文档介绍：安徽农业大学
硕士学位论文
不同改良剂修复重金属Cu/Cd 污染土壤的研究
姓名:崔红标
申请学位级别:硕士
专业:环境工程
指导教师:司友斌;周静
2011-06
摘要
本文通过田间原位试验,研究磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉等 5 种改良剂对
重金属 Cu 和 Cd 复合污染土壤的修复效果。分析了不同改良剂对黑麦草生物量、Cu、
Cd 的累积量;土壤溶液 pH 和 Cu、Cd 含量;土壤 pH、Cu 和 Cd 化学形态分布;土
壤微生物数量;土壤酶活性变化以及土壤基本理化性质的影响。同时,通过室内培养
试验,研究不同粒径的羟基磷灰石(常规粒径磷灰石、微米级羟基磷灰石、纳米级羟
基磷灰石)按污染土壤质量 1%、3%和 5%投加剂量下对污染土壤重金属 Cu/Cd 形态
分布及土壤酶活性的影响。研究结果将为“改良剂+修复植物”模式治理重金属污染
土壤提供理论依据。主要研究内容和结果如下:
1. 磷灰石、石灰、木炭和猪粪处理第一年均能满足污染土壤黑麦草生长条件,黑麦
草生长累积生物量大小依次为:石灰>磷灰石>木炭>猪粪;第二年猪粪和木炭处理黑
麦草无法生长,石灰和磷灰石处理黑麦草正常生长,其黑麦草累积生物量大小为:磷
灰石>石灰。黑麦草对重金属 Cu、Cd 累积吸收均表现为:根部>地上部分,但不同茬
次之间没有表现出一致性的规律。第一年各处理黑麦草对 Cu、Cd 累积量顺序均为:
石灰>木炭>磷灰石>猪粪,第二年各处理对 Cu、Cd 累积量均为:磷灰石>石灰。与第
一年比,第二年黑麦草生物量和 Cu、Cd 的累积总量均显著降低。
2. 石灰、磷灰石和木炭处理显著提高了污染土壤溶液 pH,降低了污染土壤溶液 Cu、
Cd 含量,且均表现出一定的持久性。铁粉和猪粪处理在第一年内,显著提高污染土
壤溶液 pH 值,降低了土壤溶液 Cu、Cd 含量,第二年污染土壤溶液 pH 值和 Cu、Cd
含量与对照相比,均没有显著差异。
3. 磷灰石和石灰处理分别使土壤 pH 提高了 和 个单位,但是 5 种改良剂处理
对土壤有效态 Cu、Cd 的影响较小,且随着时间推移,各处理土壤有效态 Cu、Cd 含
量又逐渐恢复到对照水平。磷灰石和石灰处理第一年使离子交换态(EXC 态)Cu 含量
分别降低了 mg/kg 和 mg/kg,第二年分别降低了 mg/kg 和 mg
/kg,且 5 种改良剂均不同程度地增加了毒性居中的碳酸盐结合态(CA 态)、铁锰氧化
物结合态(Fe-Mn 态)、有机结合态(OM 态),使 Cu、Cd 由植物可利用态向潜在可利用
态转变。
4. 磷灰石、石灰、木炭、猪粪、铁粉 5 种改良剂处理,均不同程度地增加了土壤细
菌和真菌数量,且细菌和真菌数量与土壤 pH 呈正相关关系,其中真菌数量与土壤 pH
相关显著(R2=*)。磷灰石、石灰、木炭 3 种改良剂处理,显著提高了土壤过氧化
氢酶、酸性磷酸酶活性和土壤 pH,但对脲酶活性影响较小。
I
5. 磷灰石、石灰和木炭 3 种改良剂处理使污染土壤有机质分别提高了 g/kg、
g/kg 和 g/kg,土壤 CEC 提高了 cmol/kg、 cmol/kg 和 cmol/kg,土
壤交换性 Ca2+提高了 cmol/kg、 cmol/kg 和 cmol/kg。石灰、木炭 2 种处
理分别使土壤容重降低了 g/cm3 和 g/cm3,磷灰石和铁粉处理分别使土壤容
重提高了 g/cm3 和 g/cm3,但各处理均未与对照表现出显著性差异。
6. 不同粒径不同剂量的磷灰石室内培养试验表明:磷灰石(AP)、微米级羟基磷灰石
(Micro-HAP)和纳米级羟基磷灰石(Namo-HAP),均不同程度地提高了污染土壤 pH 值,
并且均随投加剂量的增加显著提高,其中 Micro-HAP 处理提高污染土壤 pH 明显高于
其它两种材料。在同一投加剂量下,三种不同粒径磷灰石提高土壤 pH 值顺序为:
Micro-HAP>AP>Namo-HAP。Micro-HAP 提高了土壤过氧化氢酶和脲酶活性,但降低
了土壤酸性磷酸酶活性;AP 和 Namo-HAP 处理均不同程度地提高了土壤 3 种酶活性。
随着 AP、Micro-HAP 和 Namo-HAP 剂量的增加,显著降低了污染土壤中生物可利用
态(TCLP 浸提态)Cu、Cd 含量;且在同一投加剂量下,三种不同粒径磷灰石对污染土
壤