淹水条件下赤铁矿对HAP钝化土壤铜镉的影响

发布时间：2020-08-05 21:44

【摘要】：当前受重金属污染的南方水稻土面积逐步扩大,情况越来越不容乐观。因南方水稻土壤中富含大量的铁氧化物,尤其是赤铁矿,会与当前广泛使用的含磷修复材料发生相互作用,从而影响其对污染土壤的修复效果。因此,本论文采用空白、单一赤铁矿、单一羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)、赤铁矿与羟基磷灰石混合四种不同的处理方式对已被重金属Cu、Cd污染的水稻土进行处理并模拟淹水培养。单一赤铁矿处理组和混合添加剂处理组同时设置了1%、3%和5%的赤铁矿添加量三种组别。并运用Visual MINTEQ软件评估培养过程中土壤重金属污染物的形成和迁移以及通过小麦培养实验评价其修复效果,通过化学分析方法测定重金属及土壤铁、磷元素各形态的变化,主要结果如下:(1)三组实验处理都可以降低土壤孔隙水Cu、Cd的含量,其中混合添加剂处理效果最好,还可以有效的降低其P含量,减少富营养化风险。(2)相关性分析表明土壤孔隙水Cu、Cd的活性主要是受到土壤pH控制为主;Visual MINTEQ模型计算表明了Cu、Cd的离子活度与任何沉淀无关。两者结合说明了土壤重金属Cu、Cd的固定机制可能为表面吸附作用。(3)HAP的添加可以大幅度降低土壤中活性最强的离子交换态Cu、Cd含量,并使其向中度活性和稳定态转化,从而减少土壤重金属Cu、Cd的活性。而赤铁矿的添加可以降低Cu的活性,但对Cd的影响并不明显。而且,随着赤铁矿添加比例的升高,土壤中游离态氧化铁和晶质氧化铁含量也逐渐升高,但无定型铁氧化物含量没有明显的变化。同时赤铁矿的添加能够降低土壤活性磷含量,使土壤P向稳定态转化。(4)小麦培养实验结果表明:单一HAP处理组的小麦发芽率最高(100%),混合添加剂处理组的小麦根伸长抑制率最低(64.01%)。四组处理小麦植株体内的Cu、Cd含量高低顺序都为:空白单一赤铁矿处理单一HAP处理混合添加剂处理,且赤铁矿含量越高其处理效果越好,小麦植株体内Cu、Cd含量越低。图[20]表[13]参[97]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X53
【图文】：

土壤孔隙,采集器,羟基磷灰石,赤铁矿

第 2 章实验材料与方法表 4 处理组的实验设置Table 4 Experimental settings for each treatment土壤/g 赤铁矿/g 羟基磷灰石/g 500g 0(0%) 0(0%) 500g 5(1%) 0(0%) 500g 15(3%) 0(0%) 500g 25(5%) 0(0%) 500g 0(0%) 2.5(0.5%) 500g 5(1%) 2.5(0.5%) 500g 15(3%) 2.5(0.5%) 500g 25(5%) 2.5(0.5%)

淹水培养,实验装置,测定仪器,测定项目

pH 输入到模型 Visual MINTEQ，进行计算，实验所需要测定的如表 5 所示，选取重金属主要可能存在的化合物或沉淀的 SI(矿值进行绘图。培养结束后，采集土壤进行风干并过筛待进一步分析见图 5。表 5 测定项目和测定仪器Table 5 Determination items and Experimental apparatus测定项目测定仪器土壤间隙液 pH 值 pH 计测定溶解性有机碳总有机碳分析仪测定阴离子 F-，Cl-，NO3-，SO42-离子色谱分析仪测定离子 Fe2+，Al3+，Mg2+，Ca2+电感耦合等离子体原子发射光谱法水溶态 Cu、Cd 火焰/石墨炉原子吸收分光光度计水溶态 P 可见光分光光度计测定

土壤孔隙,赤铁矿,土壤水,添加剂

浞直鸲悦扛龃鐚淼牡?14、28、42 天采集土壤孔隙液(见图8)，并测定其水溶液中的重金属 Cu、Cd 以及 P 含量。测定结果如图 9 所示；图 8 培养期间定期采集土壤孔隙液Figure.8 Collecting soil pore solution regularly in culture淹水培养期间土壤溶液中的 Cu、Cd 含量变化测定结果(见图 9A、图 9B)显示：不论是单一赤铁矿、单一 HAP 处理还是混合添加剂处理，土壤溶液中的 Cu、Cd 含量均随着时间变化而逐渐降低，单一赤铁矿处理和混合添加剂处理的样品中，随着赤铁矿添加量增加，其对土壤水溶液中的 Cu、Cd 含量的降低效果越好，且混合添加剂处理的效果最明显，以第 42 天 5%单一赤铁矿处理、单一 HAP 处理和 5%赤铁矿加 HAP 混合添加剂处理为例，单一赤铁矿处理土壤水溶液中的Cu、Cd 含量各降至 0.30mg/L、1.50μg/L,相比于空白各降低了 2.31mg/L、26.86μg/L；单一 HAP 处理土壤水溶液中的 Cu、Cd 含量在第 42 天比空白各降低了2.25mg/L、27.6μg/L，从图中不难看出，5%赤铁矿加 HAP 混合添加剂处理的效果最为显著，土壤水溶液中的 Cu、Cd 含量均为最低

【参考文献】