化学淋洗对土壤团聚体结构以及重金属解吸特性的影响

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土壤是一种较难再生的自然资源,在修复重金属污染土壤的同时尽可能保留其原有生态功能,使修复后的土壤能够被安全有效再利用,这将带来重大的经济价值和生态效益。本文以场地重金属污染土壤为研究对象,探究EDTA、柠檬酸和FeCl3对0.25-2.00mm、0.05-0.25mm和<0.05mm土壤团聚体组分上重金属的淋洗效果以及重金属赋存形态的变化情况;通过分析淋洗前后土壤团聚体上有机质、铁铝氧化物、碳源、氮源、矿物组成以及微观形貌特征的变化情况,以了解淋洗剂对土壤团聚体结构的破坏机制,探究化学淋洗技术对土壤质量的影响因素,以期为化学淋洗技术修复土壤以及再利用环境风险评估提供科学依据。主要研究结论如下:
  ①Pb和Cd在不同粒径团聚体上的分布存在显著差异(P<0.05),粒径<0.05mm土壤团聚体上Pb的浓度最高,Cd的浓度随着团聚体粒径减小而逐渐增大。整体上,EDTA和FeCl3有较好的淋洗效果,柠檬酸淋洗效果较差,并且EDTA和FeCl3在<0.05mm团聚体上有最高的淋洗效率。
  ②重金属在不同粒径团聚体上的赋存形态存在差异,相比于大粒径团聚体,小粒径团聚体上不稳定形态重金属含量所占比重更大。淋洗后小粒径团聚体上不稳定形态Pb所占比例有一定的增加,因此需要关注淋洗后不同粒径团聚体上重金属潜在环境风险的变化。
  ③化学淋洗剂会改变铁铝氧化物的形态,从而破坏土壤团聚体原有的团聚机制,并且导致大粒径水稳性团聚体解体,破坏土壤团聚体的结构,降低其稳定性。但相比于EDTA和柠檬酸,FeCl3对团聚体的破坏程度较小。因此从重金属的提取效率和对土壤结构稳定性影响考虑,FeCl3淋洗更有利于对重金属土壤修复和再利用。
  ④通过添加有机质可以在一定程度上促进较大粒径团聚体的形成,提高团聚体稳定性,但有机质的增加会对柠檬酸这类淋洗剂的淋洗效果产生负面影响。另外,化学淋洗会改变不同粒径团聚体上有机质、总氮浓度和C/N,从而影响土壤中微生物的活性,间接影响团聚体的组成结构。
  ⑤评估修复后土壤的再利用环境风险以及探究恢复淋洗修复后土壤原有生态功能的技术时,应充分考虑淋洗后土壤团聚体上有机质、C/N、铁/铝氧化物以及土壤矿物组成的变化情况。
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