酸雨对钝化修复Cd污染土壤的影响研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:for1984
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我国土壤镉(Cd)污染状况严重,科学有效地降低污染土壤中的镉含量及活性对于土壤环境风险管控、保障农产品质量及人体健康具有重要意义。化学钝化修复技术周期短、成本低、操作简单、修复效率高,目前已广泛应用于镉污染土壤的修复。由于修复后Cd仍留存在土壤中,在室外条件下,尤其是长期雨淋(H+)作用下,Cd的迁移性及生物有效性可能发生变化。因此,评价化学钝化修复技术的长期有效性,结合Cd形态变化机理研发更为稳定的修复药剂,具有十分重要的理论及实践意义。本论文利用工程上应用较广的磷酸盐修复剂对模拟镉污染土壤进行了钝化修复,研究了酸雨对修复后土壤中Cd存在形态的影响及机理,并研究了磷酸盐+MgO对镉污染土壤的联合修复效果及酸雨影响,得到如下主要结论:(1)磷酸盐修复镉污染土壤效果明显,磷酸盐+MgO联合修复效果优于单一磷酸盐修复。在相同施用量(以PO43-计)条件下,施用磷酸氢二钾、磷酸二氢钙和磷酸氢二铵后,土壤中有效态Cd含量分别降低了33.58%、34.87%和33.24%,Cd生物有效性分别降低了29.27%、27.32%和33.33%,植物可利用性分别降低了17.54%、13.36%和19.08%;在相同施用量(以PO43-计)条件下,添加MgO(以土壤质量5%计)后,土壤中有效态Cd含量分别降低了49.80%、49.05%和47.20%,Cd生物有效性分别降低了37.21%、35.14%和51.98%,植物可利用性分别降低了31.21%、29.83%和38.94%,效果显著优于单一磷酸盐修复。(2)BCR连续提取实验结果表明:与空白相比,磷酸氢二钾、磷酸二氢钙和磷酸氢二铵修复后,弱酸提取态Cd分别减少了15.9%、20.1%和13.5%,可还原态分别增加了5.3%、7.4%和4.9%,残渣态分别增加了12.4%、12.3%和8.7%,磷酸盐修复镉污染土壤主要是将活性较高的弱酸提取态Cd转化为更为稳定的可还原态和残渣态;与空白相比,MgO分别联合磷酸氢二钾、磷酸二氢钙和磷酸氢二铵修复后,弱酸提取态Cd减少了33.8%、29.1%和27.7%,可还原态增加了9.0%、7.4%、3.3%,可氧化态增加了4.4%、5.2%和8.4%,残渣态增加了20.4%、16.5%和16.0%,磷酸盐+MgO修复镉污染土壤后,活性较高的弱酸提取态Cd主要转化为残渣态和部分可还原态和可氧化态。(3)酸雨作用下,单一磷酸盐的修复效果均随着模拟年限(酸雨量)的增长而变差。修复初期效果最好的磷酸二氢铵修复样品,在长期酸雨(模拟35年)作用下其土壤有效态Cd、Cd生物有效性、Cd植物可利用性分别由29.00%、44.09%和50.38%升高至63.88%、52.38%和69.45%,原因主要是由于大量的残渣态Cd在H+侵蚀作用下再次转化为活性最强的弱酸提取态。MgO能够显著升高土壤pH,尽管磷酸盐+MgO联合修复效果也会随着模拟年限(酸雨量)的增长而变差,但在相同条件酸雨实验模拟期(35年)结束时,修复效果仍维持在较好水平:土壤有效态Cd、Cd生物有效性、Cd植物可利用性最低仅为34.52%、31.30%和49.03%。此外,酸雨对单一磷酸盐修复和磷酸盐+MgO联合修复效果的影响均随着酸雨pH值降低而增强。(4)土壤中有效态Cd含量和Cd生物有效性、植物可利用性有极显著的正相关关系(P<0.01);土壤pH值与有效态Cd含量、Cd生物有效性和植物可利用性有显著的负相关关系(P<0.05),而土壤速效磷的含量与之仅存在负相关关系,说明酸雨老化对土壤pH值的改变与速效磷含量变化相比是影响Cd活性的主要因素;酸雨老化导致大量可氧化态和残渣态Cd转化为弱酸提取态和可还原态Cd,而MgO的pH强缓冲能力及其对Cd的吸附作用,能够显著抑制可还原态Cd含量的升高,使得修复效果维持在较好水平。
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