论文摘要
随着土壤重金属污染日益加剧,土壤重金属污染的治理已成为当前研究的热点。原位固定技术是修复重金属污染土壤治理过程中一种非常有效的方法,该技术的关键在于钝化剂的选择。纳米黑碳的比表面积大,吸附能力强,是一种很有应用前景的土壤改良剂。猪粪降解液改性钠基膨润土由天然材料制备而成,对环境影响较小,同样是一种很有应用前景的土壤改良剂。本文在已有研究的基础上,以山东三种典型土壤（褐土、潮土、酸性棕壤）为供试土壤,以硝酸改性纳米黑碳、酸性高锰酸钾改性纳米黑碳、硫酸改性纳米黑碳、HDTMA（十六烷基三甲基溴化铵）改性钠基膨润土及猪粪降解液改性钠基膨润土为钝化剂,通过吸附动力学实验、吸附等温线实验研究钝化剂对Cu2+的吸附动力学及吸附热力学特征;通过水培养实验研究营养盐浓度对钝化剂吸附Cu2+能力的影响;通过土壤培养试验,研究施肥对硝酸改性纳米黑碳、猪粪降解液改性钠基膨润土固定土壤中重金属Cu能力的影响以及硝酸改性纳米黑碳、猪粪降解液改性膨润土在修复重金属Cu污染土壤过程中对土壤养分有效性的影响。本文获得主要研究结果如下:1、Cu2+在五种不同钝化剂上的吸附等温线都能用Freundlich和Langmuir方程很好的拟合;硝酸改性纳米黑碳、硫酸改性纳米黑碳、猪粪降解液改性钠基膨润土、HDTMA改性钠基膨润土用Langmuir方程拟合的相关系数大于用Freundlich拟合的相关系数,酸性高锰酸钾改性纳米黑碳用Freundlich拟合的相关系数要大于用Langmuir方程拟合的相关系数,这与用酸性高锰酸钾改性纳米黑碳时引入的K+影响有关;2、NO3-对两种有机改性膨润土吸附能力的影响与对改性纳米黑碳吸附能力的影响不同。随着NO3-浓度的增加,两种改性膨润土对Cu2+的吸附量呈现先增加后减少的趋势;改性纳米黑碳对Cu2+的吸附量呈现先减小后增大的趋势;HPO42-对两种有机改性膨润土吸附能力的影响与对改性纳米黑碳吸附能力的影响相同。随着HPO42-浓度的增加,五种钝化剂对Cu2+的吸附量均呈现增加趋势,这与HPO42-能与Cu2+发生沉淀有关。K+对两种有机改性膨润土吸附能力的影响与对改性纳米黑碳吸附能力的影响相同。随着K+浓度的增加,五种钝化剂对Cu2+的吸附量均逐渐减小,K+与Cu2+存在明显的竞争吸附现象。3、施肥可使褐土、潮土、酸性棕壤中DTPA-Cu含量升高;随着时间的增加,各施肥处理重金属有效态含量降低,对照随时间没有表现出明显的规律;只施钝化剂处理铜有效态含量低于同时施加钝化剂和肥处理,说明同时施加钝化剂和肥会降低钝化剂的有效性;4、在三种土壤中同时施加肥和硝酸改性纳米黑碳处理及同时施加肥和猪粪降解液改性钠基膨润土处理比只施肥的处理速效磷的含量低,钝化剂对磷有固定作用;在三种土壤中施加硝酸改性纳米黑碳都可以使土壤中碱解氮的含量增加,以酸性棕壤增加最多,这主要是由于在利用硝酸对纳米黑碳进行改性的过程中引入了硝酸根,施入土壤后使土壤中碱解氮的含量增加,增加的量大于由于纳米黑碳的钝化作用减少的量;在三种土壤中施加硝酸改性纳米黑碳都可以使土壤中速效钾的含量增加,以褐土增加最多,这主要是由于土壤中的Cu2+和K+存在竞争吸附,将硝酸改性纳米黑碳施入土壤中,吸附了土壤中的Cu2+,土壤溶液中正电荷减少,从而使土壤胶体中的钾离子从土壤胶粒上解吸下来,使土壤中速效钾的含量增加。5、先施加钝化剂一段时间后施肥,能够有效提高土壤中速效磷,碱解氮,速效钾的含量,建议在施加钝化剂20天后施肥。