不锈钢尾渣修复剂对铅污染土壤的作用效果研究

发布时间：2020-06-20 10:13

【摘要】：不锈钢尾渣是炼钢过程中产生的副产品,排放量较大,在我国资源化利用率较低,常作为废弃物堆存,造成了极大的资源浪费和环境治理压力。因此,不锈钢尾渣的资源化利用备受社会各界关注。不锈钢尾渣中含有大量对土壤及植物生长有益的钙、硅、铁、镁、钾、钠等有益元素,且不锈钢尾渣含有的CaO和硅酸盐类等成分均对土壤重金属有固定效果。将不锈钢尾渣用于重金属污染土壤修复是钢渣综合利用的有效途径,可在减轻钢铁企业发展压力的同时治理环境,产生可观的社会、环境和经济效益。目前将不锈钢尾渣应用于重金属污染土壤修复的研究较少。本文将不锈钢尾渣分别与煤质腐植酸、醋糟、玉米秸秆、天然沸石等材料以不同比例混合制得土壤修复剂,通过室内土壤培养试验比较不同配比的修复剂对铅污染土壤的修复效果,筛选出不锈钢尾渣修复剂的最佳配比；通过土柱淋溶试验研究模拟降雨条件下,不锈钢尾渣修复剂对铅污染土壤中铅的形态及分布的影响；通过盆栽试验研究不锈钢尾渣修复剂对铅污染土壤中黑麦草生长以及土壤理化性质的影响。探讨将不锈钢尾渣应用于修复重金属污染土壤的可行性,为不锈钢尾渣的有效资源化利用及重金属污染土壤修复提供理论及技术支撑。主要研究结果如下：(1)试验中所用的5种材料中,不锈钢尾渣、煤质腐植酸以及醋糟均能有效降低铅污染土壤中有效铅含量,较未施加修复材料的处理分别降低了28.24%、47.30%、24.60%；与不同配比的不锈钢尾渣/醋糟、不锈钢尾渣/玉米秸秆和不锈钢尾渣/天然沸石相比,不锈钢尾渣/煤质腐植酸对铅污染土壤的修复效果最好,其中不锈钢尾渣比例为20%、40%、60%时,土壤中有效铅含量较对照分别降低了38.65%、37.97%、34.32%。因此,在不同材料和配比的不锈钢尾渣修复剂中,不锈钢尾渣比例为20%的不锈钢尾渣／煤质腐植酸对铅污染土壤的修复效果最佳。(2)模拟降雨条件下,在未施加修复剂处理中,铅的形态分布为：Fe-Mn氧化物结合态碳酸盐结合态残渣态可交换态有机物结合态。施加修复剂后,同层土壤中,随着修复剂中不锈钢尾渣比例的增大,可交换态铅含量无显著变化,碳酸盐结合态铅含量逐渐降低,Fe-Mn氧化物结合态铅逐渐增加、有机物结合态及残渣态铅含量逐渐降低。各配比的不锈钢尾渣修复剂均未对土壤可交换态铅产生显著影响；能够促进碳酸盐结合态铅向Fe-Mn氧化物结合态、有机物结合态及残渣态转化,从而降低污染土壤土壤中铅的生物有效性。各形态铅在不同土层中的变化规律一致。(3)施加不锈钢尾渣修复剂(不锈钢尾渣／煤质腐植酸,不锈钢尾渣比例20%)能够升高土壤pH值,增加土壤有机质和阳离子交换量,且增加幅度随着施加量的增加而增大；能有效增强铅污染土壤对铅的固定作用。(4)黑麦草对铅有较好的耐受和吸收性能,修复剂的施用可有效降低黑麦草地上部对铅的吸收。(5)修复剂施用量对铅污染土壤中黑麦草地上部干生物量的影响因铅污染浓度的不同而呈现不同的规律。具体表现为：1%的修复剂施加对125mg/kg铅污染土壤中黑麦草地上部干生物量未产生显著影响,但能够使500mg/kg铅污染土壤中黑麦草地上部干生物量增加,使1000mg/kg铅污染土壤中黑麦草地上部干生物量降低。2%和5%的修复剂施加会使生长在三种铅浓度水平下(125mg/kg、500mg/kg、 1000mg/kg)铅污染土壤上的黑麦草地上部干生物量降低；修复剂施用量为1%、2%及5%时均可有效增加高浓度铅污染土壤(2000mg/kg)中黑麦草地上部干生物量。(6)在低浓度铅污染(125 mg/kg)水平下,不锈钢尾渣修复剂对黑麦草叶片SOD活性起一定的抑制作用；在高浓度铅污染(2000 mg/kg)水平下,不锈钢尾渣修复剂则对其起到激活作用,可有效清除高浓度铅污染条件下黑麦草叶片内过多的超氧阴离子,减轻铅胁迫。在未污染土壤中以及中浓度铅污染(500 mg/kg)水平下,施加适量(2%)不锈钢尾渣修复剂可以激活黑麦草叶片SOD活性,增强黑麦草抗性,过度施加(5%)则会抑制叶片SOD活性,降低黑麦草对逆境的抗性。(7)在未污染土壤中施加不锈钢尾渣修复剂能够有效提高黑麦草叶片POD活性,增强黑麦草的抗性；在较高铅胁迫水平(1000.2000 mg/kg)下,施加少量(1%～2%)不锈钢尾渣修复剂能够激活黑麦草叶片POD活性,施加量较多(5%)时,不锈钢尾渣修复剂对黑麦草叶片POD活性有一定抑制作用。(8)适量(1%～2%)不锈钢尾渣修复剂能够在一定程度上减轻黑麦草叶片细胞老化程度,缓解铅对黑麦草的胁迫；过量(5%)施加不锈钢尾渣修复剂会促进细胞老化。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X757;X53

【参考文献】