不同产地硅藻土对土壤镉污染的原位化学固定效果研究

摘要

近年来，随着对土地开发利用程度地加深，我国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，工矿业废弃地土壤环境问题突出，耕地土壤环境质量堪忧。尤其是近年来爆发的“镉大米”事件，更是让粮食的安全生产问题成为了舆论关注的热点。因此，对镉污染土壤进行修复治理在当下具有十分重要的现实意义。 采用修复工艺简单、可行有效的原位化学固定修复技术，通过室内模拟土壤培养条件试验，比较4个最具地域代表性矿区产硅藻土——云南腾冲（中国西南）、河南（中国中部）、浙江嵊州（中国东部）、吉林临江（中国北部）对镉污染土壤的固定效果，从而为硅藻土在原位化学固定修复重金属污染土壤的实际应用提供科学的参考依据。主要研究结果如下: (1)4个产地的硅藻土均能使镉污染土壤中的有效态镉含量降低，具有一定的固定效果。4种硅藻土在4个添加水平下的固定效果较好的前三位硅藻土依次为:添加量为30g·kg-1的河南产硅藻土，30g·kg-1浙江产硅藻土，20g·kg-1河南产硅藻土。与对照相比，它们分别使土壤中有效态镉含量降低了15.50％，15.37％，13.06％。单位量固定效果较好的前三位硅藻土依次是:添加量为15mg·kg-1和10mg·kg-1的河南产硅藻土以及10mg·kg-1的吉林产硅藻土。与对照相比，每毫克硅藻土分别使土壤中的有效态镉含量降低1.06％，0.92％，0.86％。 (2)4个产地硅藻土使镉污染土壤的部分理化性质发生了不同程度的变化，其中有机质与CEC的变化较为显著(p≤0.05)。试验结果表明，镉污染土壤的有机质含量受河南与云南产硅藻土的影响最为显著(p≤0.05)，且固定后土壤有机质含量与添加量均表现为级显著线性正相关(p＜0.01)。在最大添加量30g·kg-1时，有机质含量分别高出对照105.98％，43.9％，起到了一定的增肥作用。另外，云南与河南产硅藻土对镉污染土壤CEC的影响也较为显著(p≤0.05)，在同等添加水平下，与对照相比，不同添加量的变化率范围分别为-13.29％～+4.64％，+10.40％～+3.09％。 (3)4个产地的硅藻土对镉污染土壤具有较好的固定效果，能使土壤中镉的可移动性和生物有效性降低。本试验结果表明，吉林、云南、浙江产硅藻土对镉污染土壤的固定机制主要以物理吸附为主。河南产硅藻土对镉污染土壤的固定效果最好，与上述3地不同的是主要通过提高土壤中有机质含量，增强络合或螯合污染土壤中重金属离子的能力，从而降低土壤中有效态镉的生物有效性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 土壤镉污染概述

1．1．1 土壤镉污染现状

1．1．2 土壤镉污染危害

1．2 土壤镉污染修复技术

1．2．1 客土法

1．2．2 化学淋洗技术

1．2．3 生物修复

1．2．4 原位化学固定修复

1．3 硅藻土概述

1．3．1 硅藻土的物理化学特性

1．3．2 我国硅藻土矿分布及特征

1．3．3 硅藻土在土壤镉污染修复中的应用

1．4 课题来源

1．5 研究目的与意义

1．6 研究内容

1．7 技术路线

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验仪器

2．3 试验方法

2．4 分析方法

2．4．1 扫描电镜实验

2．4．2 重量法测土壤水分

2．4．3 电位法测土壤pH

2．4．4 水合热重铬酸钾氧化-比色法测土壤有机质

2．4．5 BaCl2-MgSO4(强迫交换)法测土壤阳离子交换量(CEC)

2．4．6 王水-高氯酸消煮-原子吸收光谱法测土壤镉全量

2．4．7 有效态镉的测定

2．5 数据处理

3 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤主要理化性质的影响

3．1 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤含水率的影响

3．1．1 硅藻土产地对镉污染土壤含水率的影响

3．1．2 硅藻土添加量对镉污染土壤含水率的影响

3．2 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤pH的影响

3．2．1 硅藻土产地对镉污染土壤pH的影响

3．2．2 硅藻土添加量对镉污染土壤pH的影响

3．3 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤有机质的影响

3．3．1 硅藻土产地对镉污染土壤有机质的影响

3．3．2 硅藻土添加量对镉污染土壤有机质的影晌

3．4 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤CEC的影响

3．4．1 硅藻土产地对镉污染土壤CEC的影响

3．4．2 硅藻土添加量对镉污染土壤CEC的影响

3．5 小结

4 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤的固定

4．1 添加不同产地硅藻土对污染土壤总量镉的固定

4．2 添加不同产地硅藻土对污染土壤有效态镉的固定

4．2．1 不同产地硅藻土的固定效果

4．2．2 不同添加量的硅藻土的固定效果

4．3 添加不同产地硅藻土对镉污染土壤固定机制初探

4．3．1 含水率对固定效果的影响

4．3．2 pH对固定效果的影响

4．3．3 有机质对固定效果的影响

4．3．4 CEC对固定效果影响

4．4 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 问题与展望

参考文献

附录 攻读学位期间的主要学术成果

致谢