酸雨对农田镉污染土壤稳定化修复效果的影响

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酸雨和农田土壤镉污染是当前我国面临的两个主要农业环境问题,且两者在空间分布上存在较大范围的重合性。稳定化修复技术是常用农田土壤镉污染修复技术之一,稳定化修复只是将土壤中不稳定态镉转换为稳定态镉,而并没有降低土壤镉的总量。稳定化修复短期效果较好,但其长期效果往往受外界环境影响大,土壤中被稳定化的镉,在外界环境变化下,如酸雨、冻融等可能会再次被活化。因此,在酸雨区稳定化修复镉污染农田土壤时,十分有必要研究酸雨对镉污染农田土壤稳定化修复效果的影响。本研究通过收集与整理我国近年来酸雨监测数据,初步分析了我国酸雨的特征和变化趋势,并模拟研究了不同类型酸雨对镉污染土壤稳定化修复效果的影响。分别使用磷酸二氢钙(MCP)、磷酸二氢铵(MAP)以及人造沸石(AZ)三种常用的稳定剂,对采自苏中某镉污染农田土壤进行了为期3个月的稳定化修复处理;使用硫酸和硝酸分别模拟了两种酸雨类型(硫酸型和硫酸硝酸混合型)三种酸度(pH = 3.0,4.0和5.6)的酸雨,采用酸雨连续浸泡模拟不同类型、不同酸度酸雨对稳定化修复后镉污染土壤的长期作用,分别使用Tessiers连续提取和TCLP法分析浸泡后土壤镉的形态特征和浸出毒性。研究结果表明:(1)近年来我国酸雨问题整体上有所改善,但随着能源结构的改变,我国酸雨类型正从硫酸型向硫酸硝酸混合型转变;(2)我国酸雨污染与农田镉污染空间上有较大范围的重合;(3)三种稳定剂都能够不同程度的减小土壤中镉的移动性,且三者稳定化效果遵循人造沸石<磷酸二氢铵<磷酸二氢钙;(4)酸雨持续浸泡促使经稳定化修复的镉污染土壤中部分稳定态的镉向非稳定态转化,从而一定程度上削弱稳定化修复的长期效果;(5)酸雨的酸度(pH值)和阴离子组分(SO42-/NO3-)是影响土壤中镉形态转化和浸出毒性的两个重要因素,经稳定化修复的镉污染土壤中镉再活化风险整体上随着酸雨pH下降、SO42-/NO3-比值升高而增大;(6)与磷酸二氢铵和人造沸石相比,磷酸二氢钙是一种更适合于酸雨区镉污染土壤稳定化修复的稳定剂;(7)幂指模型可以较好的描述经上述三种稳定剂修复的镉污染土壤中镉浸出毒性与酸雨类型以及酸碱度之间的定量关系。
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