五通桥西坝镇农田区土壤重金属迁移特征研究

发布时间：2020-07-09 13:25

【摘要】：土壤重金属是重要的环境污染物,具有危害人类健康和影响周期长的特点。土壤中重金属污染物的迁移过程、风险控制和修复已受到全社会的广泛关注。本文以五通桥区西坝镇农田区土壤为研究对象,运用地统计学方法、吸附实验、室内土柱淋滤和现场剖面试验等综合研究方法,探讨了研究区地质背景、农田区重金属空间分布特征、土壤对重金属的吸附特征和不同条件下土壤污染过程中重金属在土壤剖面中的垂直迁移累积及其分布特征,获得了以下成果:1.土壤重金属基本特征研究区土壤中重金属除As在局部区域富集以外,Cr、Cu、Zn、Cd和Pb含量均高于当地土壤背景值,5种重金属在土壤中累积具有普遍性。Cd含量的超标率最高达到100%,Cr、Cu、Zn和Pb的含量超标率不超过15%,无超标或超标不明显;研究区污染源的分布对重金属空间分布特征影响较大;相关性分析表明Cu、Cr、Zn源于同一来源和Pb、As、Cd源于同一来源的概率较高。2.不同土壤类型中重金属的吸附特征水稻田沙土和黄褐土对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的表观吸附量与时间成线性关系,表观吸附量随时间延长逐渐增加,黄褐土对3种离子的吸附能力均高于水稻田沙土。Langumir模型和Freundlich模型均能够较好的模拟Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)在土壤中的等温吸附过程,Temkin模型仅对Zn~(2+)和Cu~(2+)黄褐土吸附拟合效果较好。Langumir模型拟合表明:除Cu~(2+)外,沙土对Cd~(2+)和Zn~(2+)的亲和力均大于黄褐土;Freundlich模型表明:土壤对重金属离子的吸附反应是易于自发进行的非线性吸附。Cd~(2+)在黄褐土中的吸附率与pH成倒“S”型,在沙土中的吸附随pH增加而缓慢增加。Zn~(2+)和Cu~(2+)在pH为3~4之间吸附增加较快,在pH为4以后吸附随pH增加而缓慢增加。3.室内淋滤条件下重金属的淋溶特性季节性饱和带和常年非饱和带剖面中Cu、Zn和Cd的释放过程主要分为两个阶段,第一阶段是重金属快速释放期,在此期间,渗滤液内重金属浓度较高,释放速率不断降低,释放过程较快。第二阶段渗滤液中重金属浓度很低,累积释放量成规律性波动;土壤对重金属的吸附能力越强,则该重金属释放率越低。4.室内土柱淋滤和现场剖面试验重金属纵向分布特征现场剖面试验中剖面重金属含量受到土壤理化性质的影响,剖面中Cu的含量变化受到土壤的pH、有机质和容重共同影响,Zn含量与粉粒含量之间呈显著相关,Cd含量与土壤性质均未达到显著相关水平。室内土柱淋滤试验:常年非饱和带中Cu和Zn均未发生显著的迁移和累积,Cd在表层(0~20 cm)土壤中释放,随着淋滤液的进入在40 cm后重金属累积;季节性饱和带中Cu在0~20 cm发生迁移在20~40 cm富集,其他深度无明显变化,Zn在20~40 cm和40~60cm均产生富集,Cd在0~20cm释放后在20~40 cm富集,40cm后无明显变化。现场剖面试验:常年非饱和带中Cu在0~20 cm和20~40 cm重金属发生迁移,40cm后无明显变化,Zn在0~20 cm发生迁移,40~60 cm和60~80 cm富集,Cd在0~20cm迁移,20~40 cm和60~80 cm富集;季节性饱和带中Cu在表层迁移后,在20 cm以下不同部位均有富集,Zn在剖面分布与室内淋滤试验相似,Cd在表层重金属发生迁移,在40~60 cm和60~80 cm富集。
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

技术路线图,重金属,土柱模拟试验,等温吸附模型

3）土壤对重金属(Cu、Zn 和 Cd)的吸附特性：分析了典型农田土下重金属的吸附特性及其影响因素。确定了重金属在低浓度范围内模型、等温吸附模型以及 pH 对土壤重金属离子吸附的影响。4）降雨条件重金属在土壤中的迁移特征：采用室内土柱模拟试验实地剖面试验，通过模拟降雨条件下重金属在不同深度土壤中的淋，比较室内模拟和自然条件下重金属在土壤中淋溶特性差异，阐明深度的累积和迁移机制，为小尺度农田区重金属污染奠定理论基污染场地的风险评估提供有价值的理论依据。术路线据论文的研究内容，技术路线图如图 1-1 所示。

高速公路,四川省乐山市,陆路,桥区

第 2 章研究区概况.1 地理气候条件研究区位于四川省乐山市五通桥区南西（方位 253°），直距约 4.0 km 处。面 0.62 km2。该区位于西南交通要道，国道、省道交汇、陆路四通八达。紧邻五桥区西坝~石麟公路，经西坝镇水运码头，至五通桥约 5.0 km，五通桥至乐山 25 km，研究区西部紧靠成渝环线高速公路，北部有五通与乐宜高速公路连接线公路，交通非常方便。

气象要素图

春季湿润多雨，气候回升较快，但常出现“倒春寒”现象；夏季是降水的中时期，多洪涝灾害；秋季温度降低较快，常为阴雨天气；冬季气温低且少雨，干旱灾害。洪涝和干旱灾害均给当地民众造成了严重的损失。研究区年均降雨为 1264.2 mm，年平均蒸发量为 1076.1 mm，蒸发量和降雨量随季节变化，依为夏季、秋季、春季和冬季。年平均气温约为 18.8 ℃，7 月温度最高约为 38℃；低气温约为-2.2℃，多出现在 1 月份（见表 2-1，图 2-2）。表 2-1 研究区气象资料多年平均值一览表 1 月 2 月 3 月 4 月 5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10 月 11月 127.1 8.8 12.9 18.0 21.8 24.1 25.9 25.8 21.9 17.8 13.5 8)16.8 23.3 41.1 80.9 98.4 154.5 276.4 298.6 162.9 65.5 34.1 11)33.4 41.5 74.4 116.4 148.4 134.8 148.5 145.4 90.8 63.0 46.6 32

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