利用D-葡萄糖酸修复重金属污染土壤研究

论文摘要

土壤是重要的自然资源,它是农业发展的物质基础。没有土壤就没有农业,也就没有人们赖以生存的基本原料。在各种进入土壤的污染物质中,重金属更易导致长期的土壤污染问题。它不仅可以在生物体内累积,而且容易在食物链内循环,直接威胁人类的粮食安全。因此,进行土壤重金属污染的研究具有十分重要的意义。本文以株洲市冶炼厂下风向地区土壤重金属污染为研究对象,利用天然有机螯合剂D-葡萄糖酸为萃取剂,研究其对于重金属Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的萃取能力。对pH值、葡萄糖酸浓度、葡萄糖酸加量和固液比进行单因素分析,确定各种因素对于葡萄糖酸去除污染土壤重金属的影响。对土壤理化性质进行分析,结果如下:土壤的含水率为（13.53±2.03）%,含水率较高是因为该地区年降雨量达12801497mm,年平均降雨天数为154.7d;pH为6.3;有机质含量为87.2g/kg;砂粒、粉粒和粘粒的质量分数分别为34%,49%和17%;碳酸盐含量为156g/kg;阳离子交换量为290mmol/kg;土壤中总Pb、总Zn、总Cu、总Cd、总Cr和总Ni的质量浓度分别为1014.9 mg/kg、1141.4 mg/kg、268.5 mg/kg、40.1 mg/kg、114.6 mg/kg和64.7 mg/kg。土壤重金属形态分析采取优化的BCR连续萃取方法对土壤进行形态分析,把土壤形态分为:酸提取态、氧化物结合态、有机结合态以及残余态四种。研究表明,多羟基羧酸D-葡萄糖酸从土壤中萃取金属的效果受到pH的强烈影响,萃取能力在接近中性条件的时候很低,在pH12.013.0之间强烈增长。除了pH外,糖酸浓度也影响重金属的去除。在pH从12.513.5之间的时候,采取50g/L的糖酸浓度对于重金属的去除是最有效的。在pH超过13的时候,Ni和Cd采取糖酸浓度为20g/L能达到金属萃取的最高效率。采用固液比为1:10或1:20是考虑到萃取剂和萃取量的理想配比以及经济实用方面的结果。采取最佳的条件,在强碱性的D-葡萄糖酸溶液重金属最大的萃取效率中可以达到:Ni 43%,Cr60%、Cd50%、Zn70%、Pb80%和Cu 84%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环境和环境污染
• 1.1.1 环境的涵义
• 1.1.2 环境污染
• 1.2 土壤环境问题和土壤污染
• 1.2.1 土壤污染
• 1.2.2 土壤污染特点
• 1.2.3 土壤污染源
• 1.2.4 土壤污染的类型
• 1.2.5 土壤污染的危害
• 1.3 土壤重金属污染及危害
• 1.3.1 土壤重金属污染
• 1.3.2 重金属污染的基本特征
• 1.3.3 土壤中重金属污染的来源
• 1.3.4 重金属污染对环境质量的危害
• 1.3.5 重金属污染物在土壤中的迁移和转化
• 1.4 金属污染土壤的修复
• 1.4.1 土壤修复技术简介
• 1.4.2 化学萃取技术的方法和原理
• 1.4.3 影响化学萃取修复的主要因素
• 1.4.4 常用萃取剂在土壤修复中的运用
• 1.4.5 D-葡萄糖酸在土壤环境修复中的研究进展
• 第2章 土壤样品的采集和理化性质分析及重金属形态分析
• 2.1 采样方案的拟定
• 2.2 土壤样品的采集与制备
• 2.2.1 样品的采集
• 2.2.2 土壤样品的处理和保存
• 2.3 土壤样品的理化性质分析
• 2.3.1 土壤pH 值（H20）的测定
• 2.3.2 土壤有机质的测定（重铬酸钾法）
• 2.3.3 土壤碳酸盐含量的测定
• 2.3.4 土壤阳离子交换量的测定
• 2.3.5 土壤中Pb 和Cd 含量的全量分析法
• 2.3.6 土壤中Cu 和Zn 含量的全量分析法
• 2.3.7 土壤中总铬含量的全量分析法
• 2.3.8 土壤中总镍含量的全量分析法
• 2.4 当前主要重金属形态分析动态及评述
• 2.4.1 形态分析的定义
• 2.4.2 当前主要重金属形态分析动态及评述
• 2.4.3 土壤中重金属化学形态测定
• 第3章 利用葡萄糖酸修复重金属污染土壤的研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 仪器和药品
• 3.2.2 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 土壤理化性质
• 3.3.2 土壤重金属形态分析
• 3.3.3 pH 值改变对于葡萄糖酸萃取效率的影响
• 3.3.4 糖酸浓度变化对化学萃取效率的影响
• 3.3.5 固液比改变对葡萄糖酸萃取效率的影响
• 3.4 结论
• 第4章 土壤有机质SOM 对土壤修复的影响
• 4.1 实验目的
• 4.2 材料和方法
• 4.2.1 仪器和药品
• 4.2.2 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 土壤的理化性质
• 4.3.2 化学萃取效率
• 4.3.3 土壤有机质在糖酸萃取过程中的影响
• 4.4 结论
• 结论和展望
• 1.实验结论
• 2.土壤化学修复技术展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文、专利目录