土壤砷钝化剂的筛选及其调控效应

【摘要】本论文通过采用吸附实验、室内模拟培养实验、土柱模拟等方法研究纳米铁、猪骨炭、牛骨炭(牛骨炭Ⅰ<有氧燃烧>、改性牛骨炭Ⅰ<硫酸铁改性>、牛骨炭Ⅱ<无氧燃烧>、改性牛骨炭Ⅱ<硫酸亚铁改性>)3种不同材料对砷的吸附特性及吸附能力,筛选出性能优良的钝化剂,探讨了在钝化剂作用下土壤中有效态砷及结合态砷的变化及砷在土壤剖面中的分布及迁移转化等行为,并揭示了有机肥施用对土壤砷环境行为变化的影响,以明确相应的环境风险。全文主要研究结果如下：吸附实验结果表明：不同材料对砷的吸附量均随着砷初始浓度的升高而增加。初始浓度在1-10mg·L-1时,不同材料对砷的吸附能力是：纳米铁>改性牛骨炭Ⅱ>改性牛骨炭Ⅰ>猪骨炭>牛骨炭Ⅱ>牛骨炭Ⅰ。在所选材料中,纳米铁对砷的吸附量最大,平衡时吸附量为396.22mg·kg-1,在2h之内即达到平衡吸附量的95.67%,去除率达94.76%；而猪骨炭和改性牛骨炭Ⅰ所需要的时间最长,在24h后才达到平衡状态。室内模拟培养实验结果表明：添加纳米铁显著(P<0.05)降低了土壤有效态砷含量,同时导致土壤pH值显著降低,当培养试验结束时(84d),在板页岩土壤和石灰岩土壤中有效态砷含量分别降低了10.5%、11.43%,pH值则比对照同期各降低了0.18、0.23个单位；猪骨炭的加入导致板页岩土壤和石灰岩土壤中有效砷含量均不同程度的提高,增幅分别为16.21%、1.36%,而牛骨炭的加入显著降低石灰岩土壤的非专性吸附态砷含量,降低幅度为29.14%,但残渣态砷含量增加了19.08%；促进了该土壤中活性砷向残渣态砷的转化。土柱模拟实验结果表明：随着含砷污水淋溶的时间延长,不同土层淋溶液中砷含量逐渐升高；土层越深,淋溶液中砷浓度逐渐降低；在纳米铁的作用下,淋溶液中砷浓度显著降低,降低范围在29.89%-72.96之间。经过含砷污水淋溶148d后,砷主要分布在土壤表层(0-5cm),与淋溶前相比,土壤表层的总砷、有效态砷含量均显著(P<0.05)上升,清洁土、清洁土+纳米铁总砷含量分别增加了15.56mg·kg-1、14.68mg·kg-1；而土壤有效态含量分别提高了34.9倍、25.49倍。在纳米铁的作用下,土壤表层(0-5cm)非专性吸附态砷、专性吸附态砷含量分别降低了24.07%、23.09%；残渣态砷含量增加5.09%。自然污染土随着淋溶时间的延长,淋溶液中砷浓度逐渐升高,淋溶至90d时,与淋溶初期相比,污染土、污染土+纳米铁、污染土+有机肥、污染土+纳米铁+有机肥淋溶液中的砷浓度分别增加了222.29%、193.72%、12.14倍、14.81倍。经过90d淋溶后,土壤有效态砷含量均显著(P<0.05)上升,污染土、污染土+纳米铁、污染土+有机肥、污染土+纳米铁+有机肥增加幅度分别在10.61%-20.49%、12.91%-14.66%、3.22%-29.04%、2.81%-14.05%之间。有机肥的加入,促进砷向下迁移,在30-40cm的土壤中,污染土+有机肥、污染土+纳米铁+有机肥与0-10cm土层相比有效态砷含量显著(P<0.05)升高,分别增加了25.01%、10.97%。
【作者】何菁；
【导师】尹光彩；李莲芳；
【作者基本信息】广东工业大学，环境工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】砷；土壤；有效态砷；纳米铁；骨炭；

【参考文献】
[1]曾鸳.吉安市土地利用变化及驱动力研究[D].华中师范大学,自然地理学,2013,硕士.
[2]本报记者马爱平.石墨烯可望低成本规模化生产[N].科技日报,2014-11-06012.
[3]李富豪.罕遇地震下连梁与墙肢关系对剪力墙抗震性能影响的研究[D].吉林大学,结构工程,2013,硕士.
[4]杨海光.企业人才留用机制问题研究[D].广西大学,工商管理,2004,硕士.
[5]黄凡,王登红,陈毓川,王成辉,唐菊兴,陈郑辉,王立强,刘善宝,李建康,张长青,应立娟,王永磊,李立兴,李超.中国内生钼矿床辉钼矿的微量元素特征研究[J].矿床地质,2014,06:1193-1212.
[6]张微.烷基酚衍生的甜菜碱表面活性剂合成与性能[D].东北石油大学,应用化学,2013,硕士.
[7]张华,孙庆德,王瑞芳,张雯,张凤.石墨烯基季铵盐的制备及其抗菌性能[J].天津工业大学学报,2015,02:43-47.
[8]刘志.铁路道口事故分析与预测[D].东北大学,安全工程,2011,硕士.
[9]施维.改性二氧化铅电极的制备及其处理硝基苯废水的研究[D].南京理工大学,环境工程,2013,硕士.
