DGT评估土壤重金属镉钝化材料效能研究

发布时间：2020-05-30 07:36

【摘要】：由于工业的快速发展、农业化肥的过量使用以及人类活动的介入,农业土壤重金属污染日益严重,导致农产品质量安全风险超标,给人体健康带来极大危害。化学钝化修复技术具有修复速度快,操作简单,经济成本低等优点,是目前重金属污染土壤修复研究的热点之一。钝化材料筛选是土壤钝化修复技术的重要环节,而目前对于钝化材料的筛选方式主要为大田试验验证,其年际时间长,且受大田环境因子变化影响大,人力物力的消耗高,数据可靠性不足。本研究提出了一种基于DGT技术室内模拟与盆栽实验验证相结合的技术方案,建立了一套便捷高效、成本低廉、性能可靠并可批量筛选重金属钝化材料的方法。主要研究结果如下:1.Cd在LDH-DGT扩散相中的扩散系数为5.66E-06cm~2/s,且基本不受pH及离子强度的影响。研究结果表明,结合相对Cd具有较高的吸附容量,吸附速率快,适应较广的pH范围和离子强度范围,在1mol/L硝酸下全效解离等特点,可满足梯度扩散薄膜技术理论假设,适应本实验中对于钝化材料筛选的需求。2.梯度扩散薄膜技术可以有效指示不同处理下重金属有效态Cd的变化及差异性,对比实验结果表明,两种实验土壤中,巯基改性坡缕石和蚕沙对Cd的钝化效果均最优。Zn-Fe-LDH和碳酸钙次之,猪粪和生物炭效果最弱,且后4种材料在两种不同土壤中的钝化效果也有一定的差异。综合对比评估参数,优先选择3项指标作为优良钝化剂的初评指标,即C_(DGT)5μg/L,钝化速率50%,钝化持续时间90天。基于梯度扩散薄膜技术计算重金属钝化过程中动力学参数、有效态总量及离子态和易解离络合态组分之间的变化。结果表明:DGT技术不仅能反映钝化过程Cd有效态的变化,还可表征重金属钝化过程的有效态不同组分间的变化,这有利于更全面了解钝化材料施入土壤后钝化过程的差异性。综合实验结果分析表明,C_(DGT)变化趋势与重金属有效态总量的变化有很好的异同性。3.不同钝化剂处理下土壤中稻米Cd含量变化态势和室内钝化试验数据分析结果较为一致,含Fe的钝化材料会改变水稻根系微生态环境,检测参数中增加C_(DGT-Fe)这一指标,可有效表征Fe对稻米富集Cd的影响。综上所述:以DGT技术为核心,采用室内模拟实验辅以盆栽验证实验,可有效批量筛选重金属钝化材料,从而避免大田实验的弊端,提升钝化材料筛选的效能。
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土壤重金属污染

沈阳农业大学硕士论文题最为突出。工矿业生产产生的粉尘、气体和含有镉元素的机经过干湿沉降、重力沉降等自然沉降方式进入农田土壤环境(秦流灌溉已逐步成为农田 Cd 污染的第二个重要来源（Chen W，，国工业污水和生活废水的排放量日益增加，处理不当和未经过环境中，致使农田灌溉水中 Cd 元素的含量增加，使土壤环境，污染耕地土壤。水稻等是易吸收 Cd 的农作物之一，稻田 Cd全，对人体健康造成潜在风险（Brus D J，2009）。受污染的土长过程中通过根系吸收土壤中 Cd，并转运至植物可食用部分，（Li Z，2005）。Cd 含量超标的农产品进入人体后，在人体内不健康(李学鹏，2008)。

溶液,扩散系数,扩散相,变异系数

图 2-1 不同浓度溶液中 LDH-DGT 提取 Cd 的量Fig2-1 LDH-DGT Extraction of Cd in Different Solubility Solutions系数计算公式 1（丁世明，2007），计算重金属离子在 LDH-D系数，DDGT。通过与已知扩散系数的比较，来确定此 LDH-D性。lope·Δg / C·A·60 （1）DGT为重金属离子在 LDH-DGT 扩散相中的扩散系数；slope 为间的线性斜率；Δg 为 LDH-DGT 扩散相厚度； A 为 LDH-DC 为配制的水溶液浓度。算，得到 25 ℃ 条件下，溶液中 Cd 的扩散系数s-1,5.48E-06 和 5.83E-06 cm2·s-1，其平均值和标准差分别为17，变异系数为 3.1%，为弱变异。说明浓度的变化对变异系数扩散膜的扩散系数也基本与兰卡斯特大学所计算的扩散系数一
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X196

【参考文献】