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本研究在采用不同化学改良剂对酸性矿山废水污染的低污染和高污染两种土壤进行改良和种植水稻、花生和红麻等作物的基础上,进一步监测化学改良剂(石灰石、白云石、粉煤灰和有机肥)对重金属的固定作用,探讨改良剂对作物营养元素吸收、经济效益等的影响,浅析化学改良剂降低重金属生态风险的途径。此外,通过分析土壤铁氧化物对不同改良剂固定重金属的影响,初步探讨了土壤成分在化学改良剂固定重金属中的作用。这为进一步优化改良剂的利用、强化植物阻隔技术、降低受复合重金属污染土壤的潜在生态风险、保护居民健康和实现矿区经济的可持续发展都有重要意义。
本研究得到以下主要结论:
1.改良剂施用的第二年,各改良处理土壤pH在低污土较稳定,在高污土中则有所回落;其中,白云石处理对土壤pH稳定效果最好。改良剂对降低Pb、Zn、Cu活性态含量效果依然显著,但固定作用呈减弱的趋势。
2.改良剂施用的第二年,改良剂(除白云石对水稻外)依然能显著提高水稻和红麻产量,亦能显著增加花生的生物量和根瘤菌数。第一、二季稻米中的Cu和Pb含量和第二季稻米的Zn含量及花生仁的Pb、Cu和Cd含量都符合国家粮食卫生标准。改良剂的添加还能显著提高水稻叶片的叶绿素含量及其组成,促进水稻对营养元素的吸收,但对MDA含量没有显著影响;水稻对Ca和Mg的吸收,有可能抑制其对Cd和Zn的吸收。有机肥处理最能促进花生对N、P、Ca的吸收,而白云石处理则最有效提高红麻产量、茎粗和经济系数。改良剂的施用并不改变重金属在水稻、花生、红麻体内的分布。
3.在土壤pH值调到3时,无定形铁氧化物的去除能减少高、低污染土壤Cu、Zn和低污土Pb的溶出量,而增加两种土壤Cd和高污土Pb的溶出量。改良剂的添加能显著降低去除铁氧化物时低污土Pb的含量和高污土Cu的含量;改良剂对去除无定形铁氧化物时重金属的溶出量影响更大。改良剂会影响Pb与pH的关系,而无定形铁氧化物则影响Cu、Zn与pH的关系,但两者均不影响Cd与pH的关系。白云石及其混剂显著降低去除无定形铁氧化物时Pb、Zn和Cu的溶出量和pH=3的高、低污土中Pb、Zn、Cu的溶出量;而有机肥则能显著提高pH=3的两种土壤中Pb、Zn的溶出量,但显著降低Cd的溶出量。无定形铁氧化物对粉煤灰处理土壤的pH值的影响最大。