【摘 要】
:
钝化修复技术因其修复效率快捷、操作便捷、经济等优势,成为近年来大面积土壤重金属轻度污染修复领域研究的热点技术之一。当前,单独施用凹凸棒土、单独施用堆肥产品用于修复重金属污染土壤已得到证实,但单独施用堆肥产品腐殖质中富里酸对土壤重金属具有一定的活化作用,降低堆肥产品修复重金属的钝化效果,这些限制了它们钝化修复土壤重金属的应用。在堆肥过程中,不同原生生物质、腐殖化条件和腐殖化程度都会对腐殖质的化学组成
论文部分内容阅读
钝化修复技术因其修复效率快捷、操作便捷、经济等优势,成为近年来大面积土壤重金属轻度污染修复领域研究的热点技术之一。当前,单独施用凹凸棒土、单独施用堆肥产品用于修复重金属污染土壤已得到证实,但单独施用堆肥产品腐殖质中富里酸对土壤重金属具有一定的活化作用,降低堆肥产品修复重金属的钝化效果,这些限制了它们钝化修复土壤重金属的应用。在堆肥过程中,不同原生生物质、腐殖化条件和腐殖化程度都会对腐殖质的化学组成、官能团及结构造成差异。此外,凹凸棒土具有特殊的链层状结构,具有比表面积大、吸附能力强的特点,可以与堆肥产品结合形成腐殖质-无机矿物-重金属三元复合物。因此,不同堆肥产品中腐殖质差异,会影响堆肥产品中腐殖质、重金属、凹凸棒土两两之间或者三者之间的络合、螯合作用等,对土壤重金属钝化修复的成败至关重要。所以,将堆肥产品和凹凸棒土联用,进行一些优势互补,似乎是钝化土壤重金属、改善土壤理化性质的更有效途径。然而,堆肥产品和凹凸棒土联用对镉污染土壤的钝化修复效果和作用机理尚不去清楚。因此,仍需更多的证据去证明堆肥产品和凹凸棒土联用钝化修复镉污染土壤应用的可行性。本研究拟通过4种不同原料堆肥(猪粪:秸秆=1:1;猪粪:秸秆:豆渣=4.5:4.5:1;猪粪:秸秆:茶叶=3:3:2;猪粪:秸秆:豆渣:茶叶=4:4:1:1),将4种不同原料堆肥产品和凹凸棒土联用钝化修复镉污染土壤(单独施用堆肥产品、单独施用凹凸棒土、4种不同堆肥产品和凹凸棒土联用处理的添加量分别为:2%、2%和1%+1%)。系统评价了不同堆肥产品和凹凸棒土联用对土壤肥力、土壤酶活等土壤质量的影响,研究了堆肥产品和凹凸棒土联用对镉的钝化效果和小白菜的镉富集的影响,为其用于镉污染土壤治理提供理论基础和科学依据。本文主要研究结果如下:(1)堆肥产品和凹凸棒土联用处理土壤p H、电导率、有机质、全氮、全钾、溶解性有机碳、速效氮、速效磷、速效钾均显著增加(p<0.05)。与无任何添加处理(CK)相比,所有添加土壤钝化剂处理p H增加了0.07-1.94,土壤电导率增加了0.07-0.19ds.m-1,且添加1%凹凸棒土和1%由猪粪:秸秆:豆渣=4.5:4.5:1堆置的堆肥产品处理(C2+A)、单独添加2%凹凸棒土处理(A)分别增加1.82和1.94。与单独施用凹凸棒土处理相比,4种堆肥产品和凹凸棒土联用处理,溶解性有机碳均分别增加4.65 ml.L-1-25.41 ml.L-1,碱解氮均分别增加0.1-2.8mg.kg-1,速效均分别增加0.19-0.31 mg.kg-1,速效钾均分别增加45.77-61.66 mg.kg-1。可见,堆肥产品和凹凸棒土联用能增加土壤养分。(2)与CK相比,所有添加土壤钝化剂处理,对脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶均显著增加,但对磷酸酶存在一定的抑制作用,其中脲酶分别增加1.24-2.16倍,C2+A对脲酶活性增加最显著,蔗糖酶分别增加1.02-2.93倍,过氧化氢酶分别增加2.42-3.31倍。(3)与CK相比,所有处理Ca Cl2-Cd含量分别降低30.65%-96.47%,其中C2+A处理Ca Cl2-Cd含量降低了96.38%。所有处理均降低了酸溶态镉、还原态的含量,氧化态的比例变化差异不大,均增加残渣态镉含量。C2+A处理最显著降低6%酸溶态,显著降低4%还原态,最显著增加7%残渣态。可见,堆肥和凹凸棒土联用后更有利于钝化土壤镉。(4)本试验对比最优处理C2+A钝化修复前后土壤的傅里叶变换光谱和扫描电镜。扫描电镜图显示,与原始土壤相比,C2+A修复后的土壤表面出现大量颗粒。傅里叶红外光谱图进一步显示,在官能团区域,部分特征峰有位移、峰强增强、新单峰形成等现象。综上,推测可能是堆肥产品和凹凸棒土的活性官能团,如羧基、羟基等,通过吸附、络合、层间离子交换、共沉淀等作用与土壤中的镉发生反应,或是凹凸棒土-腐殖质-镉三者之间形成三元复合物,从而在土壤表面形成颗粒,增强镉的沉淀。(5)评价了不同堆肥产品和凹凸棒土联用对植物地上可食用部分生长量和镉含量的影响。盆栽实验表明,与CK相比,所有处理小白菜可食用部分鲜重均增加1.18-2.97倍,镉含量均降低0.12-0.32 mg.kg-1,生物富集系数均降低0.09-0.24,其中C2+A最优处理组中的,小白菜可食用部分鲜重显著增加2.97倍,可食用部分镉含量显著降低0.32 mg.kg-1,生物富集指数降低0.24。可见,堆肥产品和凹凸棒土联用更有利于增加小白菜可食用部分鲜重,减少小白菜可食用部分镉含量,降低生物富集系数。
