五种矿物固化剂对土壤镉污染的原位化学固定修复

【摘要】针对土壤的Cd污染问题,以聚羟基铝改性硅藻土、天然硅藻土、沸石、膨润土、蛭石5种矿物材料作为固化剂,选取小白菜(上海青)为供试作物,进行了土壤Cd污染的原位固定修复试验,研究了五种固化剂对土壤Cd赋存形态的影响、对土壤理化性质的影响,对小白菜形态特征的影响,对小白菜吸收Cd的影响。主要研究结果如下：(1)五种固化剂对对土壤Cd赋存形态的影响研究表明,五种固化剂对土壤的Cd均具有一定的固定效果,固定效果最佳的是沸石,可使可利用态Cd含量由原来的10.8058mg/kg降低至8.5529mg/kg,降低了20.85%,以土壤可利用态Cd含量和可利用态Cd占形态总和比作为指标,五种固化剂修复土壤Cd污染的效果依次为：沸石>聚羟基铝改性硅藻土>膨润土>蛭石>硅藻土原矿土。(2)五种固化剂对土壤理化性质的影响研究表明,五种固化剂的加入均可提高土壤的阳离子交换量,其中当膨润土的添加量为30g/kg时,土壤阳离子交换量达到最大,高达7.65cmoL/kg,与对照相比,提高了25%。除添加了蛭石和添加浓度为20g/kg、30g/kg沸石的处理的土壤的pH值与对照相比有所降低外,其他各处理均对土壤的pH值有不同程度的提高,土壤pH值与添加了聚羟基铝改性硅藻土、膨润土的土壤的酸可提取态Cd含量呈显著负相关关系,与添加了硅藻土原矿土的土壤的酸可提取态Cd含量呈一定的负相关关系,与添加了沸石、蛭石的土壤的酸可提取态Cd含量无明显相关性,土壤pH值的升高降低了土壤中酸可提取态Cd的含量,促进了土壤中可利用态Cd向不可利用态转化。添加一定量的五种固化剂均可以使土壤有机质含量增加,其中添加量为20g/kg的聚羟基铝改性硅藻土的土壤的有机质含量提高最多,与对照组相比,提高了27.54%。添加了沸石、蛭石、膨润土、硅藻土原矿土的土壤的有机质含量与土壤中酸可提取态Cd的含量具有一定的负相关性,也就是说,在添加了沸石、蛭石、膨润土、硅藻土原矿土的土壤中,有机质的增加会促使土壤中酸可提取态Cd含量的降低,提高土壤对Cd的缓冲性,使土壤中Cd的毒性降低。(3)五种固化剂对小白菜形态特征的影响研究表明,五种固化剂在一定程度上均可以降低土壤中Cd对小白菜的毒害作用,使小白菜发芽生长,提高小白菜的生物量、植株高度和根长,其中,当沸石的添加量为15g/kg时,小白菜的生物量达到最大,比未添加固化剂在重金属土壤中生长的对照组提高了25倍。(4)五种固化剂对小白菜吸收Cd的影响研究表明,添加了五种固化剂的处理组与对照组相比,除了添加量为10g/kg、20g/kg的聚羟基铝改性硅藻土和添加量为10g/kg的膨润土的处理组外,其余各处理组都可以在不同程度上降低小白菜体内的Cd含量。其中添加量为30g/kg沸石的处理组降低小白菜体内Cd含量的效果最好,与对照组相比,降低了74%。通过对富集系数的分析得知,除硅藻土原矿土外,添加其他四种固化剂的处理组,在一定的添加量下,都可以在不同程度上减少小白菜对Cd的富集系数。其中添加量为15g/kg聚羟基铝改性硅藻土的处理组小白菜对Cd的富集系数下降最多,下降至9.85%。添加五种固化剂的处理组中,仅有添加沸石的处理组在不同添加量下均可以使小白菜对Cd的富集系数降低。综上所述,通过全面的分析对比土壤的可利用态Cd含量、土壤中的Cd全量、小白菜生物量、小白菜对Cd的富集系数和小白菜体内Cd含量等指标,得出结论,五种固化剂对于土壤的Cd污染原位修复的效果：沸石>聚羟基铝改性硅藻土>蛭石>膨润土>硅藻土原矿土。
【作者】王冬柏；
【导师】王平；
【作者基本信息】中南林业科技大学，环境科学与工程，2014，硕士
【关键词】Cd污染；土壤修复；原位固定；硅藻土；蛭石；膨润土；沸石；

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