改性褐煤对石灰性土壤团聚体组成及其铅、镉赋存形态的影响

发布时间：2017-05-17 23:08

  本文关键词：改性褐煤对石灰性土壤团聚体组成及其铅、镉赋存形态的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,土壤重金属污染修复成为热点话题。为能够较准确了解并修复豫西北某地土壤重金属污染,本研究以腐植酸丰富的云南昭通褐煤为原始材料,经过多种改性,研究制备成(褐煤基腐植酸、去矿化褐煤、荷钙褐煤、褐煤基活性炭、硝化褐煤、磺化褐煤、褐煤基腐植酸树脂、褐煤基腐植酸接枝共聚)8种改性材料,通过盆栽试验和土壤团聚体培养试验,研究施加改性材料对土壤中重金属生物有效性的影响和对土壤团聚体组成及其重金属赋存形态、含量的影响,充分认识重金属在土壤中的有效性及移动性机制和影响因素。研究表明:1.褐煤、腐植酸、去矿化、荷钙和活性炭显著降低了DTPA提取态Pb,随着添加量的增加,土壤中DTPA提取态Pb含量逐渐减少,除褐煤外,其显著降低的幅度分别是4.67%-7.97%、5.92%-11.46%、5.90%-11.80%和11.69%-26.43%;添加硝化、磺化、树脂和接枝共聚的土壤中DTPA提取态Pb含量随着添加量的增加而增加,其中树脂和接枝共聚显著提高了DTPA提取态Pb,分别提高了5.82%-32.12%和2.55%-24.76%。改性后比未改性褐煤显著降低或显著提高DTPA可提取态Pb,以活性炭处理降低最多,以树脂和接枝共聚处理增加最多。褐煤、腐植酸、去矿化、活性炭、接枝共聚随施用量增加,土壤中DTPA提取态Cd含量逐渐减少,其中活性炭和接枝共聚显著降低的幅度是5.41%-13.51%和5.18%-27.70%;硝化、磺化、树脂显著提高幅度分别是7.92%-20.13%、5.74%-21.05%和21.30%-44.63%。2.褐煤、腐植酸、去矿化、荷钙、活性炭和接枝共聚均能增加生菜地上部生物量,硝化、磺化和树脂处理降低生菜生物量。地上部生物量与土壤中DTPA提取态Pb、Cd含量呈负相关并随添加剂用量增加而增强。褐煤基材料可以显著地改变石灰性土壤中Pb、Cd的有效形态,显著降低生菜的生长量,但生菜地上部的Pb、Cd含量或积累量与土壤中DTPA提取态含量不存在正相关关系。几种修复剂对Pb、Cd的DTPA提取态的影响存在差别,在修复Pb、Cd复合污染的土壤时,应该选用有一致效果的修复剂。腐植酸、去矿化和活性炭对DTPA态Pb、Cd的作用一致,即均降低二者的有效态含量,腐植酸树脂均提高土壤Pb、Cd有效态含量。3.土壤pH和土壤有机质含量是影响土壤环境的重要因素,各褐煤基材料由于对土壤pH、土壤有机质含量造成一定的影响,从而影响土壤团聚体组成和土壤中重金属铅、镉形态转化。4.由土壤干筛法得,除荷钙处理外,其余处理均能显著减少0.053 mm粒级团聚体含量,褐煤、腐植酸、去矿化、硝化、磺化、树脂、接枝共聚处理均能增加土壤R_(0.25)含量,腐植酸、去矿化、树脂、接枝共聚处理显著增强土壤的机械稳定性;由土壤湿筛得,除树脂和接枝共聚处理外,土壤水稳性团聚体主要集中于1 mm粒级的水稳性团聚体,褐煤、腐植酸、去矿化、活性炭、硝化、树脂、接枝共聚处理均能增加土壤水稳性R_(0.25)含量,褐煤、腐植酸、去矿化、树脂、接枝共聚处理增强土壤的抗侵蚀能力。则,腐植酸、去矿化、树脂、接枝共聚处理增强土壤的机械稳定性和抗侵蚀能力。5.各褐煤基改良剂与土壤培养150天后,土壤中Pb形态分布为:铁锰氧化态碳酸盐结合态残渣态离子交换态弱有机态强有机态;土壤中Cd形态分布为:铁锰氧化态碳酸盐结合态离子交换态残渣态弱有机态强有机态。通过对施加5%改性材料各处理的0.25mm、0.053-0.25 mm、0.053 mm三种粒级水稳性团聚体含量及其重金属Pb、Cd富集情况进行分析,除荷钙、磺化处理外,其余处理水稳性团聚体团聚度和稳定性均有所提高;各处理0.25 mm和0.053 mm粒级水稳性团聚体Pb、Cd各提取态富集系数最大,0.053-0.25 mm粒级水稳性团聚体富集系数最小。