硅肥和磷矿粉联合植物对土壤重金属污染的修复

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目前,我国部分村镇地区的生活垃圾多采用简单填埋的方式进行处理,导致垃圾填埋场及附近的土壤环境遭受严重的重金属污染。本研究以四川省盐亭县云溪镇简易垃圾填埋场重金属污染土壤为研究对象,(1)硅肥设置添加量为0.5%、1%的2个水平,磷矿粉设置添加量为0.2%、0.4%、1%的3个水平,将硅肥和磷矿粉两两复配进行钝化培养试验(45d、90d),筛选出两种最佳复配钝化剂组合;(2)选择籽粒苋(Amaranthus hypochondriacus L)和三叶鬼针草(Bidens pilosa L)作为修复植物进行120d盆栽试验,探究不同植物修复重金属的效果;(3)将筛选出的复配钝化剂组合施入经过植物修复后的土壤中进行45d联合修复试验。通过测定培养前后土壤重金属DTPA、TCLP、BCR含量以及土壤p H、EC值的变化,结合土壤中重金属的固定率及RAC风险评价系数,探究修复重金属Cd、Cu、Pb、Zn污染土壤的钝化剂联合植物修复技术。结果表明:(1)硅肥和磷矿粉复配处理钝化培养均能降低土壤DTPA有效态Cd、Zn含量,其中1%硅肥和0.2%磷矿粉复配(Si2P1)、1%硅肥和1%磷矿粉复配(Si2P3)的钝化效果较好。两种复配钝化剂组合对Cd的最高固定率分别达到25.51%、30.79%,对Zn固定率为15.14%-46.16%、24.17%-40.74%。BCR形态分级表明在添加复配钝化剂后,土壤重金属的弱酸提取态和可还原态含量的占比降低,残渣态升高,重金属向活性较低形态发生了转化。(2)120 d盆栽试验后,籽粒苋和三叶鬼针草都可以富集重金属。对于重金属Cd,三叶鬼针草富集效果最好,富集系数最高达到0.22,土壤中Cd含量降低0.2243-0.5752 mg/kg,残渣态占比升高了2.21%-2.36%。籽粒苋对Zn的富集效果优于三叶鬼针草,富集系数达0.49,经籽粒苋修复后,土壤Zn弱酸提取态占比降低了1.30%-9.25%,残渣态占比升高了10.86%-20.95%。(3)种植过植物后的土壤施加钝化剂的措施下土壤中四种重金属的固定率有了明显提高,并且土壤p H较原土略有升高,仅增加了0.10-0.62,对土壤酸碱度的影响较小。种植三叶鬼针草后施加Si2P1进行钝化培养后,土壤中Cd的固定率达到87.07%;种植籽粒苋后施加Si2P3进行钝化培养后,土壤中Cu、Pb、Zn的最高固定率均在70%以上。与供试土壤相比联合修复措施下土壤中弱酸提取态Cd、Zn含量的占比分别降低了2.26%-3.25%、6.27%-9.31%,残渣态分别升高了7.71%-8.42%、20.35%-24.08%。总的来说,联合修复措施下土壤中四种重金属的固定率均在60%以上,修复效果显著高于只施用复配钝化剂的。(4)通过RAC风险评价系数法发现,供试土壤主要以Cd、Zn污染为主,Cu、Pb污染较轻。只施用复配钝化剂使Cd、Cu、Pb、Zn的RAC风险系数分别下降了3.56%-3.64%、3.54%-7.03%、37.00%-43.41%、19.26%-22.30%。钝化剂联合植物修复措施下,土壤中重金属Cd的污染等级由中度污染降低为轻度污染,而Zn则由重度污染降低为中度污染。综上所述,结合土壤中重金属固定率的大小,以及土壤RAC风险评价系数的结果发现。联合修复的钝化效果总体均优于只施用复配钝化剂的,建议使用籽粒苋和1%硅肥加1%磷矿粉联合、三叶鬼针草和1%硅肥加0.2%磷矿粉联合两个处理作为土壤重金属修复的联合方案。
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