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栲胶物质原位钝化污染土壤Cu的机理与效果研究

邓文靖  
【摘要】: 本文以第四纪红土红壤和石灰性潮土为供试土壤,以缩合类多酚为主的栲胶L和栲胶Y为有机钝化剂,采用络合试验、吸附解吸、室内好气培养、土柱淋滤试验、生物盆栽试验等方法,系统研究了栲胶物质对污染土壤中重金属Cu原位钝化的效果及其可能机制。 研究发现栲胶L和Y对Cu有较强的络合能力,而且栲胶Y与Cu的络合能力比栲胶L略强。表现在栲胶Y与Cu的最大络合容量和稳定常数比栲胶L的大。栲胶Y和L的单宁含量不同(前者为61.3%,后者为53.7%),红外光谱扫描结果表明酚羟基含量也有差异(前者比后者多),是两种栲胶物质与Cu络合能力存在差异的重要原因。pH对栲胶物质与Cu的络合有较大的影响,随着pH从2.0上升到8.0,栲胶L和Y对Cu的络合率线性上升,络合强度逐渐增强。栲胶与Cu形成的络合物并非水溶性的,而是以沉淀形式存在。 在红壤和潮土中施用栲胶L和Y后,明显增加土壤对污染元素Cu的吸持和抑制土壤Cu的溶出,而且在潮土上效果更大。与空白相比,污染红壤上和潮土上施用植物栲胶后土壤水溶性Cu显著下降,Cu浓度只有不施用栲胶对照的0.248-0.316倍。两种土壤对Cu吸持率随着多酚溶液浓度增加也随之增加,特别是在0-400mgC/L的栲胶溶液浓度范围内,栲胶L和栲胶Y的浓度每提高100mgC/L,可分别使红壤对Cu的吸持率提高33.3%和56.6%,而使潮土提高14.1%和21.4%。 室内好气培养试验证实栲胶L和Y在污染红壤和潮土中钝化重金属Cu的效果并非保持恒定。随着栲胶在土壤中的降解,钝化效果将变差。栲胶物质在施用后的两周内降解相对较快。栲胶L和Y在两周内的降解数量可占到整个培养期(共12周)的65.3%和37.8%。随着栲胶物质的降解,土壤Cu被释出,其水溶性Cu浓度与残留在土壤中多酚浓度(以DOC浓度表示)呈负相关关系,尤其在潮土上更为明显。但尽管栲胶物质能在土壤中降解,但其钝化效果仍可长达8周。 土柱淋洗试验的结果发现,植物栲胶L和Y施入到污染土壤初期,会降低土壤Cu的活性,抑制Cu的淋溶。试验证实促进此作用的主要因素并非是植物栲胶物质施入土壤后土壤pH的下降所致,而是栲胶物质本身对土壤Cu明显吸持作用之故。栲胶Y溶液比栲胶L溶液更加抑制Cu的淋溶,这暗示着栲胶物质施入土壤后不会造成重金属向土壤深层迁移而污染地下水。 栲胶物质对土壤Cu的钝化效应可使生长在Cu污染土壤上的水稻和小麦对Cu的吸收大幅度减少,从而缓解Cu对作物的毒害效应。采用种植小麦和水稻的盆栽试验 拷胶物质原位钝化污染土壤cU的机理与效果研究 证实,植物持胶物质施入CU污染土跳,植物对cU的吸收减少N个5 0儿 通过测定 棚岭伤流液进一步发现,在含CU’”的溶液中施入撤物质后,水稻伤流液中 CU’” 败下降53个68人正是由于外源施用的拷胶物质的存在减少了植物对CU的吸收,从 而使小麦和水稻的生物产量或经济产量比对照提高卜2倍。污染土壤施用撤物质后 生长的水稻籽粒*含量在国家食品安全标准范围内。 刘究发现虽然持胶物质L和y+k{..ffe效果不如参比物质卜羟基伟,8一羟基喷淋 难以降解,钝化时间长,但是8一羟基初是化学合成物质,不能排除其可能对环境有 负面效应.因此采用天然有机物雕L和Y作为土壤重金属钝化剂有较大发展潜力。 本试验结果显示,施用撤物质 L或 Y的确能明显钝化污染土壤中 CU的化学活 性和生物活性,可促进仰和小麦在CU污染土壤中生长。因此,施用持胶物质原位 修复CU一污染土壤是可行的,效果也影良显著的。


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