磷酸盐和石灰对污染土壤中铜锌的固定作用及其影响因素

摘要

采用外源加入重金属铜锌硝酸盐的方法,制成三级污染(铜200mg/kg,锌400mg/kg)的红壤和黄泥土,通过室内模拟培养试验系统研究了施入两种改良剂一磷酸盐和石灰对同剂量的单一、复合污染土壤中铜、锌的固定作用,及在改良剂固定重金属后不同土壤水分、pH、固定时间等环境条件改变下土壤铜锌稳定性的变化;通过盆栽试验研究了土壤养分条件对改良剂固定后土壤铜锌有效性及黑麦草生长的影响.研究旨在阐明磷酸盐和石灰两种改良剂对单一和复合污染土壤中重金属铜锌的固定作用,以及环境条件对其稳定性的影响.取得如下主要结果: 1.在铜锌单一与复合污染下,磷酸盐能显著降低污染红壤中有效态铜锌的含量,降低幅度为3.0﹪-11.6﹪;磷酸盐对黄泥土中锌有固定作用,但对黄泥土中铜的固定不明显.石灰对污染土壤中的铜锌都有固定作用,但不同土壤的效应大小不同.施入石灰后,提高了土壤的pH,红壤中铜单一、锌单一、铜锌复合污染土壤的pH较未施入改良剂的增高了26﹪左右,黄泥土中平均增高了约20﹪,从而降低了红壤和黄泥土中有效态铜、锌的含量,降低幅度红壤为88﹪-92﹪、黄泥土为40﹪-90﹪.由于重金属之间存在协同作用,复合污染土壤中有效态铜、锌的含量都高于同剂量的单一污染. 2.磷酸盐、石灰固定重金属后,其稳定性受土壤含水量的影响.与土壤水分含量较低时(WHC的50﹪)相比,水分含量较高时(WHC的90﹪)污染土壤中有效态铜、锌的含量降低,不同处理下降低幅度范围为8.9﹪-30.7﹪,但这种影响只表现在水分条件变化幅度大的情况下.土壤pH也能显著影响磷酸盐和石灰固定后重金属的稳定性.在pH4.5-7的范围内,红壤和黄泥土中,铜锌有效态含量和pH均呈显著负相关.改良剂固定重金属后,pH升高一个单位,锌的降低量是铜的3倍以上,因此锌比铜更易随土壤pH的变化而活化.随着磷酸盐、石灰固定时间的延长,污染土壤中有效态铜锌的含量呈先快后慢的降低趋势,在固定前期(2d到15d时)减少量占到360d总减少量的50﹪以上,而在中后期(15d-360d),变化趋于平缓;其动力学过程均符合指数方程、双常数方程和Elovich方程,并且指数方程拟合磷酸盐固定重金属的动力学过程最佳,决定系数R<'2>范围为0.843-0.999,而双常数方程拟合石灰固定重金属的动力学过程要为最优,R<'2>的范围是0.937-0.981. 3.养分条件也会影响磷酸盐和石灰固定后污染土壤中铜、锌的有效性.盆栽试验表明,经磷酸盐、石灰固定后,加入养分KCl和NH<,4>Cl,K<,2>SO<,4>.和NH<,4>(SO<,4>)<,2>,红壤和黄泥土中有效态铜锌的含量都增高,其增高顺序为:KCl和NH<,4>CI>K<,2>SO<,4>和NH<,4>(SO<,4>)<,2>.其中,在磷酸盐固定后锌单一污染红壤及石灰固定后铜单一、铜锌复合污染黄泥土中,铜锌有效态的增高都超过了一倍,增幅为121.2﹪-221.2﹪.虽然加入K<,2>SO<,4>和NH<,4>(SO<,4>)<,2>,促进了红壤中黑麦草植株的生长,但同时也增加了植株吸收铜锌量.调节养分对黄泥土中的生物学效应影响不明显.土壤pn和盐份随养分条件而变化,是引起土壤中铜锌有效性发生变化的原因之一. 综上所述,磷酸盐和石灰通过不同的机理对单一、复合污染土壤中铜锌产生固定作用.改良剂的固定效果因土壤类型的不同而有所区别.土壤水分、pH、固定时间都能够在一定范围内影响固定的重金属的有效性;KCI和NH<,4>Cl,K<,2.SO<,4>和NH<,4>(SO<,4>)<,2>施入土壤,对固定的铜锌都有活化作用.因此在重金属污染土壤的钝化修复中不仅要根据实际情况选择合适的改良剂,而且要充分考虑到环境条件对固定的重金属活性的影响.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的声明

第一章改良剂对污染土壤中重金属固定作用的研究进展

1.1重金属污染的现状、来源及修复的发展趋势

1.1.1重金属污染的现状

1.1.2重金属污染的来源

1.1.3重金属污染修复的发展趋势

1.2改良剂对污染土壤中重金属固定作用的研究现状

1.3影响土壤中重金属稳定性的环境条件

1.3.1 pH

1.3.2 水分

1.3.3固定时间

1.3.4养分

1.4改良剂对污染土壤中重金属固定作用研究的问题和展望

第二章试验材料与研究方法

2.1问题的提出及研究目的

2.2研究思路

2.3技术路线

2.4材料与方法

第三章磷酸盐和石灰对污染土壤中铜锌的固定作用研究

3.1试验设计

3.2结果分析与讨论

3.2.1磷酸盐对污染土壤中重金属铜锌的固定作用

3.2.2石灰对污染土壤中重金属铜锌的固定作用

3.2.3不同石灰用量对污染土壤中重金属铜锌的固定作用

3.3小结

第四章环境条件对改良剂固定后重金属有效性的影响

4.1试验设计

4.2结果分析与讨论

4.2.1土壤含水量对污染土壤铜、锌有效态含量的影响

4.2.2 pH对复合污染土壤铜锌有效态含量的影响

4.2.3固定时间与污染土壤中铜、锌有效态含量的关系

4.3小结

第五章养分条件对改良剂固定后重金属有效性的影响

5.1盆栽试验设计和实施

5.1.1盆栽试验设计

5.1.2盆栽试验的实施

5.1.3试验处理

5.2结果分析与讨论

5.2.1养分对磷酸盐固定后污染土壤中重金属的有效性及植物生长的影响

5.2.2养分对石灰固定后污染土壤中重金属的有效性及植物生长的影响

5.3小结

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2创新点

6.3存在不足与展望

参考文献

致谢

作者简历