施用熟化污泥的改良土壤中铜、镉的化学行为研究

发布时间：2018-04-03 02:31

本文选题：熟化污泥　切入点：改良土壤　出处：《兰州大学》2015年硕士论文

【摘要】：日渐增多的城市生活污泥的处理处置已成为困扰科学界和各国政府的一个难题。在众多解决方案中,污泥土地资源化利用具有先天的优势,成为合理且有效的手段之一。将污泥进行土地利用以及在此过程中重金属的迁移规律是当今学术界的一个热点问题。本研究选取铜、镉作为重金属研究对象,利用吸附解吸试验及盆栽试验,较为系统地探讨了施用熟化污泥的改良土壤中重金属的富集迁移和生物效应。研究结果表明：1、添加梯度熟化污泥的改良土壤对铜的吸附量随熟化污泥含量的上升而增加,其中熟化污泥含量48.8%的改良土壤对铜的吸附量增加了32.6%；其对铜的容纳能力也随着熟化污泥含量的增加而升高,熟化污泥含量48.8%的改良土壤对铜的最大吸附量增加了49.6%。2、随着熟化污泥含量的增加,改良土壤对铜的固定能力逐渐变强,熟化污泥含量48.8%的改良土壤对铜的固定吸附量增加了5.37倍。改良土壤对铜的固定能力受到有机质含量、pH值、EC的影响,经逐步回归分析发现有机质含量是主要影响因素,其与固定吸附量的相关系数达到0.9423。3、施用0.5%熟化污泥的改良土壤的pH值降低0.24左右,但是pH值仍大于8；添加0.5%熟化污泥的改良土壤中有机质含量、全氮含量分别增加了116%、21.6%；添加0.5%熟化污泥的改良土壤中盐分含量增加,EC值达到837 μs/cm,但仍低于适于植物生长的最高值(1500 μs/cm);施用0.5%熟化污泥的改良土壤中铜、锌、镍、铅、镉的含量分别达到25.5 mg/kg、73.8 mg/kg、26.2 mg/kg、17.6 mg /kg、0.07 mg/kg,但远低于《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)的相关限值(铜、锌、镍、铅、镉的限值分别为100 mg/kg、300 mg/kg、60 mg/kg、350 mg/kg、0.6 mg/kg)。4、施用0.5%熟化污泥能够促进小麦生长。施用0.5%熟化污泥的小麦的根干重、茎叶干重、穗干重、籽粒干重、单株结籽数和株高比未施加熟化污泥的小麦的分别增加了52.6%、109.6%、258.7%、3.4%、521.7%和35.1%。外源镉对小麦的生长则呈现出先促进后抑制的现象。分别在的镉添加浓度1.6 mg/kg左右和2.4 mg/kg左右时,未施用熟化污泥和施用0.5%熟化污泥的小麦的生长最好。施加0.5%熟化污泥的小麦比未施加熟化污泥的小麦更能耐受高浓度镉的毒害。5、施用0.5%熟化污泥的改良土壤中镉的可交换态和碳酸盐结合态的含量分别减少了0.05 mg/kg和0.04 mg/kg,有机态和残渣态含量分别增加了0.008 mg/ kg和0.1 mg/kg;但是铁锰氧化态含量则呈现无规律变化。施用0.5%熟化污泥的改良土壤中镉的可交换态和碳酸盐结合态比例系数分别减小了1.26%和1.23%,有机态和残渣态比例系数分别增加了0.77%和4.80%。施用0.5%熟化污泥对改良土壤中镉的形态分布特征有影响,但这种影响较小。6、施加0.5%熟化污泥的小麦各部位中镉含量均有所下降,根、茎叶、颖壳、籽粒中镉含量分别减少了0.94 mg/kg、0.58 mg/kg、3.35 mg/kg、0.67 mg/kg。施加0.5%熟化污泥降低了小麦各部位对镉的富集能力,根、茎叶、颖壳、籽粒对镉的富集系数分别减少了0.37、0.48、1.61、0.31。施加0.5%熟化污泥也减弱了镉在小麦中的迁移能力,迁移系数减少了0.44。7、外源镉在小麦各部位中含量以根最大,茎叶次之,之后是颖壳,籽粒最小；而小麦各部位对镉的富集能力以根最大,茎叶和颖壳次之,籽粒最小。镉添加浓度越高,镉在小麦中的迁移能力越弱。8、施用0.5%熟化污泥对改良土壤中镉的生物效应有一定影响,降低镉的生物有效性。未施用熟化污泥的土样中镉对小麦产生毒害作用的最小值是2.4425 mg/kg左右,其保障食品安全的最小值是0.4425 mg/kg左右；添加了0.5%熟化污泥的改良土壤中镉对小麦产生毒害作用的最小值约为4.4725 mg/kg,其保障食品安全的最小值约为0.8725 mg/kg。
[Abstract]:The treatment and disposal of sludge in cities has become a difficult problem for the scientific community and governments . In many solutions , the resource utilization of sludge is one of the most rational and effective means .
The adsorption capacity of copper was increased by 49.6 % with the increase of the content of matured sludge .
The content of organic matter and total nitrogen in the modified soil were increased by 116 % and 21.6 % respectively .
The growth of wheat was increased by 52.6 % , 109.6 % , 258.7 % , 3.4 % , 521.7 % and 35.9 mg / kg respectively . The content of exchangeable and carbonate - bound states of Cd in soil improved by 0 . 05 mg / kg and 0 . 04 mg / kg , respectively , and the content of Cd in soil of 0 . 5 % matured sludge decreased by 0 . 94 mg / kg , 0 . 58 mg / kg , 3 . 35 mg / kg , 0.67 mg / kg , respectively .
The higher the concentration of Cd , the lower the content of Cd in wheat , the lower the transport capacity of Cd in wheat , the lower the biological effectiveness of Cd . The minimum value of Cd in soil samples without matured sludge was 2.4425 mg / kg , and the minimum value of Cd in soil samples was 0.4425 mg / kg .
The minimum value of Cd toxicity to wheat was 4.4725 mg / kg , and the minimum value of food safety was 0.8725 mg / kg .

【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;X703

【参考文献】