【摘 要】
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近年来,随着我国工业化和城镇化的高速发展,产生大量重金属并通过多种渠道进入土壤,导致土壤重金属污染日益严重。同时,酸雨已经成为一个严重的区域性甚至全球性的环境问题,我国的酸雨主要分布在长江以南,青藏高原以东地区,而这些区域又恰好是重金属污染场地相对集中的地方。在部分污染场地,特别是重金属废渣堆存的区域,酸雨不但会加速废渣中重金属的浸出,而且会同重金属离子相互作用造成更加严重的危害,而重金属阴离子和
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近年来,随着我国工业化和城镇化的高速发展,产生大量重金属并通过多种渠道进入土壤,导致土壤重金属污染日益严重。同时,酸雨已经成为一个严重的区域性甚至全球性的环境问题,我国的酸雨主要分布在长江以南,青藏高原以东地区,而这些区域又恰好是重金属污染场地相对集中的地方。在部分污染场地,特别是重金属废渣堆存的区域,酸雨不但会加速废渣中重金属的浸出,而且会同重金属离子相互作用造成更加严重的危害,而重金属阴离子和重金属阳离子在土壤中的赋存形态,毒性和运移能力均有很大差异。因此,探究重金属离子在污染土壤中的释放特性,及酶活性响应机制对于重金属和酸雨复合污染场地的评价和治理具有重大意义。本文选择六价铬离子和铅离子作为重金属阴阳离子的典型代表,通过动态模拟不同p H的酸雨淋溶六价铬和铅污染的土壤探究了两种重金属离子的运移性能,并在不同p H的条件下实测土壤对六价铬离子和铅离子的吸附性能参数,使用Hydrus-2D对重金属离子的运移过程进行模拟,并使用原位酶谱技术检测淋溶期间土壤酶活性的变化,建立了酸雨淋溶条件下,六价铬和铅在土壤中的运移模型及酶活性的响应机制。主要结论如下:(1)在酸雨淋溶条件下,会促进土壤中六价铬和铅离子的浸出,且酸雨p H越低,重金属离子的浸出量越大;土壤在低p H的环境中对六价铬离子有更大的吸附量,而对铅离子的吸附量更小,受此原因影响,低p H的酸雨淋溶条件会加快铅离子的运移过程,减缓六价铬的运移过程,尽管如此,在较长时间尺度下,低p H的酸雨淋溶六价铬污染土壤累计浸出量更高。(2)土壤中六价铬含量和铅含量均会对磷酸酶活性产生较大的抑制作用,且p H越低,六价铬含量和铅含量越高,抑制作用越明显,并且六价铬对磷酸酶活性的抑制作用远远大于铅对磷酸酶活性的抑制作用,表明六价铬对土壤有更加强烈的毒害作用;随着淋溶过程持续,污染土壤中的磷酸酶会逐渐恢复活性,恢复速度随着淋溶酸雨p H的升高而加快,但由于铅离子在土壤中以多种形式存在,可交换态的铅向下运移,其他形式的铅则相对稳定,仍大量存在与土壤中,抑制磷酸酶活性,导致磷酸酶活性淋溶前后同六价铬实验组相比变化不明显。酸雨也会对磷酸酶活性产生抑制作用,且p H越低,抑制作用越明显。(3)Hydrus-2D对土壤剖面中阴阳离子的运移过程有较好的模拟效果,淋溶过程中发生的氧化还原反应会使模拟值略高于实际值,由于六价铬在低p H的条件下更容易被还原为三价铬,因此p H越低,模拟值与实际值的偏差越大。铅离子模拟值与实测值的差异则受到碳酸盐结合态的铅向可交换态铅的转化影响,p H越低,转化量越大,导致模拟值低于实测值。(4)针对实际铬污染场地土壤,降水造成六价铬的浸出过程主要集中在约前8个月,在此期间六价铬对于土壤和地下水的污染风险最大。而铅污染场地,铅的浸出过程是一个缓慢的长期的过程,雨水淋溶前期浸出量最大,因此,针对两种污染场地,均需要做好防水防渗措施,并尽早完成治理,减少重金属在土壤中的扩散范围。
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