其他文献
本研究依托“利用亚洲开发银行贷款农业综合开发长江绿色生态廊道项目”的旺苍县项目区。通过大量收集资料和入户调查,利用通用土壤流失方程研究南阳沟小流域的2019年-2021年的水土流失情况;利用输出系数法和等标污染负荷法面源污染情况;对小流域的土壤和水体布点监测,分析小流域水质、土壤重金属、土壤肥力、农药残留等指标的变化,研究项目实施前后对小流域土壤和水体的影响,得出以下结论:(1)2019年-202
随着经济的发展和社会的进步,抗生素的过度使用和滥用行为导致抗生素通过多种途径不断释放到水生环境中,从而加剧了水环境污染,一种简便快捷的水处理方法是必要的。新兴的金属有机骨架材料(Metal Organic Framework materials,MOFs)由于其拥有较大的比表面积、开放的金属活性位点和孔洞结构丰富等优点而广受关注。受自然的启发,本研究开发了两种MOFs与氧化石墨烯(GO)的复合材料
水环境中氨氮(NH4+)和磷酸盐(PO43-)过多可引起严重的水体富营养化。农业废弃物是一种高效的生物质吸附剂,具有良好的资源综合利用潜力。以制白附子(ZB)和炙甘草(ZG)两种中药渣为原材料,制备磁性载镁制白附子(FM-ZB)和磁性载镁炙甘草(FM-ZG),以这四种吸附剂为研究对象,对水中NH4+和PO43-进行吸附研究。考察吸附剂用量、溶液pH值、反应时间、初始浓度等参数对吸附过程的影响,以及
冶炼废渣的资源化利用目前已成为全世界关注的环境热点之一。湿法冶金是一种快速有效的金属回收技术,常规强酸类浸提剂成本高昂且对环境和人体健康存在潜在的威胁。因此,筛选经济、绿色、高效的新型浸提剂是该技术发展和应用的关键。本研究采用柠檬酸(CA)、苹果酸(MA)和冰醋酸(AA)三种不同类型络合/螯合剂浸提铅冶炼废渣中的重金属锌(Zn)、铅(Pb)和镉(Cd),探究三种试剂在不同条件下的浸提效率。以浸提效
生活中处理污渍常使用传统清洁剂,这些化学洗剂的研发和使用给环境带来了很大的负担。其中,疏水性多功能涂层的自清洁功能可以通过减少传统清洁剂的使用而缓解洗涤带来的过度用水、水体富营养化、水污染等环境问题。选择低成本,开发操作简便、快速高效的可以规模化工业应用的超疏水材料是非常必要的。使用异丙基二硬酯酰氧基铝酸酯(HY-988),针对目前生活常见的易污染基底,在其表面制备耐久的超疏水自清洁涂层,并分析了
电镀废水的水质复杂,成分不易控制,含有各类重金属离子和氰化物等致畸、致癌、致突变的剧毒物质,危害极大。水滑石是一种具有层板阳离子可调控性和层间阴离子可交换性等性质的黏土,尤其在阴离子的吸附方面表现出巨大潜力。为了高效去除废水中的Cr(Ⅵ)氧阴离子,并尽可能降低其毒性,本文采用水热合成法制备了一种以Fe(Ⅱ)和Al(III)为骨架,具有吸附和还原双重性能的水滑石材料,用于研究模拟废水中Cr(Ⅵ)的去
废水处理是对人类主导的水循环阶段产生的污染积累的一种技术响应。近年来,为了满足日益严格的污水排放标准,污水处理系统进行了多次升级改造。虽然,系统的升级改造提高了接纳水体中养分的去除率,但是技术的升级必然伴随着额外的资源和能源消耗。污水处理系统的升级改造是污染转移还是为该行业带来了可持续发展,所有的这些问题都需要对系统升级改造的利弊进行全面评估。通过采用能值分析和针对污水处理系统特点的改进的指标,结
农田土壤镉(Cadmium,Cd)污染已成为环境领域研究的热点问题。农田中的Cd可随着水稻根系吸收富集在根中,在水稻收获时水稻根茬往往会留在土壤里,并在微生物作用下腐烂分解,Cd又被释放到土壤中,为下茬作物提供Cd源。然而,关于根茬中Cd还田后的归驱及其对下茬作物的影响还鲜见报道。针对这一问题,以中轻度Cd污染土壤为对象,设置不添加根茬CK和3个添加Cd污染根茬处理(ST1:0.24%,ST2:0
富营养化水体蓝藻水华(cyanobacterial blooms)的爆发对水生态环境以及人类健康构成了严重威胁。铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)作为世界上常见的有害蓝藻物种之一,其过度繁殖会引发水环境浊度增加、水体溶解氧降低和水生生物死亡等一系列环境问题。开发有效的新型抑藻剂是当下蓝藻水华防治的研究热点。采用包埋化感物质的缓释微球应用于长效控藻是近几年的研究热点,为了提高
生物炭(biochar,BC)是一种富含碳的固体,通过生物质在有限的氧气环境下热解生成。BC的性能很大程度上与其物理化学特性有关,而BC的物理化学性质受生物质类型、热解工艺和处理方式影响。本文以小麦秸秆(WS)、橡木屑(OS)、桦木屑(BS)为生物质原料,制备不同热解温度的BC,再用磷酸(H3PO4)联合过氧化氢(H2O2)(PHP)对其进行改性,并对改性浓度、改性时间、改性温度进行调控,以亚甲基