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选择代表性黄壤并添加泥炭、风化煤、FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O和KH2PO4进行五因素室内培养和盆栽试验,以及黄壤和石灰土分别进行泥炭和风化煤、FeCl3·6H2O和KH2PO4、AlCl3·6H2O和KH2PO4两因素室内培养试验,研究了铁、铝离子、有机质和磷酸盐对F离子的土壤化学行为。此外,还对磷矿区和黄磷厂土壤和水环境中的氟作了调查分析,并以土壤、铁、铝氯化物、有机质为修复剂,对高氟污水作了降氟处理。主要结果如下:(1)黄壤中添加泥炭、风化煤、AlCl3·6H2O、FeCl3·6H2O、KH2PO4,土壤水溶性氟含量与添加的KH2PO4呈显著正相关,与添加的FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O呈显著负相关。风化煤和泥炭降低土壤水溶性氟含量的效果较弱。高F下同时添加FeCl3·6H2O和KH2PO4或AlCl3·6H2O和KH2PO4对土壤水溶性氟含量的影响存在交互作用,低添加量使土壤pH值降低到4.0左右,土壤水溶性氟含量会增加,而高添加量土壤pH值降低到3.5以下,氧化物对F-离子吸附增大,土壤水溶性氟含量降低。(2)黄壤和石灰土中添加泥炭和风化煤可降低土壤水溶性氟含量,泥炭的降氟效果优于风化煤,有机质对降低土壤水溶性氟含量有一定效果,但是作用较弱。同时添加FeCl3·6H2O和KH2PO4或AlCl3·6H2O和KH2PO4对土壤水溶性氟含量的影响存在交互作用。黄壤中添加FeCl3·6H2O或AlCl3·6H2O的浓度不高时,土壤水溶性氟含量增加,添加浓度较高时,降低土壤水溶性氟含量明显,添加KH2PO4土壤水溶性氟含量先增加后减少。石灰土中添加FeCl3·6H2O或AlCl3·6H2O可降低土壤水溶性氟含量,但是添加浓度较高时,降低土壤水溶性氟含量的效应减小。石灰土中添加外源物质降低土壤水溶性氟含量的效果优于黄壤。(3)在高F离子污染条件下,土壤pH值的变化对土壤水溶性氟含量影响很大,尤其是pH值在3.5~5.5之间,pH值每变化0.5个单位都会使土壤水溶性氟含量发生巨大变化。该过程中,由于pH值变化引起氧化物对F离子的吸附-解吸量也随之变化。(4)在高F离子下,高羊茅发芽和生长受到明显的抑制,甚至产生氟中毒现象,添加KH2PO4增加植株中氟的含量,添加的FeCl3·6H2O、AlCl3·6H2O、泥炭、风化煤减少植株中氟的含量,这与试验各因素对土壤水溶性氟含量的影响一致。(5)磷矿和黄磷厂土壤水溶性氟及相关性质的通径分析表明,影响开阳磷矿土壤水溶性氟含量的主要因子是有机质、全磷、游离铁和有效磷;影响开阳黄磷厂土壤水溶性氟含量的主要因子是有机质、全磷、游离铁、有效磷、游离铝、质地、全F。(6)采用壤对黄磷厂污水进行处理,石灰土的除氟效果优于黄壤,调节pH为7.50后,可以达到GB8978-1996黄磷厂区一级污水排放标准。
在高F-离子的黄壤和石灰土中,铁、铝离子、磷酸根与F-离子之间的作用机理不同,黄壤中各离子之间的作用复杂,而石灰土中各离子之间的作用以磷酸根与Ca2+离子和F-离子沉淀作用为主。