表层沉积物（surficial sediments）是水体的重要组成部分，也是水体中重金属污染物的源和汇。重金属在表层沉积物-水相界面进行着一系列的迁移转化过程，其中吸附作用是沉积物-水界面经常发生的最重要的反应之一，在表层沉积物的各组分中，水合金属氧化物和有机质是表层沉积物中起吸附作用的主要组分。而周围环境的细微变化都可能导致吸附在表层沉积物上的重金属的解吸释放，造成对环境的二次污染。因此，研究表层沉积物中重金属的修复是很有意义的。在内蒙古地区，黄河流域沿岸城市的重工业废水、生产废水、农业废水和生活废水对黄河水体重金属污染具有一定典型性和代表性。每天都有大量的重金属污染物被排入黄河，造成了黄河内蒙古段水体不同程度的污染，必然会影响到人们的身体健康。本研究考虑到固定剂可能会影响表层沉积物的理化性质，故从表层沉积物的主要吸附组分出发，采用表层沉积物的主要吸附组分且在污水或污染土壤修复中稳定固定化效果较好的有机质（腐殖酸、单宁酸）、铁氧化物（水铁矿、针铁矿）作为表层沉积物中重金属稳定固定化的添加剂，考察比较添加剂的掺杂对重金属Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺在表层沉积物上的吸附，探讨了吸附时间、初始浓度、温度、pH和粒径对沉积物吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的影响。对吸附动力学和吸附等温线进行了拟合并计算了分配系数。研究结果表明：（Ⅰ）据黄河沉积物的全岩分析和粘土矿物组成分析得到了黄河内蒙古段沉积物矿物组成。有机质在沉积物对重金属吸附过程中具有一定的中间架桥作用。有机质添加剂对Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺在沉积物上最大吸附量的影响有所不同。和单宁酸相比，掺杂腐殖酸更能提高Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的最大吸附量。本研究中所用有机添加剂的溶解性可能会影响其对重金属的吸附。铁氧化物可以在不同程度上增大重金属在沉积物上的吸持，掺杂水铁矿或针铁矿后沉积物对Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的吸附有较大增强。铁氧化物吸附重金属可能出于配位体交换作用。（Ⅱ）在一定时间内，Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺吸附量随着与表层沉积物接触时间的延长而线性增大，在1h后沉积物对重金属的吸附曲线趋于平缓，2h后达到吸附平衡。2h后沉积物对Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的吸附量分别是理论最大吸附量的98.3%、99.2%和97.8%。掺杂添加剂腐殖酸、水铁矿和针铁矿后沉积物对重金属的吸附量显著增加，而掺杂单宁酸效果相对较差。沉积物原样吸附重金属反应过程符合Elovich方程（R²≥0.93），但掺杂添加剂后反应多符合双常数速率方程动力学规律。比较各种添加剂对沉积物吸附重金属特性的影响发现:沉积物中镉、铜、铅修复固定的难易顺序为：Pb²⁺> Cu²⁺> Cd²⁺。（Ⅲ） Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺在掺杂沉积物主要组分前后沉积物上的热力学吸附可用Langmuir非线性等温模型来描述，R²均大于0.95（p≦0.01，n=7）。掺杂腐殖酸、水铁矿和针铁矿的表层沉积物对3种重金属离子Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的最大吸附量均高于沉积物原样，而掺杂单宁酸则抑制了表层沉积物对Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的吸收。（Ⅳ）沉积物主要化学组分铁氧化物和有机质对Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的吸附贡献存在差异，本文利用分配系数对3种重金属在固-液两相中的分配能力做了具体描述。掺杂添加剂对相同段位沉积物吸附同一重金属离子的能力大小影响顺序为：腐殖酸>水铁矿>针铁矿>单宁酸。温度对吸附效果有影响，35℃下沉积物对Cd的吸附量总体高于25℃和18℃下的吸附量，说明该吸附反应是吸热反应。水体酸碱度对沉积物吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺影响显著，研究重金属的吸附时应考虑pH的影响。实验中控制溶液的pH在5.0⁷.0之间，既消除了H+离子对吸附的影响，也排除了Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的沉淀作用。掺杂添加剂的沉积物吸附Cd²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺的能力随水中颗粒物质粒径的减小呈增强的趋势。本实验操作过程选用过100目（0.150mm）筛的沉积物。