施加腐植酸、去矿化、活性炭处理使0.25 mm和0.053 mm粒级水稳性团聚体上Pb、Cd的离子交换态、碳酸盐结合态含量减少,铁锰氧化态、弱有机态、强有机态、残渣态含量增加;施加去矿化、活性炭处理使0.053-0.25 mm粒级水稳性团聚体上Pb、Cd的离子交换态、碳酸盐结合态含量减少,铁锰氧化态、弱有机态、强有机态、残渣态含量增加。褐煤改性施入土壤后,对土壤团聚体组成及其重金属形态分布产生影响。通过对比,施加褐煤基腐植酸、去矿化褐煤对提高石灰性土壤团聚体的团聚度和稳定性,钝化重金属Pb、Cd效果最佳。
【关键词】：褐煤 修复 团聚体 重金属 石灰性土壤
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;S153
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-9
• 1 文献综述9-18
• 1.1 土壤团聚体9-12
• 1.1.1 土壤团聚体的形成9-10
• 1.1.2 土壤团聚体稳定性机制10
• 1.1.3 影响土壤团聚体稳定性的因素10-11
• 1.1.4 土壤团聚体与重金属赋存的研究进展11-12
• 1.2 土壤重金属污染与治理12-13
• 1.2.1 土壤重金属赋存形态12-13
• 1.2.2 土壤重金属污染治理13
• 1.3 褐煤及其改性材料对重金属吸附的研究13-16
• 1.4 研究的依据、目的及意义16-18
• 2 引言18-19
• 3 材料与方法19-25
• 3.1 试验材料19-20
• 3.1.1 供试土壤及品种19
• 3.1.2 褐煤及其改性材料的制备19-20
• 3.2 试验设计20
• 3.2.1 盆栽试验20
• 3.2.2 土壤团聚体分级提取20
• 3.3 技术路线20-21
• 3.4 测定方法21-23
• 3.4.1 重金属铅、镉DTPA有效态提取21
• 3.4.2 生菜铅、镉全量提取21-22
• 3.4.3 土壤团聚体提取22
• 3.4.4 重金属铅、镉形态分级22-23
• 3.4.5 重金属铅、镉测定23
• 3.4.6 土壤其他理化性状测定23
• 3.5 相关指标的计算方法23-24
• 3.6 数据分析24-25
• 4 结果与分析25-47
• 4.1 不同褐煤基材料对铅、镉生物有效性影响25-30
• 4.1.1 不同褐煤基材料对土壤DTPA提取态铅含量的影响25-26
• 4.1.2 不同褐煤基材料对土壤DTPA提取态镉含量的影响26-27
• 4.1.3 不同褐煤基材料对两种重金属DTPA提取态影响的异同27
• 4.1.4 不同褐煤基材料对生菜地上部生物量的影响27-28
• 4.1.5 不同褐煤基材料对生菜地上部铅、镉含量的影响28-29
• 4.1.6 土壤DTPA提取态铅镉含量与生菜地上部生物量和铅镉含量的相关性29-30
• 4.2 不同褐煤基材料对土壤团聚体及其重金属赋存形态的影响30-47
• 4.2.1 土壤pH和有机质含量30-31
• 4.2.2 土壤团聚体组成31-38
• 4.2.2.1 土壤团聚体分布31-33
• 4.2.2.2 土壤团聚体的稳定性33-34
• 4.2.2.3 土壤水稳性团聚体分布34-36
• 4.2.2.4 土壤水稳性团聚体的稳定性36-38
• 4.2.3 土壤各粒级团聚体中重金属铅、镉含量和形态分布38-47
• 4.2.3.1 土壤中铅、镉形态分布38-40
• 4.2.3.2 各粒级团聚体中铅、镉形态分布40-47
• 5 结论与讨论47-53
• 5.1 结论47-49
• 5.2 讨论49-53
• 参考文献53-63
• ABSTRACT63-65

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