【摘 要】
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土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一,但随着工业、农业的不断发展,土壤重金属污染日益严重,被污染土壤中的重金属通过食物链等途径对动植物及人类的生存造成了严重的困扰,因此需要对重金属污染土壤做相应处理,降低土壤的重金属毒性。本文利用稻壳灰及生石灰作为添加剂,研究添加剂、自然养护时间等工艺参数对自然养护或中温热处理稳定土壤重金属的影响,并根据实验结果提出利用生石灰改性稻壳灰,研究改性稻壳灰对自然养护或
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土壤是人类赖以生存的重要自然资源之一,但随着工业、农业的不断发展,土壤重金属污染日益严重,被污染土壤中的重金属通过食物链等途径对动植物及人类的生存造成了严重的困扰,因此需要对重金属污染土壤做相应处理,降低土壤的重金属毒性。本文利用稻壳灰及生石灰作为添加剂,研究添加剂、自然养护时间等工艺参数对自然养护或中温热处理稳定土壤重金属的影响,并根据实验结果提出利用生石灰改性稻壳灰,研究改性稻壳灰对自然养护或中温热处理稳定土壤重金属的影响。采用BCR连续浸提法研究处理前后重金属污染土壤中重金属形态分布的变化,通过XRD研究土壤处理前后的晶体结构的变化,探究自然养护及中温热处理稳定土壤重金属的机理。全文主要结论如下:添加9%~12%的稻壳灰对重金属污染棕壤或黑土进行自然养护,能有效降低Cu、Zn、Pb、Cr、Cd五种重金属的浸出浓度,添加生石灰进行自然养护对Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属有一定稳定效果,但稳定率均低于稻壳灰养护样,并且添加生石灰进行自然养护会导致土壤中的Cr3+被氧化为不稳定的Cr6+,使自然养后Cr的浸出浓度升高。黑土与棕壤的成分除腐殖质含量外几乎相同,黑土中含量较高的腐殖质对重金属阳离子的非专性吸附及羧基(-COOH)、酚羟基(酚-OH)等功能基团对Cu、Pb、Cd重金属阳离子的专性吸附会使黑土养护样Cu、Zn、Pb、Cr、Cd五种重金属的浸出浓度均低于棕壤自然养护样。添加9%稻壳灰或6%生石灰的棕壤经450℃中温热处理60min,棕壤中Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属的浸出浓度明显降低,且稳定效果优于自然养护样。中温热处理会使Cr的浸出浓度明显升高,因此,对于Cr污染较严重的土壤,不建议采用添加稻壳灰或生石灰进行中温热处理的方式稳定土壤中的重金属。利用稻壳灰或生石灰作为添加剂,对重金属污染土壤进行自然养护或中温热处理,能促使土壤在自然养护或中温热处理过程中反应生成Ca4Al2(SO4)(OH)12、钠长石、钙霞石Na6Ca2Al6Si6O24(CO3)2、Ca Al(Si3Al)O8(OH)4·H2O等复杂的硅铝酸盐,通过包覆及离子置换等作用使Cu、Zn、Pb、Cd四种重金属由不稳定的酸溶态和可还原态向稳定的可氧化态和残渣态转变,使重金属的浸出浓度降低。但中温热处理及生石灰会使Cr由可氧化态向不稳定的可还原态转变,导致Cr的浸出浓度升高。利用生石灰对稻壳灰进行碱改性后,稻壳灰的表面孔道和孔容增加,稻壳灰的反应活性进一步增加。利用改性稻壳灰作为添加剂,对棕壤及黑土进行自然养护或中温热处理,Cu、Zn、Pb、Cr、Cd的浸出浓度较单独添加稻壳灰或生石灰处理样的浸出浓度进一步降低,稳定率提高0.8%~51.1%不等。添加9%改性稻壳灰自然养护5周后,棕壤和黑土的p H分别为7.91、7.84,添加9%改性稻壳灰500℃下热处理60min棕壤热处理样的p H为8.12,以上三种土壤均属于弱碱性土。利用改性稻壳灰作为稳定添加剂处理被重金属污染的土壤,既提高了重金属的稳定率,又保证土壤不会因添加剂过度碱化,使处理后的土壤能够用于绿化带等场合。
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