(例如土壤有机质(SOM))和Cu含量随粒径的减小而增加,Cu从土壤颗粒中释放的速率也随粒径的减小而增加。动力学模型很好地描述了不同粒径土壤颗粒的动力学实验数据。更重要的是,该模型能够根据不同粒径土壤颗粒上Cu的动力学反应,预测土壤样品中Cu的释放行为。在我们的实验条件下,SOM是Cu最主要的吸附剂,在不同的SOM结合点位中,涉及羧基和酚羟基官能团的双齿点位对Cu的吸附贡献最多。总的来说,外界环境条件(p H、重金属浓度等)和土壤本身性质(粒径、金属氧化物、有机质等)都会影响(类)重金属的吸附解吸行为,通过机理性模型能更进一步理解(类)重金属与土壤活性组分络合的异质性。本研究结果有助于理解(类)重金属在复杂环境中的迁移转化,并为模型应用于实际污染治理奠定基础。