有机物对重金属污染耕地土壤的稳定化修复研究

论文摘要

土壤重金属污染对人体健康、生态环境和粮食安全具有巨大的显性或潜在危害。当前中国的土壤重金属污染形势非常严峻,引起了政府和社会的共同关注和充分重视,污染土壤治理修复示范被国家定为加强土壤环境保护的重要方面。有机物稳定化作为化学稳定化技术中重要的一类,近年来得到了较多的研究和应用。然而对于有机物对土壤重金属形态和生物有效性的影响,目前仍存在很大争议,不同有机物的作用效果和机理也各不相同。本文目标在于探索有机物对重金属污染耕地土壤的稳定化效果和机理,以及对农作物中重金属含量和分布的影响。在实验室进行小试研究,探讨了有机物种类、用量和作用时间,以及土壤类型、含水率、pH等对土壤中Cd、Pb、Cu、Zn等重金属含量和形态的影响;在大冶有色附近耕地上开展中试研究,在施加了不同用量鸡粪和木质素磺酸钠的土地上种植小麦和花生,分析作物体内重金属含量和分布,以及土壤中重金属的含量、形态及其变化趋势,由此进一步探讨有机物对土壤和植物中重金属含量与形态的影响效果和机理。主要结论如下:(1)含水率对土壤中各种重金属的含量和形态影响较小而pH的影响较大。添加鸡粪或木质素磺酸钠后,土壤中各种重金属有效态含量的最小值一般出现在不调节pH的样品中,增大或减小pH均会增强重金属活性;添加腐植酸(胡敏酸)或酒石酸后,土壤中各种重金属有效态含量的最小值一般出现在pH接近中性的样品中。(2)适当条件下和一定时间内,污染耕地土壤中,鸡粪(中性复杂有机物料)和木质素磺酸钠(弱碱性高分子聚合物)对Cd具一定稳定作用,对Pb、Cu、Zn则有一定活化效果;腐植酸(高分子有机酸)对Cd、Cu有一定稳定效果,而对Pb、Zn具一定活化作用;酒石酸(低分子有机酸)对四种重金属均起活化作用。土壤环境、重金属含量和作用时间的变化可能引起效果的改变,甚至变成相反效果。(3)小麦和花生等作物中,鸡粪和木质素磺酸钠对重金属含量的影响随作物种类、组织和重金属种类的不同而各不相同。作物生长的土壤中重金属含量与形态变化不明显,这一结果与小试结论不一致,可能原因有土壤理化性质不同、重金属分布不均、植物对重金属富集的选择性、根系分泌物对重金属形态的影响、外加有机物与植物相互作用以及灌溉、施肥、降水、大气飘尘等外界因素干扰等。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 土壤重金属污染修复技术研究进展
• 1.3 有机物稳定化技术研究现状
• 1.4 研究的目的、意义、内容及课题来源
• 2 重金属分析方法的选择与优化
• 2.1 仪器与试剂
• 2.2 土壤重金属含量分析方法的选择与优化
• 2.3 农作物重金属含量分析方法的选择与改进
• 2.4 本章小结
• 3 有机物对土壤中重金属形态的影响小试研究
• 3.1 含水率、pH 对土壤重金属稳定化效果的影响
• 3.2 有机物种类、用量和作用时间对土壤重金属形态的影响
• 3.3 本章小结
• 4 有机物对土壤及农作物重金属含量与形态的影响中试研究
• 4.1 大冶有色附近中试研究方案
• 4.2 土壤基本理化性质及重金属初始含量
• 4.3 有机物对农作物及其生长土壤重金属含量与形态的影响
• 4.4 有机物对农作物生长状况的影响
• 4.5 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 创新点
• 5.3 展望
• 致谢
• 参考文献