【摘 要】
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生物炭是用于修复重金属污染土壤的一种优良钝化材料。生物炭施入土壤后,各种环境因素导致的重金属形态变化是判断生物炭修复重金属污染土壤效果的重要因素。稻田土壤常见的水分管理措施如淹水、排干和干湿交替可通过影响土壤理化性质和生物炭性质,从而导致重金属形态改变。但目前水分对土壤重金属有效性和生物炭性质影响的结论却不大相同,特别是在重金属复合污染土壤中。本研究采用室内恒温培养试验,模拟我国早熟水稻生长周期的
【基金项目】
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湖北省重点实验室开放课题基金矿区环境污染控制与修复(2019104); 湖北省地质调查院项目土壤污染修复(HBDZ-2020-02-55);
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生物炭是用于修复重金属污染土壤的一种优良钝化材料。生物炭施入土壤后,各种环境因素导致的重金属形态变化是判断生物炭修复重金属污染土壤效果的重要因素。稻田土壤常见的水分管理措施如淹水、排干和干湿交替可通过影响土壤理化性质和生物炭性质,从而导致重金属形态改变。但目前水分对土壤重金属有效性和生物炭性质影响的结论却不大相同,特别是在重金属复合污染土壤中。本研究采用室内恒温培养试验,模拟我国早熟水稻生长周期的水分变化,探究湿润、淹水、干湿交替和排干条件对土壤和生物炭性质的影响,进而分析重金属形态转化的原因,以期为生物炭修复重金属复合污染水稻土的田间水分管理提供数据参考与技术支撑,为生物炭钝化重金属的长期实践提供指导。主要结果如下:(1)以湿润(75%WHC)为常规水分条件,添加生物炭处理可提高土壤pH、可溶性有机碳和无定形氧化铁含量,使弱酸提取态Pb,Cd,Cu向更稳定的可还原态和残渣态转化,重金属浸出毒性和生物有效性都有所降低,对重金属具有较好的钝化效果。其中弱酸提取态Cd和Cu含量与土壤pH、可溶性有机碳和无定形氧化铁含量呈极显著负相关,且生物炭对Cd的钝化效果最好,钝化速度最快,其次为Cu,Pb和Zn。(2)淹水和两种干湿交替不仅可进一步降低添加生物炭土壤Pb,Cd和Cu的弱酸提取态和TCLP提取态含量,还对可还原态和残渣态Pb和Cd含量有显著提升效果,其中以淹水处理对添加生物炭土壤重金属继续向稳定态转化的效果最好,且与培养时间呈正比,其次为3d淹水--1d落干和3d淹水--5d落干的干湿交替处理,而30%WHC的排干条件下,4种金属的弱酸提取态和TCLP提取态含量均有所升高,削弱了生物炭对重金属的钝化效果。(3)淹水条件下弱酸提取态Pb,Cd,Cu,Zn含量均与土壤pH、可溶性有机碳和无定形氧化铁呈负相关,以Cd的负相关性最显著。而且pH、可溶性有机碳和无定形氧化铁之间存在正相关性。(4)干湿交替不仅破坏了生物炭的物理结构,还增加了生物炭表面可与重金属吸附性能相关的含氧官能团种类,提高了O/C比。
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