改良剂对重金属污染土壤的稳定化修复效果及健康风险评估

发布时间：2017-08-10 00:13

  本文关键词：改良剂对重金属污染土壤的稳定化修复效果及健康风险评估

  更多相关文章： 改良剂 稳定化 重金属 生物可给性 健康风险

【摘要】：我国工农业的迅猛发展使农田土壤重金属污染日益严重,对生态环境及人体健康造成严重威胁,因此,亟需对污染土壤进行修复。固化稳定化技术是一种治理重金属污染土壤的有效方法,国内外很多学者在改良剂的筛选和研发、稳定化效果的评估等方面做了大量研究,但在长时间跟踪监测改良剂修复效率及人体健康环境风险评估方面研究不多,尤其是关注长期修复后土壤重金属稳定化效果的研究更少。基于此,本文针对贵溪冶炼厂周边重金属污染农田土壤,采用稳定化技术研究了木炭、磷灰石、石灰三种不同改良剂对污染土壤的长期修复效果。采用TCLP(Toxicity Characteristic Leaching Procedure、SPLP(Synthetic Precipitation Leaching Procedure)、CaCl2浸提方法研究了2010-2014年修复后土壤相关理化性质及重金属Cu、Cd的可浸出性、有效态含量变化。利用in vitro法模拟人体胃液环境,计算人体胃液中溶解的重金属Cu、Cd量及生物可给性。运用人体健康风险评估模型计算成人、儿童对重金属Cu、Cd的日均摄入量,风险系数,进而对人体健康进行风险评估。另外,分析了人体胃液中重金属含量与土壤相关理化性质及浸提态重金属含量的相关性,并运用多元逐步线性回归方程确定影响胃液中重金属吸收量的关键因子,为选择适宜的改良剂进行土壤修复提供了理论依据。主要研究结果如下：(1)改良剂的添加显著提高了土壤pH,三种改良剂提高土壤pH的效果为磷灰石石灰木炭,但随着时间的推移土壤pH逐渐降低；土壤有机质含量在加入改良剂后也有不同程度的提高,其中木炭的处理效果最为明显,与磷灰石、石灰之间存在显著性差异；土壤交换性酸和铝的含量与土壤pH呈显著负相关,不同年限交换性酸和铝含量呈现先降低后增加的变化趋势。(2)比较三种不同浸提方法提取土壤重金属铜、镉有效态含量,结果均为改良剂处理组重金属浸出量显著低于对照组,取得较好的修复效果。三种浸提方法表明不同改良剂对Cu的修复效果具有一致性,即磷灰石石灰木炭；CaCl2浸提法得出改良剂对镉的修复效果与铜有相同规律,但TCLP、SPLP浸提法得出改良剂对镉的修复效果与CaCl2浸提法存在差异,不同改良剂对镉的修复效果为石灰磷灰石木炭。另外,不同处理组土壤重金属的浸出含量均呈逐年增长趋势,说明改良剂有一定的修复年限,当修复效率降低时,需要重新添加改良剂。(3)不同处理组人体胃液中铜、镉的溶解量,生物可给性及日均摄入量存在显著性差异,三个指标均是铜显著大于镉,说明铜更易被人体吸收,对人体健康产生危害。另外,从不同处理组来看,这三个指标均是改良剂处理组显著低于对照组,说明了改良剂钝化土壤重金属短期内取得良好的效果,降低了对人体健康风险。从不同年份来看,这些指标均有上升趋势,对人体健康威胁又逐渐增大,需要重新添加改良剂钝化重金属。研究区域中Cd的风险系数(HQ)显著小于Cu,两种重金属的风险系数均小于1,对人群不会带来健康风险,但需要关注的是不论对哪种重金属而言,儿童的风险系数均大于成人。(4)相关性分析结果表明：胃液中重金属Cu含量与交换性酸、铝均呈显著相关,Cd含量亦与交换性酸、铝显著相关,相关系数分别为0.860、0.815和0.852、0.795；胃液中Cu、Cd含量与pH呈显著负相关,相关系数分别为-0.948、-0.916。多元逐步线性回归方程表明pH是影响人体胃液重金属含量的关键因素。表明了在运用稳定化方法修复酸性污染土壤时宜选用能显著提高土壤pH,并能够持久地降低土壤重金属有效活性的改良剂,这为选择适宜的改良剂提供了理论依据。(5)总体上改良剂对重金属的稳定化效果会随时间推移持续降低,但是磷灰石在降低Cu和Cd有效态、交换态和生物可给性方面具有更好的效果。与石灰、木炭相比,磷灰石的修复效率更具持久性,该研究结果将为重金属污染土壤的长期稳定化修复风险管控提供理论指导。
【关键词】：改良剂 稳定化 重金属 生物可给性 健康风险
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X53;X825
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-26
• 1.1 农田土壤重金属污染物来源、现状及危害14-16
• 1.1.1 农田重金属污染来源14-15
• 1.1.2 农田重金属污染现状15
• 1.1.3 重金属污染危害15-16
• 1.2 土壤重金属污染修复技术16-21
• 1.2.1 物理修复17-18
• 1.2.2 化学修复18
• 1.2.3 生物修复18-19
• 1.2.4 修复技术比较19-21
• 1.3 农田土壤重金属固化/稳定化技术21-22
• 1.3.1 农田重金属污染的治理措施21
• 1.3.2 固定稳定化技术中改良剂的分类21-22
• 1.4 本文选题背景、研究意义以及技术路线22-26
• 1.4.1 本研究选题背景22-24
• 1.4.2 固定稳定化技术重点运用范围及本研究意义24-25
• 1.4.3 技术路线25-26
• 2 试验材料与方法26-30
• 2.1 供试材料26
• 2.2 试验设计26
• 2.3 试验方法26-27
• 2.4 人体健康评估方法27-28
• 2.5 数据处理28-30
• 3 土壤重金属活性变化30-40
• 3.1 土壤基本理化性质变化30-33
• 3.1.1 不同年限土壤pH变化30-31
• 3.1.2 不同年限土壤有机碳变化31-32
• 3.1.3 不同年限土壤其它理化性质变化32-33
• 3.2 不同年限土壤重金属生物有效性变化33-40
• 3.2.1 CaCl_2浸提方法分析土壤生物有效态重金属含量变化33-35
• 3.2.2 TCLP浸提方法分析土壤可浸出性重金属含量变化35-37
• 3.2.3 SPLP浸提方法分析土壤可浸出性重金属含量变化37-40
• 4 人体健康风险评估40-50
• 4.1 不同年限人体胃液吸收重金属含量变化40-41
• 4.2 不同年限重金属可给性及日均摄入量变化41-43
• 4.3 不同年限风险系数(HQ)变化43-45
• 4.4 胃液重金属含量与土壤理化性质及有效态重金属含量相关性分析45-48
• 4.5 回归分析48-50
• 5 结论与展望50-52
• 5.1 结论50-51
• 5.2 展望51-52
• 参考文献52-58
• 致谢58-60
• 作者简介60

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本文编号：647960