典型钝化材料修复水稻土壤镉污染稳定性效果研究

发布时间：2020-03-30 03:12

【摘要】：农田镉污染已成为我国当前突出的环境问题之一。修复土壤镉污染包括物理修复、生物修复、化学修复和联合修复等方法,其中,原位化学钝化修复具有成本低、易操作、见效快等优点,是目前应用较多且效果较好的方法之一,但仍存在钝化效果稳定性差等问题。为此,本研究以湖南省2种典型镉污染水稻土-红黄泥(全镉含量0.73mg/kg)和麻沙泥(全镉含量0.59mg/kg)为研究对象,选择当前主要的钝化材料,包括氧化钙(YHG)、碳酸钙(TSG)、生物炭(SWT)、硅钙肥(GGF)、聚合硫酸铁+氧化钙(J+YHG)5种,采取室内升温降雨的模拟淋失的方法,对镉污染土壤添加钝化材料后进行4次升温培养(促进离子交换)和模拟降雨淋失的交替过程,监测土壤pH、径流液中水溶态镉、钙、镁等的变化规律,然后将钝化+模拟淋失和对照(仅钝化未淋失)的土壤进行水稻种植盆栽试验,监测糙米镉、土壤有效态镉、交换性钙镁含量变化,以期探明不同钝化材料对土壤镉钝化的稳定性及其机制。主要研究结果如下:1、不同钝化材料均能显著提高红黄泥和麻沙泥土壤pH,但在不同土壤中的效果表现不一。红黄泥土壤中,YHG处理pH提升效果最好,仅钝化、钝化+模拟淋失处理的土壤pH分别提升0.67、0.48个单位(P0.05);麻沙泥土壤中,GGF处理pH提升效果最佳,仅钝化处理、钝化+模拟淋失处理的土壤pH分别提升1.37、0.84个单位(P0.05)。不同钝化材料应用于两种污染土壤的稳定性效果也表现不一,其中,TSG处理对红黄泥土壤pH的提升稳定性最好,其次是GGF处理,两种钝化材料对pH提升的稳定率分别为0.79和0.78;对麻沙泥土壤pH提升稳定率最好的是YHG处理,其次是GGF,两种钝化材料对提升土壤pH的稳定率分别为0.77和076。2、不同钝化材料均能显著降低红黄泥和麻沙泥土壤有效态Cd含量。YHG处理在红黄泥土壤中降Cd效果最好,仅钝化处理、钝化+模拟淋失处理的土壤有效态Cd分别降低44.3%、35.5%(P0.05),且YHG处理对降低土壤有效态Cd的稳定率为0.80,优于其它钝化材料;GGF处理在麻沙泥土壤中降低土壤有效态Cd效果最优且降Cd稳定率最好,降低土壤有效态Cd的稳定率为0.94,仅钝化处理、钝化+模拟淋失处理的土壤有效态Cd含量分别降低40.1%、37.7%(P0.05)。3、不同钝化材料均能显著降低水稻各部位Cd含量,在仅钝化处理的土壤中不同钝化材料对水稻不同部位Cd含量降低效果均优于钝化+模拟淋失处理。红黄泥土壤中,YHG处理对糙米Cd含量的降低效果最好,仅钝化处理、钝化+模拟淋失处理的糙米Cd含量分别降低38.5%、27.7%(P0.05);麻沙泥土壤中,GGF处理降低糙米Cd含量的效果最好,仅钝化处理、钝化+模拟淋失处理的糙米Cd含量分别降低43.6%、30.4%(P0.05)。土壤类型不同,钝化材料应用的效果也表现不一。J+YHG处理对红黄泥土壤中糙米Cd含量的降低稳定性最好,其对糙米Cd降低的稳定率为0.95;GGF处理对麻沙泥土壤中糙米Cd含量降低稳定性最好,其对糙米Cd降低的稳定率为0.70。在红黄泥和麻沙泥土壤中,与对照处理相比,YHG、GGF处理均能显著提升水稻糙米中Ca、Mg的含量,水稻不同部位中Fe、Mn、Zn的含量均表现为茎叶根系糙米的趋势。4、在4次模拟淋失期间,YHG处理和J+YHG处理在整个4次模拟淋失期间均能显著降低红黄泥土壤径流液中Cd的含量,且J+YHG处理的径流液中Cd的含量一直处于较稳定的状态,说明其对红黄泥土壤中Cd的固化稳定效果优于其它钝化处理。在麻沙泥土壤中,GGF处理在整个4次模拟淋失期间均能显著降低红黄泥土壤径流液中Cd的含量,SWT处理的径流液中Cd的含量在4次模拟淋失降雨期间均处于较稳定的状态,说明其对红黄泥土壤中Cd的固化稳定效果优于其它钝化处理。综合考虑治理成本和技术效果及其稳定性,氧化钙应用于粘性的第四纪红土发育的红黄泥效果最佳,硅钙肥应用于砂性的花岗岩发育的麻沙泥效果最佳。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】