磷酸盐固定重金属污染土壤中Pb和Cd的研究

摘要

本文应用纳米-羟基磷灰石、磷酸二氢钙和磷酸二氢钾三种磷酸盐钝化修复重金属Pb、Cd复合污染土壤,利用X-射线衍射仪(XRD)检测发现羟基磷灰石处理的土壤中有羟基磷铅矿(PbxCa10-x(PO4)6(OH)2)、羟基磷镉矿(CdxCa10-x(PO4)6(OH)2)、磷酸铅(Pb3(PO4)2)、磷酸镉(Cd3(PO4)2)等矿物晶体生成,说明修复钝化的主要机制可能是溶解共沉淀和表面离子交换等;磷酸二氢钙和磷酸二氢钾固定土壤重金属的原理主要是生成难溶性磷酸盐沉淀和羟基磷铅镉矿物。利用电子扫描电镜(SEM)发现修复后的土壤较修复前的土壤外表更加光滑。利用Tessier的连续提取法研究发现重金属污染土壤中重金属Pb主要以碳酸盐结合态形式存在,而Cd主要以可交换态和碳酸盐结合态形式存在。磷酸盐加入污染土壤后,促使了重金属Pb、Cd的可交换态和碳酸盐结合态向残渣态转化,显著降低重金属有效态含量,尤其是铅最为明显。
　　三种磷酸盐都能明显降低土壤重金属Pb、Cd的可利用性。羟基磷灰石加入后,土壤中水提取态Pb、Cd分别降低72.0％和90.0%,其Pb、Cd生物有效性分别降低27.5%和34.6%,玉米体内的Pb、Cd含量分别降低65.3%和64.6%;磷酸二氢钙的施入后,水提态含量Pb、Cd分别降低了76.7%和81.3%,其Pb、Cd的生物有效性分别降低了29.5%和38.67%,植物Pb、Cd含量分别比对照减少68.6%和70.1%;而磷酸二氢钾的引入后,土壤水提取态Pb、Cd分别降低78.2%和80.4%,其Pb、Cd的生物有效性分别降低30.7%和39.7%,植物Pb、Cd含量分别比对照减少65.3%和66.0%。同时,随着磷酸盐的用量增加,对重金属Pb和Cd的固定效率增大,羟基磷灰石在P/(Pb+Cd)摩尔比为5:1时具有较高的固定效率,而磷酸二氢钙和磷酸二氢钾在P/(Pb+Cd)摩尔比为4:1时具有较高的固定效率。研究结果表明,三种磷酸盐均可用于重金属污染土壤的修复,同时磷酸二氢钾的固定效率最高。

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1 绪论

1.1 土壤重金属污染现状、来源及危害

1.2 土壤重金属的形态

1.3 土壤重金属污染修复治理

1.4 磷酸盐修复重金属的研究

1.5 本研究的目的及意义

1.6 本研究的内容和拟解决的问题

2 不同磷酸盐对土壤铅、镉的形态转化影响研究

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.3 结果与分析

2.4 小结

3 不同磷酸盐对土壤Pb、Cd固定效率的研究

3.1 引言

3.2 试验材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 小结

4 磷酸盐固定土壤Pb、Cd的可能机理

4.1 三种磷酸盐与Pb、Cd可能的作用机理

4.2 磷酸盐对土壤重金属Pb、Cd的形态转化和固定效率的影响

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 本研究的创新点

5.3 存在不足与展望

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习期间发表论文