几种具有钝化作用物质及其组合对土壤镉镍砷的钝化作用

发布时间：2020-05-12 15:29

【摘要】：随着工农业的快速发展,我国耕地重金属污染问题日益严重。湖南省是有色金属之乡,矿产资源的开采、冶炼给生态环境造成了极大影响,严重地制约着区域内农产品安全。如何治理Cd、Ni和As复合污染农田土壤及控制水稻对其的吸收是一个亟待解决的环境问题。本研究围绕农田土壤Cd、Ni和As复合污染的修复,以湖南某镇Cd、Ni和As复合污染土壤为研究对象,通过钝化剂筛选试验、水稻盆栽试验,研制一种组配钝化剂SF(海泡石+铁锰复合氧化物)较系统的阐述了应用SF降低Cd、Ni和As生物有效性的机制。主要研究结果如下:(1)研制出以海泡石和铁锰复合氧化物为材料,按一定质量比例进行组配的钝化剂SF,其对土壤Cd、Ni和As均有较好的钝化效果,有效态含量分别降低30.9%、25.2%和60.1%。(2)镉镍砷复合污染土壤上施用组配钝化剂SF提高了土壤pH和阳离子交换量(CEC),降低了土壤Cd、Ni和As有效态含量。组配钝化剂SF处理,土壤pH值升高0.18~0.93(早稻)和0.13~0.79(晚稻)个单位,土壤CEC含量升高25.6%~59.7%(早稻)和20.4%~63.3%(晚稻)。SF处理土壤Cd和Ni有效态含量分别降低11.5%~80.8%、10.5%~73.7%(早稻)和20.0%~88.0%、17.1%~58.5%(晚稻)。SF施用量在0.5~2 g·kg~(-1)之间时土壤有效态砷含量分别显著降低17.4%~24.0%(早稻)和24.4%~34.8%(晚稻),SF施用量2.0 g·kg~(-1)时,土壤有效态As含量与对照(CK)无显著差异(p0.05)。土壤pH值和CEC含量与土壤Cd和Ni有效态含量显著正相关(p0.05),土壤pH值与土壤As有效态含量正相关(p0.05)。SF处理降低土壤Cd、Ni和As的有效性是土壤pH升高和CEC增加的共同作用,其中土壤pH升高是主要影响因素。(3)SF处理显著降低了水稻各部位Cd、Ni和As含量,早晚稻糙米Cd含量降低28.1%~56.5%和24.3%~48.5%,Ni含量降低12.3%~50.1%和21.6%~45.5%,As含量降低26.2%~82.9%和22.7%~64.7%。组配钝化剂SF施用量为0.5 g·kg~(-1)时,早晚稻糙米Cd、Ni和As含量均较低,成本也较低。早稻糙米Cd、Ni和As含量与土壤Cd、Ni和As有效态含量均呈显著正相关关系(p0.05);晚稻糙米Cd和Ni含量与土壤Cd和Ni有效态含量极显著正相关(p0.01),糙米As含量与土壤有效态As含量正相关(p0.05)。SF处理通过降低土壤Cd、Ni和As的有效态含量,从而降低水稻糙米对其的吸收累积。(4)组配钝化剂SF处理早晚稻根表铁膜中Fe含量分别降低8.7%~25.8%和12.2%~27.1%,根表铁膜中Mn含量分别升高0.8%~32.1%和3.8%~40.9%,根表铁膜中Cd含量分别提高6.4%~37.0%和1.5%~43.7%,根表铁膜中Ni含量分别提高7.3%~37.5%和11.7%~46.3%,根表铁膜中As含量分别降低2.6%~27.6%和3.8%~40.9%。水稻根表铁膜Fe含量与Cd含量显著负相关,与As含量显著正相关,与根Cd、Ni和As含量显著正相关(p0.05);根表铁膜Mn含量与Ni含量显著负相关,与根Cd和Ni含量显著负相关(p0.05)。SF处理通过影响根表铁膜及其Fe、Mn含量而影响水稻根表铁膜对Cd、Ni和As的吸附固定,进而影响水稻对其的吸收。(5)SF处理降低水稻对Cd、Ni和As的富集系数BAF(Bio-accumulation Factor),同时提高了水稻根到茎的Cd、Ni和As转运系数TF(Translocation Factor),对其他部位的转运系数有先降低后升高的作用。
【图文】：

海泡石,土壤,组配,生物炭

著提高 0.35 和 0.36 个单位，而单施铁锰复合氧化物处理土壤 pH 值并未显著提高能是因为海泡石和生物炭自身 pH 达到 9.07 和 10.27，而铁锰复合氧化物 pH 只有所致。与对照相比，所有钝化剂组配处理均在一定程度上提高了土壤 pH 值，其提度各不相同；组配处理 7、处理 8、处理 14 和处理 15 未显著提高土壤 pH 值，而其配处理显著提高土壤 pH 值；可见，当海泡石和生物炭分别与铁锰复合氧化物组配锰复合氧化物用量≥4 g·kg-1时，对土壤 pH 无影响。海泡石与铁锰复合氧化物组配处理土壤 pH 值低于单施海泡石处理、而高于单施铁锰复合氧化物处理，此 5 个处壤 pH 随着海泡石用量的减少而降低。海泡石与生物炭组配 5 个处理土壤 pH 均低施海泡石处理和单施铁锰复合氧化物处理，但无显著差异。铁锰复合氧化物与生物配 5 个处理土壤 pH 值高于单施铁锰复合氧化物处理，此 5 个处理土壤 pH 随着铁合氧化物用量的减少而提高。海泡石+铁锰复合氧化物+生物炭 3 者组配处理 19、 21、处理 23 和处理 25 土壤 pH 值均显著高于单施海泡石、铁锰复合氧化物和生物理，与对照相比，分别提升 0.49、0.44、0.44 和 0.46 个单位。

Cd含量,海泡石,生物炭,土壤

显著降低 39.9%和 31.9%，单施铁锰复合氧化物处理对土壤 CaCl2-Cd 含量略有差异不显著；可见，海泡石和生物炭在钝化土壤镉上效果显著、铁锰复合氧化壤镉效果不理想。与对照相比，所有钝化剂组配处理均显著降低土壤 CaCl2-C其降低幅度在 14.3%~39.7%之间。海泡石与铁锰复合氧化物 5 个组配处理土-Cd 含量均低于铁锰复合氧化物单施处理而高于海泡石单施处理；海泡石与生物5 个处理与其单施处理间 CaCl2-Cd 含量无显著差异；铁锰复合氧化物与生物炭个处理土壤 CaCl2-Cd 含量均低于铁锰复合氧化物单施处理；海泡石、铁锰复合生物炭三者组配处理 19 和处理 25 土壤 CaCl2-Cd 含量与海泡石和生物炭单施显著差异，与对照相比，其土壤 CaCl2-Cd 含量分别显著降低 31.7%和 32.0%。比，，土壤 CaCl2-Cd 含量降低幅度大于 30%的有：处理 1（39.9%）>处理 13（39.7%9（37.5%）>处理 11（35.5%）>处理 10（35.1%）>处理 12（33.6%）>处理 18（33.4%）25（32.0%）>处理 3（31.9%）>处理 19（31.7%）>处理 4（30.9%）。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X53

【参考文献】