淋溶条件下生物炭对矿区土壤中重金属迁移的影响

摘要

cqvip:以玉米秸秆为原料在450℃下制备生物炭,将生物炭按5%的炭土比例施入矿区重金属污染土壤中。通过室内土柱淋溶试验,分析加入生物炭对土壤淋出液pH、重金属纵向迁移行为及重金属累积释放量的影响。结果表明:加入生物炭处理后土壤淋出液的pH显著高于对照处理,说明生物炭可以在一定程度上缓解土壤的酸性。与对照相比,添加生物炭降低了重金属向下层土壤迁移的风险,淋溶后土柱中Pb、Cu、Zn和Mn的纵向迁移量分别降低了65.93%、50.95%、49.29%和30.95%,生物炭对土壤中重金属纵向迁移抑制的顺序为Pb>Cu>Zn>Mn,生物炭对Pb的钝化效果最好。随着淋溶液体积的增加,Pb、Cu、Zn和Mn这4种重金属的淋溶累积释放量总体上呈现出前期快速溶出和后期缓慢溶出两个明显的阶段。4种重金属的累积释放量大小为Pb>Mn>Zn>Cu,添加生物炭后明显降低了重金属的累积释放量。对土壤中金属释放过程进行数学方程拟合后发现,应用Elovich方程能较好地描述重金属释放过程,说明这4种重金属元素在土壤中的淋溶和释放过程的机制不是单一反应过程,而是属于活化能变化较大的复杂反应过程。加入生物炭后各重金属的b值均低于对照组,重金属迁移速率随着生物炭的添加而降低,说明生物炭能提高土壤对重金属离子的吸附力,降低因土壤淋溶作用而引起的重金属迁移,可以实现对重金属复合污染矿区土壤的修复。