风化煤腐植酸对重金属铅污染土壤修复作用的研究

【摘要】： 现代经济的迅速发展和城市规模的急剧扩大,有害重金属通过各种途径进入土壤,造成土壤严重污染。土壤重金属污染不仅会导致土壤退化,影响农作物产量和品质下降,而且还可以通过径流、淋失作用污染地表水和地下水,危害人体健康。铅是重金属污染中毒性较大的一种,一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞,特别是胎儿的神经系统,可造成先天智力低下：对老年人会造成痴呆等。另外还有致癌、致突变等作用。因此,在既不影响作物生产,又实现对铅污染土壤的高效修复,同时还可以改良土壤结构、提高生产力的条件下,寻找合理有效的修复剂已成为实际生产的迫切需要。 腐植酸是自然界植物残体经腐烂分解后的产物,是一种复杂的天然大分子有机质。其分子内含有羰基、羧基、醇羟基和酚羟基等多种活性官能团,能够和重金属发生各种形式的结合,从而影响重金属在土壤环境中的形态转化、移动性和生物有效性。现有的研究表明：腐植酸对金属离子有较高的吸附量。从风化煤中提取的腐植酸同土壤有机质中天然存在的腐植酸有相似的结构和性质,长期使用对土壤有明显改良作用,能改善土壤理化性质。可见,应用煤质腐植酸物质作为环境污染物净化载体具有可行性和现实性。 本课题以重金属铅为研究对象,结合腐植酸对土壤的改良作用,研究了煤系固体废弃物—风化煤在重金属污染土壤修复中的作用,为研究土壤重金属污染治理提供理论依据。主要研究结果有： 1.通过土柱试验,研究不同风化煤腐植酸施用量(0.00%、0.50%、1.00%、2.00%)及模拟酸雨(pH=6.5、5.5、4.5)对土壤中铅淋溶特性的影响。结果表明：在一年的降雨量(438mm)下,施用风化煤腐植酸可降低土壤淋出液的铅浓度,尤其在高浓度1000mg/kg铅污染水平下,降低效果更为显著。同时,施用风化煤腐植酸可提高土壤淋出液的pH值,且随着风化煤腐植酸施用量的增加,土壤淋出液的pH值升高。不同酸度酸雨(pH=4.5和5.5)对土壤淋出液pH值的影响不显著。 施用风化煤腐植酸可有效降低土壤的pH值。用pH=5.5、4.5的模拟酸雨淋溶时,随着土壤中腐植酸施用量的增加,各层土壤的pH值均呈降低趋势,且不同pH值酸雨处理间没有显著性差异。 除250 mg/kg铅污染土壤中施用0.50%风化煤腐植酸,pH=4.5模拟酸雨淋溶时,表层土壤有效态铅含量显著降低31.7%外。其余处理的各层土壤有效态铅含量均无显著性变化,且不同酸度酸雨(pH=4.5和5.5)对土壤淋出液铅浓度的影响不显著。 2.通过盆栽试验,研究不同铅污染水平下,不同风化煤腐植酸施用量对土壤理化性质、油菜生长及重金属吸收特性的影响。结果表明：风化煤腐植酸可以抑制土壤中铅向植物的转运,减少铅在油菜中的积累。通过腐植酸与金属铅的螯合反应及对土壤中重金属铅离子较强的吸附作用,有效降低铅在土壤中的迁移、转化和生物毒性；风化煤腐植酸是通过调节土壤pH值和有机质含量来抑制铅的生物有效性的,其中土壤pH值占主导因子。风化煤腐植酸能有效改善土壤结构,同时可提高土壤有机质含量,为土壤提供养分来源。 可见,施用一定量的风化煤腐植酸既可以增加土壤肥力又可以有效地降低有毒重金属铅的危害。