[10]曹雪梅.基于平台理论的中国传统互联网应用开放平台研究[D].东北财经大学,产业经济学,2012,硕士.
[11]金文君.J公司个性化护肤品定制项目商业计划书[D].华南理工大学,高级管理人员工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[12]李美芳.三阳性乳腺癌内分泌治疗耐药机制的研究进展[D].蚌埠医学院,临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[13]杨菁.智能CAD/CAPP中特征及资源建模[D].燕山大学,机械制造及其自动化,2004,硕士.
[14]唐燕.基于近景摄影测量的文物三维重建研究[D].西安科技大学,地图学与地理信息系统,2013,硕士.
[15]党晓龙.XDL-1800钻机液压盘式制动装置的优化分析[D].西安科技大学,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[16]王东明.波分复用在光网络中支持业务划分的多粒度业务量疏导算法的研究与仿真实现[D].吉林大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[17]余雷.清水混凝土与半框模板的应用分析[D].天津大学,建筑与土木工程,2013,硕士.
[18]朱玉萍.形状记忆合金材料的细观力学模型若干问题研究[D].北京交通大学,2007.
[19]郭欣.Pd改性的钙钛矿型或水滑石基高性能碳烟燃烧催化剂研究[D].天津大学,工业催化,2013,硕士.
[20]刘海娟,任力.在线客户评论对网络服装消费者购买决策的影响[J].经营与管理,2014,10:128-129.
[21]刘君.脑电计算中基于医学图像的真实头有限元模型构造研究[D].浙江大学,2007.
[22]李伟.髋臼骨折XU.R内固定装置的研制和生物力学评价[D].浙江中医学院,中医骨伤科学,2003,硕士.
[23]雷燕,刘传领.利用XML的Web数据挖掘技术[J].武汉职业技术学院学报,2005,03:51-53.
[24]段成刚.基于虚拟样机的仿人机器人步态规划方法的研究[D].哈尔滨工业大学,计算机科学与技术,2013,硕士.
[25]刘必荣.大众传媒公众参与过程中存在的问题与对策研究[D].湘潭大学,公共管理,2011,硕士.
[26]王春风,陈玉娟,卓克垒,王键吉.离子液体/石墨烯复合物修饰电极同时测定多巴胺和尿酸[J].河南师范大学学报(自然科学版),2013,02:187.
[27]姜伟.高压凝固Al-25Mg合金组织与力学性能研究[D].哈尔滨工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[28]钱云飞.高新技术产业区创新网络分析——论杭州软件产业创新网络[D].浙江工业大学,2004.
[29]肖琳.AB公司投资房地产项目风险控制体系研究[D].安徽大学,工商管理,2014,硕士.
[30]武海婵.有留守经历的高中生人格特质与心理弹性关系研究[D].河北师范大学,心理健康教育,2014,硕士.
[31]范垚璐.机构投资者、信息披露质量与企业权益资本成本[D].西南大学,会计学,2014,硕士.
[32]姚绪忠.毛泽东体育思想研究[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[33]马珊珊.基于电子交易市场的规避需求风险研究[D].曲阜师范大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[34]贾庆霞.诉讼调解的改革与完善[D].安徽大学,法律,2003,硕士.
[35]吴筱春.6-PUS并联机器人数字化样机的研究[D].河海大学,机械设计及理论,2004,硕士.
[36]郭坦.基于稀疏表示的超分辨率图像重建算法研究[D].重庆大学,信号与信息处理,2014,硕士.
[37]高翔,李庆华,徐世烺,邵康,安玉鹏,宋炳辰.高性能水泥基纳米胶凝材料渗透性能及孔径分布试验研究[J].工程力学,2014,S1:265-268.
[38]马俊杰.仲景“量辨思想”指导下药浴治疗慢性肾脏病干预因素及效应机制研究[D].南京中医药大学,中医临床基础,2013,博士.
[39]赵婷.甘肃省农业碳足迹研究[D].兰州大学,区域经济学,2013,硕士.
[40]许伟.原料鲜度及发酵条件对香肠中亚硝酸盐和亚硝胺变化规律的影响[D].江南大学,农产品加工及贮藏工程,2012,硕士.
[41]徐洁.与时间有关的传承语素构词及其在对外汉语教学中的应用[D].安徽大学,中国语言文学,2014,硕士.
[42]吴文虎.调脾护心法治疗冠心病非手术患者的一年期随访观察[D].广州中医药大学,中医内科学（专业学位）,2013,硕士.
[43]孙超.果蔬冷链物流库存控制模型及应用[D].南京农业大学,物流工程,2013,硕士.
[44]王云龙,李永曙,谭成侠.6-巯基嘌呤的合成新方法研究[J].精细化工中间体,2013,03:23-25.
[45]姚建阳.在频率域中求取薄地层的厚度[J].石油地球物理勘探,1991,05:594-599+672.
[46]詹仪.初中物理课堂成就目标定向对学习成败归因的影响[D].曲阜师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[47]李明凯.某型MCU中掩膜ROM设计[D].西安电子科技大学,集成电路工程,2012,硕士.
[48]陈民铀,张聪誉,罗辞勇.自适应进化多目标粒子群优化算法[J].控制与决策,2009,12:1851-1855+1864.
[49]张宇堃.企财险再保险模型建立研究[D].沈阳航空航天大学,安全技术及工程,2013,硕士.
[50]朱亚培.基于立体感知的多视点视频编码方法[D].宁波大学,通信与信息系统,2013,硕士.