农田土壤重金属Cd、Cu和As污染评价及修复技术研究

摘要

土壤是自然环境的重要组成部分，是农业生产的基础。土壤重金属污染是全球环境面临的一个重要问题，在工矿企业周边的农田受重金属污染日益严重的当下，加强对农田土壤的监测、评价及污染修复技术研究，对当下农田重金属污染综合治理工作具有积极意义。
　　 本文以鄂东某冶炼厂周边两村落农田为研究区域，采样调查并评价了该研究区域内农田土壤Cd、Cu、As、Pb及Zn的污染现状；同时采取实地土壤，进行玉米盆栽实验，进行了改良材料C、改良材料P、改良材料M和改良材料H四中改良材料对该污染土壤的修复技术研究。结果表明：
　　 1.两个研究区域内，除Pb、Zn以外，Cd、Cu及As全量值均超过国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)的二级标准要求，含量范围Cd：1.82～6.39mg/kg；Cu：53.2-231.9mg/kg；As：19.3～175.5mg/kg；Pb：51.2～290.5mg/kg及Zn：30.1～274.2mg/kg，其中Cd、Cu及As样品的超标率分别为100％、92％及80％；据内梅罗综合指数分析，两处调查区域农田均属于重度污染。
　　 2向水田、早地两类盆栽土壤中加入改良材料C、改良材料P、改良材料M后，土壤电导率及pH值均有不同程度的增加。在投量为20g/kg时，投入改良材料C、改良材料P和改良材料M的两类土壤平均pH值提升0.82、1.25和1.12个单位，改良材料H的添加，导致两类土壤平均pH值下降0.25个单位。不同投加处理后土壤的pH值大小顺序均为：改良材料P>改良材料M>改良材料C>CK>改良材料H。
　　 3.不同改良材料添加后，改良材料P和改良材料C对两类盆栽土壤中交换态Cd含量均有显著削减，改良材料P和改良材料H一定程度的降低碳酸盐结合态Cu含量，改良材料H对两类土壤中有效态As有一定降低作用；四种改良材料的添加增加了Cd、Cu和As铁锰氧化态、有机结合态和残渣态的分布比例；改良材料P和改良材料M的投加对水田土壤Cd、Cu的修复效果均优于旱地土壤。
　　 4.四种改良材料添加后，盆栽玉米植株无论是株高还是生物量均有明显增加；栽植在两类盆栽土壤上的玉米植株的地上部分重金属含量均得到有效削减，其中旱地玉米样品中，各组玉米地上部分Cd、Cu和As含量削减效果顺序为：改良材料M>改良材料P>改良材料C>改良材料H、改良材料C>改良材料M>改良材料P>改良材料H、改良材料H>改良材料C>改良材料P>改良材料M；水田玉米样品中，各组玉米地上部分Cd、Cu和As含量削减效果顺序为：改良材料P>改良材料H>改良材料M>改良材料C、改良材料P>改良材料C>改良材料H>改良材料M、改良材料P>改良材料C>改良材料M>改良材料H；以玉米植株地上部分Cd、Cu、As削减量为标准综合分析，得出各改良材料的最佳投量分别为：改良材料C10g/kg、改良材料P20g/kg、改良材料M20g/kg及改良材料H10 g/kg。
　　 5.相关分析结果表明，两类盆栽土壤中交换态Cd、Cu与玉米地上部分Cd、Cu含量均呈显著正相关；旱地土壤pH值与交换态Cd、玉米地上部分Cd含量呈显著正相关；水田玉米地上部分As与地下部分As含量呈显著正相关关系，与旱地玉米相同，地下部分As含量同土壤pH值呈显著负相关性。
　　 6.研究表明，改良材料C、改良材料P、改良材料M和改良材料H，对研究区域重金属污染土壤均具有良好的修复改良效果。改良材料P及改良材料H对于Cd、As污染的水田土壤具有更好的改良作用，而改良材料C及改良材料M则更适合修复受Cd、Cu污染的旱地土壤。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 土壤重金属污染现状

1.3 土壤重金属污染的来源及特征

1.3.1 土壤重金属污染的来源

1.3.2 土壤重金属污染的特征

1.4 土壤重金属修复技术研究现状

1.4.1 土壤重金属污染工程处置措施

1.4.2 重金属污染土壤调控措施

1.4.3 重金属污染土壤生物修复措施

1.5 研究的意义及主要研究内容

1.5.1 研究课题背景及意义

1.5.2 研究内容

1.5.3 研究方法

1.5.4 技术路线

第2章 区域概况及研究方法

2.1 区域概况

2.1.1 研究区域概况

2.1.2 采样区域概况

2.2 研究思路与方法

2.2.1 研究方法

2.2.2 采样及分析方法

2.3 重金属土壤污染修复实验材料及方法

2.3.1 实验材料

2.3.2 实验地点

2.3.3 盆栽实验设计方案

2.4 分析测试项目、材料及方法

2.4.1 土壤基本理化性质指标检测

2.4.2 土壤及改良材料中重金属全量检测

2.4.3 土壤重金属Cd、Cu和As形态检测

2.4.4 玉米植株内重金属含量检测

2.5 数据统计与分析方法

第3章 农田土壤重金属污染分析与评价

3.1 研究区域农田重金属含量分析

3.1.1 采样二区农田重金属污染状况分布

3.1.2 采样一区农田重金属污染状况分布

3.2 研究区域农田重金属污染评价

3.2.1 评价标准及评价方法

3.2.2 采样一区农田重金属污染指数评价

3.2.3 采样二区农田重金属污染指数评价

3.3 研究区域农田Cd、Cu和As复合污染特征分析

3.4 小结

第4章 不同改良材料对污染土壤重金属形态分布及玉米生长情况的影响

4.1 不同改良材料对土壤pH值及Cd、Cu、As形态分布的影响

4.1.1 不同改良材料对两类污染土壤pH值及电导率的影响

4.1.2 不同改良材料对两类土壤Cd、Cu和As形态分布的影响

4.1.3 小结

4.2 不同改良材料对污染土壤玉米生长的影响

4.2.1 不同改良材料对玉米植株株高及生物量的影响

4.2.2 不同改良材料对玉米植株体内Cd、Cu和As分布情况的影响

4.2.3 玉米植株内Cd、Cu和As含量与土壤可交换态重金属含的相关性分析

4.2.4 小结

第5章 结论与建议

5.1 结论

5.2 问题与建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文