添加秸稈對污染土壤重金屬活度的影響及對水體重金屬的吸附效應(yīng)

【摘要】： 我國工業(yè)化、城市化進(jìn)程的加快,交通運輸業(yè)的快速發(fā)展以及向農(nóng)田投入大量化肥、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì),土壤及水體重金屬污染日益嚴(yán)重。探討污染土壤與水體中重金屬活度的影響因素與調(diào)控措施對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)具有重要意義。作物秸稈資源來源豐富,且數(shù)量巨大,但目前我國秸稈資源未能得到充分利用。許多研究已經(jīng)證實,土壤溶解性有機(jī)碳(DOC)可以通過絡(luò)合/螯合作用促進(jìn)土壤重金屬的溶出,而農(nóng)田施用秸稈后因其在腐解過程中可產(chǎn)生大量中間產(chǎn)物,成為DOC的重要來源。但目前針對施用秸稈對土壤重金屬溶出的影響及其與DOC間的關(guān)系報道甚少。此外,秸稈自身帶有可與重金屬結(jié)合的活性基團(tuán),其對水體重金屬的吸附效應(yīng)尚未見相關(guān)的研究報道。本文以油菜、小麥、水稻等秸稈為材料,研究了添加秸稈對人工模擬的單一重金屬元素污染中重金屬元素鎘、銅活度以及溶解性有機(jī)碳(DOC)濃度的影響,并深入研究不同秸稈類型對土壤中重金屬活度影響的差異,從污染土壤中重金屬活度與DOC間的關(guān)系探討造成該差異的原因,以期為秸稈還田的生態(tài)風(fēng)險評價及合理施用秸稈提供依據(jù)。此外,本試驗嘗試?yán)米魑?油菜)秸稈直接吸附水體中的重金屬元素,以探討將作物秸稈用于重金屬污染水體處理的可行性。主要研究結(jié)果如下: (1)添加秸稈可明顯促進(jìn)土壤中重金屬元素鎘和銅的溶出,且隨著秸稈加入量的增加,土壤溶液中的重金屬元素濃度也增加。土壤溶液中DOC濃度也隨秸稈加入量的增加而顯著提高。相關(guān)分析表明污染土壤銅、鎘的溶出與DOC間存在極顯著的線性正相關(guān)關(guān)系,初步表明添加秸稈是通過增加土壤中DOC含量而促進(jìn)污染土壤中重金屬溶出的。 (2) EDTA對污染土壤中重金屬有極好的溶出效果,特別是對銅的溶出效果遠(yuǎn)好于對鎘的溶出效果。但另一方面也會加快對土壤中營養(yǎng)元素的流失,不利于對污染土壤的長久治理。 (3)小麥秸稈和水稻秸稈可以明顯促進(jìn)污染土壤中重金屬鎘和銅的溶出。但兩處理間土壤溶液中銅、鎘濃度的變化趨勢存在差異。小麥秸稈處理污染土壤中銅、鎘濃度的峰值出現(xiàn)在淹水培養(yǎng)的第5天,而水稻秸稈處理污染土壤中重金屬峰值濃度出現(xiàn)在第3天。達(dá)到最大值后兩種秸稈處理的污染土壤中重金屬元素都呈現(xiàn)下降趨勢,并在60天時最低。 (4)無論是小麥秸稈還是水稻秸稈均可顯著提高土壤DOC的濃度,但在添加量相同的情況下,麥秸處理的DOC水平明顯高于稻秸處理。 (5)就同一種重金屬污染而言,小麥秸稈促進(jìn)重金屬溶出的作用大于水稻秸稈;造成該差異的原因是小麥秸稈因碳氮比高于水稻秸稈,產(chǎn)生的DOC水平明顯高于水稻秸稈。 (6)同一種秸稈對Cu溶出的促進(jìn)效應(yīng)高于對Cd溶出的促進(jìn)效應(yīng),可能與DOC中的活性基團(tuán)對銅、鎘的絡(luò)合/螯合能力存在差異有關(guān)。 (7)添加小麥秸稈和水稻秸稈對土壤的pH影響不大,而兩者降低土壤Eh的幅度相近,可以進(jìn)一步證實兩種秸稈促進(jìn)重金屬溶出的差異主要來自DOC的差異。 (8)供試秸稈材料對溶液中重金屬元素鎘和銅具有較強(qiáng)的吸附能力,最大吸附量分別在39.06mg·g~(-1)和29.67mg·g~(-1),但秸稈材料對銅的親和性大于對鎘的親和性,其原因有待與進(jìn)一步的深入研究。 【關(guān)鍵詞】：土壤 重金屬 水溶性有機(jī)碳 秸稈
【學(xué)位授予單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：X53
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• 英文摘要8-11
• 文獻(xiàn)綜述11-29
• 1 我國土壤重金屬污染概況11-13
• 2 土壤重金屬污染來源13-14
• 3 重金屬污染的治理14-20
