天然沸石对铅污染菜园土修复作用及机理研究

摘要

铅不是植物生长的必需元素，而是一种对植物有积累性危害的环境污染物质。与其它污染物相比，在环境中的滞留时间较长。铅一旦污染土壤，很难降解、去除。铅可危害作物生长，从而降低产量，并且可通过土壤—作物系统进入食物链，危害人体健康。因此，寻找高效并对环境影响小的土壤污染防治和修复方法成为当务之急。沸石是一族多孔的碱金属和碱土金属盐的总称，具有很强的吸附能力和离子交换能力，利用其作为改良剂，可固定土壤中的重金属，减少被植物吸收的可能性。现有的研究表明沸石来源广泛，成本低廉，无毒无害，具有较好的土壤改良效果，但针对菜园土壤中重金属的迁移转化规律及由此而产生的蔬菜使用安全性问题仍不清晰。本研究以铅污染菜园土为研究对象，结合沸石对土壤性状的改良作用，探讨调控措施对菜园土壤中重金属铅迁移转化的影响规律，为天然矿物及有机物料在重金属污染菜园土的修复作用提供理论依据，并进一步研究重金属铅的根际化学行，进而探明重金属铅在根土界面的分布规律。
　　本研究主要内容包括：⑴通过盆栽试验，研究不同铅污染水平下，不同沸石施用量对土壤理化性质、植株铅含量和土壤中铅赋存形态的影响。结果表明:沸石可以阻抑菜园土中的铅向植物中转运，减少铅在油菜中的积累，能通过改变土壤中铅的形态组成，有效的降低铅在土壤中的生物毒性;沸石是通过调节土壤pH值和CEC来抑制铅的生物可利用性的，其中土壤pH值为改变土壤中铅生物有效性的主导因子;沸石能够有效改善铅污染土壤团粒体结构，但对土壤中有机质含量影响不大。由此可知沸石是一种有潜力的可用于修复Pb污染土壤的天然矿物材料。⑵通过土柱试验，研究沸石对土壤渗滤液及不同深度的土壤中铅的有效性的影响做较深入的研究。结果表明:在一年的降雨量(400mm)下，施用沸石能有效固定土壤中的铅，抑制其向有效态铅转化，最高可降低有效态铅含量达11.8％;施用沸石能显著降低淋溶液中铅的含量，并且能抑制淋溶液中铅含量爆发性反弹;施用沸石能长期性（14周）显著的提高土壤淋溶液pH值，最高值达9.13。⑶运用根箱法研究油菜根际环境中重金属铅的形态变化，结果表明:沸石的施用有效的降低了根际、近根区和非根际土壤中有效态铅含量，施用量越高，有效态铅降低量越大。根际土壤有效态铅含量高于非根际土壤，证明了根际活化作用提高了铅的有效性，但沸石的施加并不能改变铅在土壤不同区域的分布状态，只能在整体上改变其有效态含量。⑷通过盆栽试验，比较了单独施用沸石和配合施用沸石、腐殖酸对铅污染菜园土的修复效果，结果表明:沸石与腐殖酸配合施用能够有效地修复铅污染菜园土壤。腐殖酸能够促进沸石对菜园土中铅的固定，沸石和腐殖酸的配合施用能够抑制菜园土中铅的有效性。在低铅污染(≤125 mg/kg)菜园土下，沸石和腐殖酸的配合施用有效降低了油菜地上部铅含量（可食部分）。沸石和腐殖酸对铅污染菜园土的配合修复抑制了铅毒，提高了蔬菜的食用安全性。

目录

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1．1 土壤中的铅

1．1．1 土壤中铅污染背景值与来源

1．1．2 土壤铅污染环境质量标准

1．2 土壤铅污染修复方法

1．2．1 隔离包埋技术(isolation and containment)

1．2．2 固化稳定技术(solidification and stabilization)

1．2．3 火法分离技术(pyrometallurgical separation)

1．2．4 化学稳定技术(chemical stabilization)

1．2．5 电动修复技术(electrokinetice technology)

1．2．6 微生物修复技术(microremediation)

1．2．7 植物提取修复技术(phytoextraction)

1．3 沸石在土壤改良中的作用

1．3．1 沸石成分和性质

1．3．2 改善土壤养分状况

1．3．3 改良盐碱地

1．3．4 土壤物理性状改良

1．3．5 污染土壤修复

1．4 研究的目的和意义

第二章 天然沸石对菜园土中铅赋存形态以及土壤理化性质影响研究

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料与处理

2．1．2 样品的采集与处理

2．2 分析测定方法

2．2．1 植株Pb含量测定

2．2．2 土壤pH测定

2．2．3 土壤阳离子交换量的测定

2．2．4 土壤有机质的测定

2．2．5 土壤团粒结构的测定

2．2．6 土壤中铅的逐级提取

2．3 数据分析

2．4 结果与讨论

2．4．1 沸石对油菜中Pb含量的影响

2．4．2 沸石对土壤中各级铅含量影响

2．4．3 沸石对土壤物理化学性质的影响

2．5 结论

第三章 天然沸石对铅污染菜园土中有效态铅迁移转化规律影响研究

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料与处理

3．1．2 土柱设计

3．2 分析测定方法

3．2．1 淋出液pH测定

3．2．2 淋出液铅含量测定

3．2．3 土壤中有效态铅含量测定

3．3 数据分析

3．4 结果与讨论

3．4．1 沸石对土壤淋出液pH值影响

3．4．2 沸石对土壤淋出液铅浓度影响

3．4．3 沸石对土壤有效态铅含量影响

3．5 结论

第四章 天然沸石对菜园土壤有效态铅根际行为的影响研究

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料与处理

4．1．2 根箱设计

4．1．3 样品采集

4．2 分析测定方法

4．2．1 土壤中有效态铅含量测定

4．3 数据分析

4．4 结果与讨论

4．5 结论

第五章 天然沸石、腐殖酸对铅污染菜园土联合修复作用的研究

5．1 材料与方法

5．1．1 试验材料与处理

5．1．2 试验设置

5．1．3 样品的采集与处理

5．2 分析测定方法

5．2．1 植株Pb含量测定

5．2．2 土壤pH测定

5．2．3 土壤中铅的逐级提取

5．3 数据分析

5．4 结果与讨论

5．4．1 油菜中Pb含量

5．4．2 土壤中可利用态铅含量

5．4．3 土壤中难利用态铅含量

5．5 结论

第六章 结论与建议

参考文献

致谢

附录 硕士研究生期间发表论文及专利

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