新乡土壤污染重金属形态分析及pH与腐植酸对其影响的研究

摘要

本研究首先通过实地调查和实验分析，对小冀工业区周边土壤中六种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）进行了总量测定。参照GB15618-1995二级标准，采用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法对土壤质量进行了现状评价，并采用Tessier五步连续萃取法对超标重金属Cd、Ni和Zn进行了形态分析及生物活性分析。结果表明:1）Cr、Cu和Pb含量均未超过国标二级标准，Cd、Ni和Zn三种重金属含量均超标，工业区综合污染非常严重，主要污染元素是Cd;2）Cd、Ni和Zn在土壤中的形态分布差异性较大，Cd主要以铁锰氧化物结合态存在，Ni和Zn主要以残渣态和铁锰氧化物结合态存在;3）金属生物活性系数大小顺序为Cd＞Zn＞Ni，迁移系数的大小顺序是Cd＞Zn＞Ni，其中Cd的生态风险很大。
　　 其次采集了新乡市工业区、娱乐休闲区、居民区和商业区不同位点的土样，利用AAS（火焰原子分光光度计）法，测定分析了各功能区土壤中重金属Cd、Ni和Zn的化学形态分布情况。结果表明，1）Cd在工业区土壤中以铁锰氧化物结合态为主要形态，在非工业区中以有机结合态和铁锰氧化物结合态为主要形态;2）Ni在各功能区中的形态分布情况基本相同，残渣态是最主要的存在形态，占到了总量的一半左右，铁锰氧化物结合态次之，大约占总量的三分之一;3）Zn在工业区中主要以残渣态和铁锰氧化物结合态为主，在非工业区中主要以残渣态为主要形态。
　　 然后以新乡市各工业区的混合土样为研究对象，研究了土壤pH的改变和腐植酸的投加处理两种条件下，Cd、Ni和Zn三种元素在土壤中的形态分布及其生物活性的变化规律。结果表明，1）当pH由4上升至7时，Cd、Ni和Zn的可交换态迅速减少，碳酸盐结合态迅速增加，当pH由7上升至9时，Cd和Zn的可交换态又迅速增加，碳酸盐结合态反而迅速减少，Ni的可交换态和碳酸盐结合态含量不变，三种元素的其他形态含量在pH=4～9范围内基本未受影响;2）腐植酸的加入使得Cd、Ni、Zn的可交换态和碳酸盐结合态逐渐减少，有机结合态却不断增加，残渣态含量无明显变化，Cd的铁锰氧化态随腐植酸的增加而增加，Ni的减少，Zn的不变;3）当pH=4～7时，土壤中Cd、Ni、Zn的生物活性都随着pH的上升而下降;当pH=7～9时，Cd和Zn的生物活性都随着pH的上升而上升，Ni的基本不变。随着腐植酸加入量的增多，土壤中Cd、Ni、Zn的生物活性都不断降低。
　　 最后采用露天盆栽薰衣草的方法，分别研究了其在不同浓度(0、20、40、80、160mg·kg-1)Cd处理和不同浓度(0、50、100、200、400mg·kg-1)Ni处理条件下，薰衣草的生长特性及其对两种元素的吸收富集能力。结果表明，经Cd处理后，薰衣草的生长高度和干重都随着处理浓度的上升而不断下降;经Ni处理后，其生长高度和干重都随着处理浓度的上升呈现出先上升后下降的趋势，由此可以断定，外源Cd的加入对薰衣草的生长产生了抑制和毒害作用，低浓度的外源Ni可以促进薰衣草的生长，浓度过高则会对其生长产生抑制或毒害。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 土壤污染的类型

1．1．1 土壤有机污染

1．1．2 土壤重金属污染

1．1．3 土壤放射性元素污染

1．1．4 土壤微生物污染

1．2 土壤重金属污染的来源

1．2．1 大气中重金属的的沉降

1．2．2 农药、化肥和塑料薄膜的使用

1．2．3 污水灌溉

1．2．4 污泥施肥

1．2．5 含重金属废弃物的堆积

1．2．6 金属矿山酸性废水的排放

1．3 土壤重金属污染的危害

1．3．1 对植物的危害

1．3．2 对土壤动物的危害

1．3．3 对土壤酶的危害

1．3．4 对人体的危害

1．4 土壤重金属的形态

1．4．1 重金属形态分析方法

1．4．2 重金属不同形态的生物毒性

1．4．3 重金属活性影响因素

1．5 土壤重金属污染预防与治理措施

1．5．1 预防措施

1．5．2 传统治理措施

1．5．3 植物修复措施

第二章 研究背景、内容与方法

2．1 研究背景

2．2 研究内容与方法

第三章 新乡小冀工业区周边土壤重金属污染评价与形态分析

3．1 材料与方法

3．1．1 供试土壤

3．1．2 样品采集

3．1．3 样品处理

3．2 结果与分析

3．2．1 评价标准

3．2．2 评价方法

3．2．3 重金属含量分析

3．2．4 重金属形态分布及生物活性分析

3．3 讨论

3．4 结论

第四章 新乡市各功能区土壤中镉、镍和锌的形态分布特征调查

4．1 材料与方法

4．1．1 样品采集

4．1．2 样品处理与测定

4．2 结果与讨论

4．2．1 各功能区土壤基本性质比较

4．2．2 Cd在各功能区的形态分布

4．2．3 Ni在各功能区的形态分布

4．2．4 Zn在各功能区的形态分布

4．2．5 分析方法的准确度和精密度

4．3 结论

第五章 pH和腐植酸对镉、镍、锌在土壤中形态分布及其生物活性的影响

5．1 实验材料与方法

5．1．1 供试土壤

5．1．2 试验设计

5．1．3 分析方法

5．2 结果与讨论

5．2．1 pH对Cd、Ni和Zn形态变化的影响

5．2．2 腐植酸对Cd、Ni和Zn形态变化的影响

5．2．3 pH和腐植酸对Cd、Ni、Zn生物活性的影响

5．3 结论

第六章 薰衣草对镉、镍污染富集能力的研究

6．1 实验材料与方法

6．1．1 土壤样品

6．1．2 盆栽试验设计

6．1．3 植物样品处理与分析

6．2 结果与讨论

6．2．1 Cd和Ni对薰衣草生物量的影响

6．2．2 薰衣草对Cd和Ni的富集效果

6．3 结论

第七章 结论与展望

7．1 结论

7．2 问题与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

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