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本文主要研究结论如下:
(1)原土壤中Pb主要以无效态(残渣态、铁锰氧化态)存在,总共占比例的58%,Pb有效态(水溶态、交换态)所占比例较小,总共为10%;原土中Cd的无效态(碳酸盐态、铁锰氧化态、有机态和残渣态)占主要比例,为74%,有效态Cd中水溶态Cd含量最小,仅为2%,但交换态Cd所占比例较大,为24%。
(2)加入外源Pb、Cd后,土壤中各形态的Pb、Cd含量显著上升,有效态所占比例增加,有效态Pb所占比例上升为13%,有效态Cd所占比例上升为45%,说明了外源重金属加重了土壤的污染程度。
(3)土壤中Pb、Cd随时间的推移不断老化,主要表现为有效态(水溶态、交换态)含量不断下降,无效态(碳酸盐态、铁锰氧化态、残渣态)含量上升。
(4)改良剂(过磷酸钙、石灰、硫化钠)的加入可促进土壤中Pb、Cd的老化,可有效降低土壤中Pb、Cd的有效态,增加无效态。对于Pb,各种改良剂对土壤中Pb的各种修复效果不同,水溶态修复的效果:硫化钠>石灰>过磷酸钙;交换态的修复效果:石灰>过磷酸钙>硫化钠;碳酸盐结合态修复效果:石灰>硫化钠>过磷酸钙;铁锰氧化态的修复效果:过磷酸钙>硫化钠>石灰;有机结合态与残渣态的修复效果:硫化钠>石灰>过磷酸钙。对于Cd,综合多种形态的修复效果均表现为:石灰>过磷酸钙;而硫化钠的加入使水溶态Cd和交换态Cd含量与污染土比较有所增加,残渣态含量及总量有所减少,说明硫化钠可使土壤中Cd的形态活化,利于Cd被植物吸收,可结合植物修复土壤中Cd,带走土壤中Cd是有效可行的办法。
(5)不同添加量的过磷酸钙使土壤pH值略有下降,土壤中Cd的修复效果与其添加量无明显关系;不同量的石灰添加均提高了土壤的pH,石灰处理后土壤pH值所在范围为6.07~7.85,使土壤处于一个更适合植物生长的中性环境,而且对于土壤中Cd的修复效果与石灰加入量成正相关,所设计的石灰添加量中15g/盆的修复效果最好。
(6)土壤的pH值是影响其重金属生物有效性的重要因素之一,污染土中水溶态Cd和交换态Cd随pH值的增加成负相关,其相关系数分别为R2=0.828,R2=0.789,提高土壤pH值可以增加污染土壤中残渣态Cd的含量。说明提高土壤pH可降低Cd在土壤中的活性,减轻对植物的危害。
(7)自然环境下,使土壤保持湿润,频繁的干湿交替,可以促进土壤中的Cd与CO2以及O2反应,使得碳酸盐态Cd和铁锰氧化态Cd含量上升,土壤中的Cd向不易被植物吸收利用的稳定态间转化,减轻对植物的危害。
(8)土壤中Pb、Cd对植物生长具有明显的危害。第一阶段种植苋菜,植株弱小、生长缓慢、植物根系变黑,植物最终死亡。第二阶段中,大蒜生长正常,地上部分均含有一定量的Cd,而过磷酸钙和石灰的加入都有效的降低了植物中的Cd含量。