红壤中自由态重金属的模型预测与优化

发布时间：2018-06-18 21:09

本文选题：非稳态重金属 + 自由态重金属　；参考：《华中农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：污水灌溉、重金属大气沉降、农药化肥使用和工业污泥及生活垃圾堆肥施用等人类生产活动令土壤重金属污染现象已经成为我国土壤的一种常态。土壤中重金属的生物有效性和毒性不仅与总量有关,更与土壤中重金属的形态相关。本研究中采用多表面模型(Multi-surface model)预测的方法,预测土壤中非稳态重金属形态,并采用道南膜技术(Donnan membrane technique,DMT)测定土壤中自由态重金属浓度,检验模型预测准确性。通过模型优化,预测了红壤中几种重金属形态,提高模型对我国南方高氧化铁含量土壤的适用性。主要研究结果如下:1.Multi-surface模型的默认参数预测结果与供试土壤溶液中自由态锌、铜、镉的浓度实际测定值较一致,而对自由态铅的预测值与测定值则相差较大。模型预测值与测定值间的平均偏差分别为锌:0.12 log M、铜:0.34 log M、镉:0.05 log M。而模型对于自由态铅的预测值存在过高预测的现象,预测值与测定值间的平均偏差为0.81 log M。2.优化NICA-Donnan模型中的n、log KPb值和考虑土壤中氧化锰的贡献后,Multi-surface模型对铅的预测结果得到较大改善。优化NICA-Donnan模型中的n值对自由态铅浓度的预测值影响较小,优化n值下的模型预测值向下偏移约0.01 log M,而优化log KPb值对凉桥土样的校准效果更为明显,优化log KPb1和log KPb2后模型对凉桥土样的自由态铅浓度的预测值均向下偏移0.28 log M~0.41 log M和0.34 log M~0.41 log M,优化log KPb对铁屎岭旱地的预测结果几乎无影响。在模型框架中考虑氧化锰对铅的吸附后,模型对自由态铅的预测进一步改善,自由态铅的模型预测值与测定值之间的偏差范围0.05 log M~0.29 log M,平均偏差为0.21log M。针对铅进行模型优化后,对其它重金属的影响不大,锌、铜、镉的平均偏差分别为0.18 log M,0.36 log M和0.08 log M。3.Multi-surface模型可进一步预测土壤中溶解态重金属。溶解态锌、铅、铜、镉的预测值与测定值的偏差范围分别为0.14 log M~0.36 log M、0.01~0.46log M、0.07 log M~0.25 log M、0 log M~0.24 log M,对应的平均偏差分别为0.28log M,0.13 log M、0.17 log M、0.09 log M。模型预测中0.1%~0.4%Zn,0.9%~4%Pb,4.7%~13.8%Cd,2.9%~4%Cu与溶解态有机质络合。4.Multi-surface模型对重金属锌、铜、镉和铅形态预测的结果表明土壤中有机质、晶型铁对重金属锌、铜、镉的吸附作用明显,而土壤中氧化锰的含量对铅的吸附影响较大。晶型铁对锌的吸附贡献在80%以上,其次是有机质对锌的吸附,贡献占比在0.4%~13.3%,其它吸附质的贡献较小;有机质是铜的主要的吸附质(52%~81%),晶型铁矿物的吸附贡献(19%~47%)也很重要;有机质对镉的吸附依旧明显(4.1%~71%),晶型铁和粘土矿物的吸附贡献分别为8.7%~40%和3.5%~69%;p H值更低凉桥土样中,有机质对铅吸附相对贡献更高(17%~89%),而在高p H值得铁屎岭土样中,氧化铁的贡献(14%~43%)更为显著,氧化锰对于Pb吸附的贡献占比在3%~80%。5.不同重金属对p H值变化的敏感性由大到小分别为:PbCuZnCd。
[Abstract]:The results are as follows : 1 . The average deviation between the predicted value and the measured value is 0.28log M ~ 0.41 log M and 0.34 log M ~ 0.41 log M , and the optimum value of log KPb is 0 . 34 log M ~ 0 . 41 log M . The results of the prediction of Zn , Cu , Cd and Pb in the soil were 0 . 14 log M ~ 0 . 36 log M , 0 . 9 % ~ 4 % Pb , 0 . 07 log M ~ 0 . 25 log M , 0 log M ~ 0 . 09 log M . Organic matter is the main adsorption mass ( 52 % ~ 81 % ) of copper , and the adsorption contribution ( 19 % ~ 47 % ) of crystalline iron minerals is also important ; the adsorption of organic matter to cadmium is still obvious ( 4.1 % ~ 71 % ) , the contribution of organic matter to Pb adsorption is higher ( 17 % ~ 89 % ) , and the contribution of organic matter to Pb adsorption ( 14 % ~ 43 % ) is more remarkable . The sensitivity of manganese oxide to Pb adsorption is 3 % ~ 80 % . 5 . The sensitivity of different heavy metals to p - H value change is from large to small : PbCuZnCd .
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X53

【参考文献】