五种矿物固化剂对土壤镉污染的原位化学固定修复

摘要

针对土壤的Cd污染问题，以聚羟基铝改性硅藻土、天然硅藻土、沸石、膨润土、蛭石5种矿物材料作为固化剂，选取小白菜（上海青）为供试作物，进行了土壤Cd污染的原位固定修复试验，研究了五种固化剂对土壤Cd赋存形态的影响、对土壤理化性质的影响，对小白菜形态特征的影响，对小白菜吸收Cd的影响。主要研究结果如下: (1)五种固化剂对对土壤Cd赋存形态的影响研究表明，五种固化剂对土壤的Cd均具有一定的固定效果，固定效果最佳的是沸石，可使可利用态Cd含量由原来的10.8058mg/kg降低至8.5529mg/kg，降低了20.85％，以土壤可利用态Cd含量和可利用态Cd占形态总和比作为指标，五种固化剂修复土壤Cd污染的效果依次为:沸石＞聚羟基铝改性硅藻土＞膨润土＞蛭石＞硅藻土原矿土。 (2)五种固化剂对土壤理化性质的影响研究表明，五种固化剂的加入均可提高土壤的阳离子交换量，其中当膨润土的添加量为30g/kg时，土壤阳离子交换量达到最大，高达7.65cmoL/kg，与对照相比，提高了25％。除添加了蛭石和添加浓度为20g/kg、30g/kg沸石的处理的土壤的pH值与对照相比有所降低外，其他各处理均对土壤的pH值有不同程度的提高，土壤pH值与添加了聚羟基铝改性硅藻土、膨润土的土壤的酸可提取态Cd含量呈显著负相关关系，与添加了硅藻土原矿土的土壤的酸可提取态Cd含量呈一定的负相关关系，与添加了沸石、蛭石的土壤的酸可提取态Cd含量无明显相关性，土壤pH值的升高降低了土壤中酸可提取态Cd的含量，促进了土壤中可利用态Cd向不可利用态转化。添加一定量的五种固化剂均可以使土壤有机质含量增加，其中添加量为20g/kg的聚羟基铝改性硅藻土的土壤的有机质含量提高最多，与对照组相比，提高了27.54％。添加了沸石、蛭石、膨润土、硅藻土原矿土的土壤的有机质含量与土壤中酸可提取态Cd的含量具有一定的负相关性，也就是说，在添加了沸石、蛭石、膨润土、硅藻土原矿土的土壤中，有机质的增加会促使土壤中酸可提取态Cd含量的降低，提高土壤对Cd的缓冲性，使土壤中Cd的毒性降低。 (3)五种固化剂对小白菜形态特征的影响研究表明，五种固化剂在一定程度上均可以降低土壤中Cd对小白菜的毒害作用，使小白菜发芽生长，提高小白菜的生物量、植株高度和根长，其中，当沸石的添加量为15 g/kg时，小白菜的生物量达到最大，比未添加固化剂在重金属土壤中生长的对照组提高了25倍。 (4)五种固化剂对小白菜吸收Cd的影响研究表明，添加了五种固化剂的处理组与对照组相比，除了添加量为10g/kg、20g/kg的聚羟基铝改性硅藻土和添加量为10g/kg的膨润土的处理组外，其余各处理组都可以在不同程度上降低小白菜体内的Cd含量。其中添加量为30g/kg沸石的处理组降低小白菜体内Cd含量的效果最好，与对照组相比，降低了74％。通过对富集系数的分析得知，除硅藻土原矿土外，添加其他四种固化剂的处理组，在一定的添加量下，都可以在不同程度上减少小白菜对Cd的富集系数。其中添加量为15 g/kg聚羟基铝改性硅藻土的处理组小白菜对Cd的富集系数下降最多，下降至9.85％。添加五种固化剂的处理组中，仅有添加沸石的处理组在不同添加量下均可以使小白菜对Cd的富集系数降低。 综上所述，通过全面的分析对比土壤的可利用态Cd含量、土壤中的Cd全量、小白菜生物量、小白菜对Cd的富集系数和小白菜体内Cd含量等指标，得出结论，五种固化剂对于土壤的Cd污染原位修复的效果:沸石＞聚羟基铝改性硅藻土＞蛭石＞膨润土＞硅藻土原矿土。

目录

声明

摘要

1 文献综述

1．1 土壤重金属污染概述

1．1．1 污染现状

1．1．2 污染来源

1．1．3 修复方法

1．2 环境材料在重金属污染土壤原位修复中的应用

1．2．1 粘土矿物的应用

1．2．2 无机物料的应用

1．2．3 有机物料的应用

1．3 环境材料对土壤重金属污染的原位修复机理

1．3．1 吸附作用

1．3．2 沉淀作用

1．3．3 络合作用

1．4 修复土壤重金属污染存在的问题

1．5 研究内容、目的和意义以及技术路线

1．5．1 课题来源

1．5．2 研究目的与意义

1．5．3 研究内容

1．5．4 技术路线

2 五种矿物固化剂对土壤Cd赋存形态的影响

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验仪器

2．1．3 试验设计

2．1．4 分析指标与方法

2．1．5 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 五种矿物固化剂对土壤中酸可提取态Cd含量的影响

2．2．2 五种矿物固化剂对土壤中易还原态和可氧化态Cd的影响

2．2．3 五种矿物固化剂对土壤中残渣态Cd含量的影响

2．3 小结

3 五种矿物固化剂对土壤基本理化性质的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验仪器

3．1．3 试验设计

3．1．4 分析指标与方法

3．1．5 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 五种矿物固化剂对土壤中阳离子交换量(CEC)的影响

3．2．2 五种矿物固化剂对土壤pH的影响

3．2．3 五种矿物固化剂对土壤中有机质的影响

3．3 小结

4 施用五种矿物固化剂对小白菜形态特征及其吸收镉的影响的研究

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验仪器

4．1．3 试验设计

4．1．4 分析指标与方法

4．1．5 数据分析

4．2 结果与分析

4．2．1 五种矿物固化剂对小白菜生长的影响

4．2．2 五种矿物固化剂对土壤中可利用态Cd含量的影响

4．2．3 五种矿物固化剂对土壤Cd全量的影响

4．2．4 五种矿物固化剂对小白菜体内Cd含量的影响

4．3 小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 创新点

5．3 存在问题与研究展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