【摘要】：铅是土壤环境中常见的重金属污染物之一,其修复已成为全球最受关注的环境问题之一。本研究以红壤和黄棕壤为载体,研究了草酸和含磷物质对土壤吸附解吸铅的影响,通过去离子水提取、Ca Cl2提取、毒性淋溶提取(TCLP提取法)和BCR连续提取法探讨了草酸、含磷物质的用量、培养时间及含磷物质的种类对土壤中铅的生物有效性及形态转化的影响。同时测定了几种低分子有机酸对含磷物质(PR、APR、MPR、HAP、Fe PO4)固定溶液中Pb2+的影响,通过XRD、SEM/EDS等技术探讨其相互作用机理。主要结果如下:1.等温吸附试验结果表明草酸和含磷物质均能促进两种土壤对Pb的固定,其中草酸活化磷矿粉(APR)系列效果最明显,且含磷物质和草酸配合施用效果优于含磷物质单独施用。草酸和含磷物质处理后土壤对Pb的吸附作用除了离子交换作用以外,还可与土壤溶液中的OH-、CO32-和PO43-等发生沉淀反应、有机酸根离子发生络合反应及铁铝氧化物的专性吸附。两土壤各处理等温吸附铅后,在0.298,0.295和0.288 nm处有明显的衍射峰,意味着磷氯铅矿[Pb5(PO4)3Cl]生成。2.室内模拟培养试验结果表明,随着培养时间的延长和P:Pb摩尔比的增加,两种土壤去离子水、Ca Cl2和TCLP提取态Pb均显著降低。培养到第120天时,APR,HAP和HAP+OA处理红壤水溶态铅低于检测下限,且TC LP-Pb低于5 mg L-1的国际标准。对于黄棕壤而言,草酸均显著增加了水溶态铅和有效态铅,但培养第49天后,较CK分别降低了84.2%和58.1%。培养480天后,TCLP-Pb的浓度在0-1.55 mg L-1之间,远低于国际标准5 mg L-1。BCR分析结果表明:土壤中Pb的形态以酸提取态和可还原态铅为主。草酸活化磷矿粉在修复铅污染土壤是最有效的,其次是草酸和难溶性含磷物质配合施用,均显著降低了铅的生物有效性。3.盆栽试验结果表明所有含磷物质均降低了小白菜地上和地下部的Pb含量;小白菜地上和地下部分Pb含量与土壤可交换态Pb含量均成极显著相关。高P:Pb摩尔比的KH2PO4处理可显著增加土壤速效磷,具有一定的环境风险,对于缺磷的外源铅污染土壤,可以施用较低P:Pb摩尔比的KH2PO4或较高P:Pb摩尔比难溶性磷(APR)。四种含磷物质都显著降低土壤水溶态、Ca Cl2、TCLP提取态铅含量,其中水溶态铅降低效果依次为:APRPRHAPKH2PO4CK,而Ca Cl2和TCLP提取铅效果均为:APRKH2PO4HAPPRCK。加入的Pb在土壤中主要以酸提取态和可还原态存在,相对百分比分别达到28%-38%和52%-58%。APR处理将非残渣态铅转化为残渣态铅的效果最显著。4.几种含磷物质对Pb2+的固定顺序为:HAPMPRAPRFe PO4PR。有机酸促进PR和Fe PO4固定Pb2+的影响机理可能有:一是有机酸促进PR溶解释放更多的磷酸根,直接与Pb2+反应生成磷酸铅沉淀;二是有机酸以PR为载体,在PR表面形成重金属-有机酸-吸附剂三元络合物。柠檬酸和乙酸抑制APR、MPR和HAP对Pb2+的固定,但是草酸明显促进磷对Pb的固定。若体系中有充足的磷存在时,溶液中的Pb2+更易生成稳定性高的磷酸铅类物质。低浓度的有机酸对APR,MPR和HAP固定铅没有影响,而高浓度的有机酸(除草酸外)明显抑制APR,MPR和HAP对Pb2+的固定。p H主要影响磷灰石的溶解过程,含磷物质的溶解是控制反应的主要机制。溶解的速度越快,释放的磷越多,对Pb2+的固定能力越强。草酸对含磷物质固定Pb2+不受溶液p H的影响。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53
【参考文献】
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2659065
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