无机-有机混合改良剂对酸性多金属污染土壤的修复效应

摘要

目前，重金属污染土壤的修复方法主要包括物理修复、化学修复和生物修复，其中化学修复通常采用土壤改良剂，通过与土壤中的重金属发生吸附、沉淀、络合等各种反应，改变土壤重金属的赋存形态，从而降低其迁移性与生物有效性。这种原位化学改良方法操作简单、快速有效、费用成本低，适合于我国这种大面积中低度重金属污染土壤的治理。通常情况下，受矿业废水污染的土壤常为酸性多金属污染土壤，由于不同改良剂对不同重金属的作用机理和效果不同，单一改良剂通常难以达到很好的综合治理目标。因此，筛选出效果好、成本低、持效时间更长的混合改良剂显得尤为重要。本论文试图通过盆栽试验和田间试验，筛选出适合于治理受广东省韶关市大宝山矿业活动污染的酸性多金属污染土壤的无机-有机混合改良剂，为今后该地区的酸性多金属污染土壤的原位化学改良技术提供修复材料和理论依据。本论文取得的主要研究结果如下：
　　（1）在盆栽试验中，“石灰+沸石+磷酸盐+有机肥”无机-有机混合改良剂处理土壤后，土壤pH值显著增加，土壤中Cd、Pb、Cu、Zn有效态浓度显著降低；土壤可交换态Cd、Pb、Cu、Zn含量所占比例显著降低，铁锰氧化物结合态Cd、Pb、Cu、Zn含量所占比例显著升高，土壤中重金属的生物有效性大大降低，从而有效减少了植物对重金属的吸收。其中钙镁磷肥对酸性多金属污染土壤的改良效果比磷矿粉更佳。
　　（2）在田间试验中，混合改良剂能够显著提高土壤pH值和降低土壤中Cd、Pb、Cu、Zn有效态含量，油麦菜能够在改良后的土壤上健康生长，其产量显著提高，其中无机-有机混合改良剂剂比无机混合改良剂效果更佳，磷矿粉在改良土壤的实际应用更为经济且更具有长效性。6种无机-有机混合改良剂中，“石灰石+沸石+磷矿粉+有机肥”的混合改良剂更具有应用前景。土壤改良后，油麦菜地上部的Cd、Cu、Zn含量达到国家食品标准，Pb含量在改良后显著降低，但仍超出国家食品标准的上限值。因此，要保障蔬菜作物在大宝山周边的酸性多金属污染土壤上的安全生产，还需要配合种植Pb低累积作物来实现。
　　（3）高通量测序分析发现，大宝山矿区酸性多重金属污染土壤中的微生物的优势菌种主要有变形菌门（Proteobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）等。混合改良剂能够显著提高土壤中微生物的活性、丰富度和物种多样性。改良后的土壤中变形菌门的相对丰度有所降低，酸杆菌门的相对丰度显著提高，不同的改良剂对土壤微生物群落结构和多样性的影响存在较大差异。

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1 前言

1.1 土壤重金属污染现状

1.2 土壤重金属污染的修复方法

1.3 土壤重金属污染的评价指标

1.4 土壤重金属的形态特征

1.5 土壤改良剂的研究现状

1.6 研究目的与意义

2 材料与方法

2.1 供试材料

2.2 无机-有机改良剂对酸性多金属污染土壤改良作用盆栽试验

2.3 无机-有机改良剂对酸性多金属污染土壤改良作用田间试验

2.4 测定项目和方法

2.5 数据分析方法

3 结果与分析

3.1 盆栽试验

3.2 田间试验

4 讨论

4.1无机-有机混合改良剂的改良作用盆栽试验

4.2 无机-有机混合改良剂的改良作用田间试验

4.3 混合改良剂对土壤微生物活性与群落结构多样性的影响

5 结论

致谢

参考文献

附录