• 3.1 工程治理方法14-16
• 3.1.1 深耕翻土、換土及去表土法14
• 3.1.2 電化學(xué)法14-15
• 3.1.3 土壤淋洗15
• 3.1.4 熱處理法15
• 3.1.5 固化法15-16
• 3.2 農(nóng)藝調(diào)控措施16-17
• 3.2.1 提高土壤pH16
• 3.2.2 調(diào)節(jié)土壤Eh16
• 3.2.3 增加有機(jī)肥的施用16-17
• 3.2.4 離子拮抗17
• 3.3 植物修復(fù)法17-20
• 3.3.1 植物萃取技術(shù)18
• 3.3.2 根際過濾技術(shù)18-19
• 3.3.3 植物固化技術(shù)19
• 3.3.4 植物揮發(fā)技術(shù)19-20
• 4 我國秸稈利用現(xiàn)狀20-23
• 5 土壤溶解性有機(jī)碳 DOC23-29
• 5.1 DOC 來源與存在狀況24-25
• 5.2 影響土壤 DOC 含量的因素25-29
• 5.2.1 土地利用方式的改變25
• 5.2.2 耕作25-26
• 5.2.3 施肥26-29
• 第一部分 秸稈對污染土壤中重金屬活度的影響研究29-39
• 1 材料與方法29-31
• 1.1 供試土壤29
• 1.2 供試秸稈29
• 1.3 重金屬標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置29
• 1.4 試驗設(shè)計29-30
• 1.5 TOC 測定方法30-31
• 1.5.1 原理30
• 1.5.2 試劑30-31
• 1.5.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線31
• 2 結(jié)果與分析31-36
• 2.1 添加秸稈對土壤溶液中鎘及 DOC 濃度的影響31-33
• 2.2 添加秸稈對土壤溶液中銅及 DOC 濃度的影響33-34
• 2.3 DOC 對土壤中重金屬溶出的作用34-35
• 2.4 EDTA 對污染土壤中重金屬活度的影響35-36
• 3 討論36-38
• 3.1 土壤對重金屬有很強(qiáng)的固定作用36
• 3.2 關(guān)于土壤DOC 的來源36
• 3.3 秸稈加入量對DOC 的影響36-37
• 3.4 添加秸桿對污染土壤重金屬溶出的影響37
• 3.5 添加秸桿影響重金屬濃度活度的機(jī)理37
• 3.6 EDTA 對污染土壤中重金屬的活化作用37-38
• 4 結(jié)論38-39
• 第二部分 不同秸稈對污染土壤中重金屬活度影響的差異39-54
• 1 材料與方法39-40
• 1.1 供試土壤39
• 1.2 供試秸稈39-40
• 1.3 研究方法40
• 2 結(jié)果與分析40-49
• 2.1 添加小麥秸稈對土壤溶液中鎘、銅及 DOC 濃度的影響40-43
• 2.2 水稻秸稈加入量對土壤溶液中鎘、銅及 DOC 濃度的影響43-45
• 2.3 小麥秸稈與水稻秸稈對土壤中重金屬溶出差異45-49
• 3 討論49-52
• 3.1 小麥、水稻秸稈對污染土壤重金屬鎘和銅活度的影響49
• 3.2 影響土壤重金屬活度的主要因素49-51
• 3.3 重金屬鎘和銅的溶出與DOC 的關(guān)系51-52
• 3.4 小麥秸稈與水稻秸稈改變土壤 DOC 能力的差異52
• 4 結(jié)論52-54
• 第三部分 秸稈對溶液中重金屬的直接吸附作用研究54-59
• 1 材料與方法54
• 1.1 供試秸稈54
• 1.2 重金屬溶液的配置54
• 1.3 研究方法54
• 2 結(jié)果與分析54-58
• 2.1 低濃度下油菜秸稈對溶液中鎘和銅的吸附作用54-56
• 2.2 油菜秸稈對溶液中鎘和銅的恒溫吸附曲線56-58
• 3 討論58
• 4 展望58-59
• 第四部分 綜合討論59-61
• 1 添加秸稈對土壤中重金屬活度的影響59
• 2 添加秸稈對水體重金屬的吸附效應(yīng)59-61
• 參考文獻(xiàn)61-70
• 致謝70-71

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立體式植物修復(fù)受重金屬污染農(nóng)田土壤的探討    賴發(fā)英,賴明,曾小欽,周春火,王璞陽

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